Dielektrisk styrke: definition og årsager til faldet

Et dielektrikum er et stof, der ikke leder elektrisk strøm (eller er meget dårligt ledende). Der er sådan noget som "isolationsnedbrud", med enkle ord, når et dielektrikum begynder at lede elektricitet (det vil sige, det bliver en leder), opstår der en sammenbrud. En sammenbrud opstår, når en bestemt værdi af stoffets elektriske feltstyrke overskrides. Det er netop værdien af det elektriske feltstyrke, hvor dette sker, og størrelsen af den elektriske styrke, for hvert stof er der en vis tærskel. I denne artikel vil vi fortælle læserne af webstedet Elektriker selv hvad er isolationens dielektriske styrke, og hvorfor kan den falde.

Indhold:

Fysisk sans
Opdelingstyper
Gas og isolering
Årsager til faldet i dielektrisk styrke
Elektrisk styrke af strømkabler

Fysisk sans

Den elektriske feltstyrke stiger med stigende spænding mellem lederne, det kan være kondensatorplader eller kabelkerner (i en individuel vikling), sker der på et bestemt tidspunkt en sammenbrud isolation. Værdien, der kendetegner spændingen i nedbrydningstidspunktet, kaldes den dielektriske styrke og bestemmes af formlen:
Forumspændingsnedbrud

her: U - spænding mellem ledere, d - dielektrisk tykkelse.

Dielektrisk styrke måles i kV / mm (kV / cm). Denne formel er gyldig for flade ledere (i form af strimler eller plader) med et jævnt lag isolering imellem dem, f.eks. I en papirkondensator.

Kondensator enhed Kortslutninger i elektriske apparater og kabler opstår netop på grund af nedbrydning af isolering, i øjeblikket er der elektrisk lysbue. Derfor er dielektrisk styrke en af de vigtigste egenskaber ved isolering. Krav til dielektrisk styrke ved isolering af elektrisk udstyr og elektriske installationer spænding 1 - 750 kV er angivet i GOST 55195-2012 og GOST 55192-2012 (testmetoder for elektrisk styrke på installationsstedet).

Opdelingstyper

For homogen dielektrik skelnes flere typer nedbrydning - elektrisk og termisk. Der er også en anden ionisering nedbrydning, som er en konsekvens af ioniseringen af gasindeslutninger i et fast dielektrikum. Dielektrisk dielektrisk styrke afhænger i mange henseender af feltets inhomogenitet og forekomsten af gasioniseringsprocesser (intensitet og natur) eller andre kemiske ændringer i materialet. Dette fører til det faktum, at nedbrydning i det samme materiale sker ved forskellige spændinger. Derfor bestemmes nedbrydningsspændingen af gennemsnitsværdien baseret på resultaterne af talrige tests. Afhængigheden af gasens dielektriske styrke af densiteten (tryk) og tykkelsen af gaslaget udtrykkes ved Paschens lov: U_NS= f (pA)

Afhængighed af gasens dielektriske styrke på densiteten (trykket) og tykkelsen af gaslaget

Gas og isolering

Det ser ud til, hvordan er ioniseringen af gasser og isolering af elektrisk udstyr relateret? Gas og elektricitet er nært beslægtede, fordi det er et fremragende dielektrikum. Og derfor bruges et gasformigt medium til at isolere højspændingsudstyr.

Som brugt dielektrikum: luft, nitrogen og SF6. SF6 -gas er svovlhexafluorid, det mest lovende materiale med hensyn til elektrisk isolering. Til distribution og modtagelse af højspændingselektricitet, mere end 100 kV (stikkontakt, modtagelse elektricitet i store byer og så videre), bruges komplette koblingsudstyr (GIS).

Det primære anvendelsesområde for SF6 -gas er netop GIS. Gas kan udover at blive brugt som elektrisk isolering, opstå under drift af oliefyldte kabler (eller kabler med imprægneret papirisolering). Da der er en cyklisk opvarmning og afkøling af kablet som følge af passage af spændinger af forskellige størrelser.

For kabler med imprægneret papirisolering anvendes udtrykket "termisk nedbrydning". Pyrolyse af cellulose producerer hydrogen, metan, kuldioxid og kulilte. Under isoleringens aldringsproces forårsager de resulterende gasformationer (ved øget spænding) ionisering nedbrydning af isoleringen. På grund af ioniseringsfænomener kan strømkabler med olieimprægneret papirisolering (viskøs imprægnering) bruges i kraftledninger med spænding op til 35 kV og bruges mindre og mindre i moderne energi.

Årsager til faldet i dielektrisk styrke

Den mest negative indflydelse på isolationens dielektriske styrke udøves af vekslende spænding og temperatur. Med en vekselstrøm, det vil sige en spænding, der ændrer sig fra tid til anden, for eksempel udsender kraftværket 220 kV, på grund af en teknisk funktionsfejl eller planlagt reparation, blev spændingsværdien reduceret til 110 kV, efter reparationen blev den til 220 igen kV. Dette er en vekselstrøm, det vil sige at ændre sig over et bestemt tidsrum. På grund af det faktum, at i Den Russiske Føderation allerede er 50 procent af elektriske installationer til transmission af elektricitet har opbrugt deres ressource (og det er 25-30 år), så er vekselstrømmen ret hyppig fænomen. Den gennemsnitlige værdi af denne spænding bestemmes ved hjælp af grafen:

Spændingsændringsgraf Eller bestemt af formlen:

Formel til bestemmelse af den gennemsnitlige spænding over et bestemt tidsrum Kablets opvarmningstemperatur på grund af strømmen af elektrisk strøm reducerer lederens levetid betydeligt (den såkaldte ældning af isoleringen forekommer). Afhængigheden af nedbrydningsstyrken ved forskellige temperaturer er vist i grafen:

Nedbrydningsstyrkeafhængighed ved forskellige temperaturer

Elektrisk styrke af strømkabler

Den mest krævende industri med hensyn til dielektrisk styrke er sandsynligvis kabelprodukter. I Rusland er hovedtypen af kabler, der bruges i kraftindustrien (designet til mærkespænding op til 500 kV), oliefyldte kabler med papirisolering.

Desuden, jo højere mærkespænding de er designet til, jo højere vægt er kablet. Afgasset olie med lav viskositet (MH-3, MH-4 og analoger) anvendes som imprægnering. En stigning i olietryk fører til en stigning i olie- og papirisoleringens dielektriske styrke. Kabler med et tryk på 10-15 atmosfærer bruges ved høj spænding, styrkeværdien når 15 kV / mm.

I de senere år er oliefyldte kabler blevet erstattet af XLPE-kabler. De er lettere, lettere at betjene, og levetiden er den samme. Derudover er PSE'er ikke så følsomme over for temperaturændringer og har ikke brug for yderligere udstyr, f.eks. Oliekompenserende tanke (for at kompensere for overskydende olie ved forskellige tryk). XLPE -kabler er lettere at installere og lettere at vedligeholde og vedligeholde.

Hele verden udvikler specifikt XLPE-kabler, dette har ført til, at sådanne ledere allerede er mærkbart bedre i deres parametre end oliefyldte kabler:

Sammenlignende egenskaber ved oliefyldte og XLPE-isolerede kabler Den eneste ulempe ved PPE er intensiv ældning, men mange undersøgelser af alle verdens producenter har bremset denne proces. De såkaldte træninger er ikke længere årsagerne til isolationsbrud. Væksten i energiforbruget i den moderne verden stimulerer udviklingen af ikke kun strømkilder, men også kabelprodukter og koblingsudstyr. Forskning i isolationens dielektriske styrke er hovedfokus inden for energi.