Dielektrik dayanımı nedir?
Fiziksel anlam
Elektrik alan kuvveti iletkenler arasında artan voltaj ile artar, bir kapasitör veya kablo çekirdeği (ayrı bir sargıda) olabilir, belirli bir anda bir yalıtım arızası meydana gelir. Arıza anında gerginliği karakterize eden değere elektrik gücü denir ve formül tarafından belirlenir:
burada: U iletkenler arasındaki voltaj, d dielektrik kalınlığıdır.
Dielektrik dayanım kV / mm (kV / cm) olarak ölçülür. Bu formül, örneğin bir kağıt kondansatöründe olduğu gibi, aralarında düzgün bir yalıtım tabakası olan düz iletkenler (bantlar veya plakalar şeklinde) için geçerlidir.
Kısa devre elektrikli cihazlarda ve kablolar tam olarak yalıtımın bozulması nedeniyle meydana gelir, şu anda ortaya çıkar elektrik arkı. Bu nedenle, dielektrik dayanımı yalıtımın en önemli özelliklerinden biridir. 1 - 750 kV voltajlı elektrikli ekipmanların ve elektrik tesisatlarının yalıtımının dielektrik mukavemeti için gereksinimler GOST 55195-2012 ve GOST 55192-2012'de (kurulum sahasındaki elektrik mukavemetini test etme yöntemleri) açıklanmaktadır.
Arıza Türleri
Homojen dielektriklerde, çeşitli arıza türleri ayırt edilir - elektrik ve termal. Ayrıca var iyonlaşma katı bir dielektrikte gaz inklüzyonlarının iyonizasyonunun bir sonucu olan bozulma. Dielektrik dayanım büyük ölçüde alan heterojenliğine ve gaz iyonizasyon işlemlerinin (yoğunluk ve doğa) veya malzemedeki diğer kimyasal değişikliklerin meydana gelmesine bağlıdır. Bu, aynı malzemedeki bozulmanın farklı voltajlarda gerçekleşmesine yol açar. Bu nedenle, arıza voltajı, çok sayıda testin sonuçlarına göre ortalama değer ile belirlenir. Gaz elektrik gücünün gaz tabakasının yoğunluğuna (basıncına) ve kalınlığına bağımlılığı Paschen yasası ile ifade edilir: Uvb= f (pA)
Gaz ve yalıtım
Görünüşe göre, gazların iyonizasyonu ve elektrikli ekipmanların yalıtımı nasıl? Gaz ve elektrik en yakın şekilde bağlanır, çünkü mükemmel bir dielektriktir.Bu nedenle, yüksek voltajlı ekipmanı izole etmek için bir gaz ortamı kullanılır.
Kullanılan dielektrik olarak: hava, azot ve gaz. Elegaz, elektrik yalıtımı açısından en umut verici malzeme olan kükürt hekzaflorürdür. Yüksek voltajlı elektriğin dağıtımı ve alımı için 100 kV'dan fazla (elektrik santrallerinin çıkarılması, büyük şehirlerde elektrik alımı vb.), Komple şalt cihazları (GIS) kullanılır.
SF6 gazının ana uygulama alanı tam olarak şalt sistemidir. Gaz, elektrik yalıtımı olarak kullanılmasına ek olarak, yağ dolu kabloların (veya emdirilmiş kağıt yalıtımlı kabloların) çalışması sırasında ortaya çıkabilir. Kablonun döngüsel olarak ısıtılması ve soğutulması, farklı boyutlarda voltaj geçişinin bir sonucu olarak ortaya çıkar.
“Termal bozunma” terimi, emprenye edilmiş kağıt yalıtımlı kablolar için geçerlidir. Selülozun pirolizi hidrojen, metan, karbon dioksit ve karbon monoksit üretir. Yalıtımın eskimesi sırasında, ortaya çıkan gaz oluşumları (artan voltaj ile), yalıtımın iyonlaşmasına neden olur. İyonlaşma olaylarından ötürü, yağla ıslatılmış kağıttan (viskoz emprenye ile) yalıtımlı güç kabloları, 35 kV'a kadar gerilimli güç hatlarında kullanılır ve modern enerjide gittikçe daha az kullanılır.
Dielektrik dayanımının azalmasının nedenleri
Bir yalıtımın dielektrik mukavemeti üzerindeki en olumsuz etki, alternatif voltaj ve sıcaklık ile uygulanır. Alternatif voltajla, yani zaman zaman değişen voltajla, örneğin santral teknik bir arıza veya programlı onarım nedeniyle 220 kV verir, onarımdan sonra tekrar 220 kV olan voltaj değeri 110 kV'a düşürülür. Bu alternatif bir voltajdır, yani belirli bir süre boyunca değişir. Alternatif voltaj oldukça yaygındır. Bu voltajın ortalama değeri grafik kullanılarak belirlenir:
Veya aşağıdaki formülle belirlenir:
Kablonun ısıtma sıcaklığı, elektrik akımının akışı nedeniyle, iletkenin hizmet ömrünü önemli ölçüde azaltır (yalıtımın yaşlanması denir). Farklı sıcaklıklarda bozulma yoğunluğunun bağımlılığı grafikte gösterilmiştir:
Güç kablolarının elektrik gücü
En zorlu elektrik gücü endüstrisi muhtemelen kablo ürünleridir. Güç mühendisliğinde kullanılan ana kablo tipi (500 kV'a kadar nominal voltaj için tasarlanmıştır) yağla doldurulmuş kağıt yalıtımlı kablolardır.
Ayrıca, tasarlandıkları anma gerilimi ne kadar yüksek olursa, kablonun ağırlığı da o kadar yüksek olur. Emprenye gazı giderilmiş ve düşük viskoziteli (MN-3, MN-4 ve analogları) olarak yağ kullanılır. Yağ basıncındaki bir artış, yağlı kağıt yalıtımının dielektrik gücünde bir artışa yol açar. Yüksek gerilimlerde 10-15 atmosfer basıncına sahip kablolar kullanılır, mukavemet değeri 15 kV / mm'ye ulaşır.
Son yıllarda, yağ dolu kabloların yerini çapraz bağlı polietilen kablolar (SPE kabloları) almıştır. Daha hafif, kullanımı daha kolaydır ve servis ömrü aynıdır. Ek olarak, SPE'ler sıcaklık değişikliklerine karşı çok hassas değildir ve yağ dengeleme tankları (farklı basınçlarda fazla yağı telafi etmek için) gibi ek ekipmanlara ihtiyaç duymaz. Çapraz bağlı polietilen kabloların kurulumu çok daha kolaydır, sonlandırmalar ve kaplinlerin bakımı daha kolaydır.
Tüm dünya SPE kabloları (XLPE kabloları) geliştiriyor, bu, bu tür iletkenlerin parametrelerinde yağ dolu kablolardan çok daha iyi olduğu gerçeğine yol açtı:
SPE'nin tek dezavantajı yoğun yaşlanmadır, ancak tüm dünya üreticilerinin sayısız çalışması bu süreci yavaşlatmıştır. Sözde triings artık yalıtımın bozulmasının nedeni değildir.Modern dünyada enerji tüketiminin büyümesi, sadece elektrik kaynaklarının değil, aynı zamanda kablo ürünlerinin ve şalt sistemlerinin gelişimini de teşvik eder. Yalıtımın elektriksel mukavemeti üzerine çalışmalar güç mühendisliğinin ana odağıdır.
İlgili malzemeler:
Yükleniyor...
