Contenu:
- Sens physique
- Types de panne
- Gaz et isolation
- Raisons de la diminution de la rigidité diélectrique
- Résistance électrique des câbles d'alimentation
Sens physique
L'intensité du champ électrique augmente avec l'augmentation de la tension entre les conducteurs, il peut être plaques de condensateur ou âmes de câble (dans un enroulement individuel), à un certain moment une panne se produit isolation. La valeur caractérisant la tension au moment du claquage s'appelle la rigidité diélectrique et est déterminée par la formule :
ici: U - tension entre conducteurs, d - épaisseur diélectrique.
La rigidité diélectrique est mesurée en kV/mm (kV/cm). Cette formule est valable pour les conducteurs plats (sous forme de bandes ou de plaques) avec une couche uniforme d'isolation entre eux, comme dans un condensateur en papier.
Des courts-circuits dans les appareils électriques et les câbles se produisent précisément à cause de la rupture de l'isolation, à ce moment il y a arc électrique. Par conséquent, la rigidité diélectrique est l'une des caractéristiques les plus importantes de l'isolation. Exigences pour la rigidité diélectrique de l'isolation des équipements électriques et des installations électriques tension 1 - 750 kV sont définies dans GOST 55195-2012 et GOST 55192-2012 (méthodes d'essai pour la rigidité diélectrique sur le site d'installation).
Types de panne
Pour les diélectriques homogènes, on distingue plusieurs types de claquage - électrique et thermique. Il y a aussi un autre ionisation claquage, qui est une conséquence de l'ionisation des inclusions de gaz dans un diélectrique solide. La rigidité diélectrique des diélectriques, à bien des égards, dépend de l'inhomogénéité du champ et de l'apparition de processus d'ionisation de gaz (intensité et nature) ou d'autres changements chimiques dans le matériau. Cela conduit au fait que le claquage du même matériau se produit à des tensions différentes. Par conséquent, la tension de claquage est déterminée par la valeur moyenne basée sur les résultats de nombreux tests. La dépendance de la rigidité diélectrique du gaz sur la densité (pression) et l'épaisseur de la couche de gaz est exprimée par la loi de Paschen: UN.-É.= f (pA)
Gaz et isolation
Il semblerait, comment l'ionisation des gaz et l'isolation des équipements électriques sont-elles liées? Le gaz et l'électricité sont étroitement liés, car c'est un excellent diélectrique. Et donc, un milieu gazeux est utilisé pour isoler les équipements haute tension.
Comme diélectrique utilisé: air, azote et SF6. Le gaz SF6 est l'hexafluorure de soufre, le matériau le plus prometteur en termes d'isolation électrique. Pour la distribution et la réception d'électricité haute tension, supérieure à 100 kV (prise centrale, réception l'électricité dans les grandes villes et ainsi de suite), des appareillages de commutation complets sont utilisés (SIG).
Le principal domaine d'application du gaz SF6 est précisément le SIG. Le gaz, en plus d'être utilisé comme isolant électrique, peut apparaître lors du fonctionnement des câbles à bain d'huile (ou des câbles à isolation en papier imprégné). Puisqu'il y a un chauffage et un refroidissement cycliques du câble à la suite du passage de tensions de différentes amplitudes.
Pour les câbles avec isolation en papier imprégné, le terme "destruction thermique" est appliqué. La pyrolyse de la cellulose produit de l'hydrogène, du méthane, du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone. Au cours du processus de vieillissement de l'isolation, les formations de gaz résultantes (à une tension accrue) provoquent une rupture par ionisation de l'isolation. En raison des phénomènes d'ionisation, les câbles d'alimentation à isolation en papier imprégné d'huile (visqueux imprégnation) sont utilisés dans les lignes électriques avec une tension jusqu'à 35 kV et sont de moins en moins utilisés dans les énergie.
Raisons de la diminution de la rigidité diélectrique
L'influence la plus négative sur la rigidité diélectrique de l'isolation est exercée par la tension et la température alternatives. Avec une tension alternative, c'est-à-dire une tension qui change de temps en temps, par exemple, la centrale délivre 220 kV, en raison d'un dysfonctionnement technique ou d'une réparation planifiée, la valeur de la tension a été réduite à 110 kV, après la réparation, elle est redevenue 220 kV. Il s'agit d'une tension alternative, c'est-à-dire changeant sur une certaine période de temps. Étant donné qu'en Fédération de Russie, 50 pour cent des installations électriques de transport d'électricité sont déjà ont épuisé leur ressource (et c'est 25-30 ans), alors la tension alternative est assez fréquente phénomène. La valeur moyenne de cette tension est déterminée à l'aide du graphique :
Ou déterminé par la formule :
La température de chauffage du câble, due au passage du courant électrique, réduit considérablement la durée de vie du conducteur (il se produit ce que l'on appelle le vieillissement de l'isolation). La dépendance de la résistance à la rupture à différentes températures est illustrée dans le graphique :
Résistance électrique des câbles d'alimentation
L'industrie la plus exigeante en termes de rigidité diélectrique est probablement celle des produits de câble. En Russie, les principaux types de câbles utilisés dans l'industrie électrique (conçus pour une tension nominale allant jusqu'à 500 kV) sont des câbles remplis d'huile avec une isolation en papier.
De plus, plus la tension nominale pour laquelle ils sont conçus est élevée, plus le poids du câble est élevé. Une huile dégazée et à faible viscosité (MH-3, MH-4 et analogues) est utilisée comme imprégnation. Une augmentation de la pression d'huile entraîne une augmentation de la rigidité diélectrique de l'isolant à l'huile et au papier. Les câbles avec une pression de 10-15 atmosphères sont utilisés à haute tension, la valeur de résistance atteint 15 kV / mm.
Ces dernières années, les câbles à bain d'huile ont été remplacés par des câbles XLPE. Ils sont plus légers, plus faciles à utiliser et la durée de vie est la même. De plus, les PSE ne sont pas si sensibles aux changements de température et n'ont pas besoin d'équipements supplémentaires, tels que des réservoirs de compensation d'huile (pour compenser l'excès d'huile à différentes pressions). Les câbles XLPE sont plus faciles à installer et plus faciles à entretenir et à entretenir.
Le monde entier développe spécifiquement des câbles XLPE, ce qui a conduit au fait que ces conducteurs sont déjà nettement meilleurs dans leurs paramètres que les câbles remplis d'huile :
Le seul inconvénient des EPI est le vieillissement intensif, cependant, de nombreuses études de tous les fabricants mondiaux ont ralenti ce processus. Ce que l'on appelle les arborescences ne sont plus les causes de la rupture de l'isolation. La croissance de la consommation d'énergie dans le monde moderne stimule le développement non seulement des sources d'énergie, mais aussi des produits de câbles et des appareils de commutation. La recherche sur la rigidité diélectrique de l'isolation est l'objectif principal de l'énergie électrique.
Matériaux associés :
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