Dielektriline tugevus: vähenemise määratlus ja põhjused

Füüsiline meel

Elektrivälja tugevus suureneb juhtide vahelise pinge suurenemisega, see võib olla kondensaatoriplaadid või kaablisüdamikud (individuaalses mähises), tekib teatud hetkel rike isolatsioon. Väärtust, mis iseloomustab pinget lagunemise hetkel, nimetatakse dielektriliseks tugevuseks ja see määratakse järgmise valemiga:

siin: U - pinge juhtide vahel, d - dielektriline paksus.

Dielektrilist tugevust mõõdetakse kV / mm (kV / cm). See valem kehtib lamedate juhtide (ribade või plaatide kujul) korral, mille vahel on ühtlane isolatsioonikiht, näiteks paberkondensaatoris.

Lühised elektriseadmetes ja kaablites esinevad just isolatsiooni purunemise tõttu, praegu on see olemas elektrikaar. Seetõttu on dielektriline tugevus isolatsiooni üks olulisemaid omadusi. Nõuded elektriseadmete ja elektripaigaldiste isolatsiooni dielektrilisele tugevusele pinge 1 - 750 kV on sätestatud standardites GOST 55195-2012 ja GOST 55192-2012 (elektrilise tugevuse katsemeetodid paigalduskohas).

Jaotuse tüübid

Homogeensete dielektrikute puhul eristatakse mitut tüüpi lagunemist - elektriline ja soojus. On ka teine ionisatsioon lagunemine, mis on tahkes dielektrikus gaasikinnituste ioniseerimise tagajärg. Dielektrikute dielektriline tugevus sõltub paljuski välja ebahomogeensusest ja gaasi ionisatsiooniprotsesside toimumisest (intensiivsus ja olemus) või muudest keemilistest muutustest materjalis. See toob kaasa asjaolu, et sama materjali lagunemine toimub erinevatel pingetel. Seetõttu määratakse purunemispinge keskmise väärtusega, mis põhineb arvukate testide tulemustel. Gaasi dielektrilise tugevuse sõltuvust gaasikihi tihedusest (rõhust) ja paksusest väljendab Pascheni seadus: U_NS= f (pA)

Gaas ja isolatsioon

Näib, kuidas on seotud gaaside ioniseerimine ja elektriseadmete isolatsioon? Gaas ja elekter on omavahel tihedalt seotud, sest see on suurepärane dielektrik. Seetõttu kasutatakse kõrgepingeseadmete isoleerimiseks gaasilist keskkonda.

Dielektrikuna kasutatakse: õhku, lämmastikku ja SF6. SF6 gaas on väävelheksafluoriid, mis on elektriisolatsiooni osas kõige lootustandvam materjal. Kõrgepinge elektrienergia jaotamiseks ja vastuvõtmiseks üle 100 kV (elektrijaama pistikupesa, vastuvõtt elekter suurtes linnades ja nii edasi), kasutatakse täielikke jaotusseadmeid (GIS).

SF6 gaasi peamine rakendusvaldkond on just GIS. Lisaks gaasile, mida kasutatakse elektriisolatsioonina, võib õlitäidisega kaablite (või immutatud paberisolatsiooniga kaablite) kasutamisel tekkida. Kuna erineva suurusega pingete läbimise tagajärjel toimub kaabli tsükliline kuumutamine ja jahutamine.

Immutatud paberisolatsiooniga kaablite puhul kasutatakse terminit "termiline lagunemine". Tselluloosi pürolüüsi tulemusena tekivad vesinik, metaan, süsinikdioksiid ja vingugaas. Isolatsiooni vananemisprotsessi käigus põhjustavad tekkivad gaasimoodustised (kõrgendatud pingel) isolatsiooni ionisatsiooni lagunemise. Ioniseerimisnähtuste tõttu toitekaablid õliga immutatud paberisolatsiooniga (viskoosne immutamine) kasutatakse elektriliinides pingega kuni 35 kV ja neid kasutatakse tänapäeval üha vähem energia.

Dielektrilise tugevuse vähenemise põhjused

Kõige negatiivsemat mõju isolatsiooni dielektrilisele tugevusele avaldavad vahelduvpinge ja temperatuur. Vahelduvpingega, see tähendab aeg -ajalt muutuva pingega, näiteks toodab elektrijaam 220 kV, vähendati tehnilise rikke või kavandatud remondi tõttu pinge väärtust 110 kV -ni, pärast remonti sai see uuesti 220 kV. See on vahelduvpinge, see tähendab muutumine teatud aja jooksul. Tulenevalt asjaolust, et Vene Föderatsioonis on juba 50 protsenti elektri edastamiseks mõeldud elektripaigaldistest juba olemas on oma ressursi ammendanud (ja see on 25-30 aastat), siis on vahelduvpinge üsna sagedane nähtus. Selle pinge keskmine väärtus määratakse graafiku abil:

Või määratakse valemiga:

Kaabli kuumutamistemperatuur vähendab elektrivoolu voolu tõttu oluliselt juhi kasutusiga (toimub isolatsiooni nn vananemine). Graafikus on näidatud lagunemistugevuse sõltuvus erinevatel temperatuuridel:

Toitekaablite elektriline tugevus

Dielektrilise tugevuse poolest kõige nõudlikum tööstus on tõenäoliselt kaablitooted. Venemaal on elektritööstuses kasutatavate kaablite põhitüüp (mõeldud nimipingele kuni 500 kV) paberist isolatsiooniga õliga täidetud kaablid.

Pealegi, mida suurem on nimipinge, mille jaoks need on ette nähtud, seda suurem on kaabli kaal. Impregneerimisel kasutatakse degaseeritud ja madala viskoossusega õli (MH-3, MH-4 ja analoogid). Õlirõhu tõus toob kaasa õli- ja paberisolatsiooni dielektrilise tugevuse suurenemise. Kaableid rõhuga 10-15 atmosfääri kasutatakse suure pinge korral, tugevuse väärtus ulatub 15 kV / mm.

Viimastel aastatel on õliga täidetud kaablid asendatud XLPE kaablitega. Need on kergemad, hõlpsamini kasutatavad ja kasutusiga on sama. Lisaks ei ole PSE -d temperatuurimuutuste suhtes nii tundlikud ega vaja lisavarustust, näiteks õli kompenseerivaid paake (erineva rõhu korral liigse õli kompenseerimiseks). XLPE -kaableid on lihtsam paigaldada ning neid on lihtsam hooldada ja hooldada.

Kogu maailm arendab spetsiaalselt XLPE-kaableid, mis on viinud tõsiasjani, et sellised juhtmed on oma parameetrites juba märgatavalt paremad kui õlitäidisega kaablid:

Ainus kaitsevahendite puudus on intensiivne vananemine, kuid arvukad kõikide maailma tootjate uuringud on seda protsessi aeglustanud. Niinimetatud puud ei ole enam isolatsiooni lagunemise põhjused. Energia tarbimise kasv kaasaegses maailmas stimuleerib mitte ainult toiteallikate, vaid ka kaablitoodete ja jaotusseadmete arengut. Isolatsiooni dielektrilise tugevuse uurimine on energiaenergia põhirõhk.

Seotud materjalid:

• Kaabli kaitse mehaaniliste kahjustuste eest
• Kaabli isolatsioonitakistuse mõõtmine
• Võimsuse kadumise põhjused pikkadel vahemaadel