Kekuatan dielektrik: definisi dan alasan penurunan

Perasaan fisik

Kuat medan listrik meningkat dengan meningkatnya tegangan antara konduktor, dapat pelat kapasitor atau inti kabel (dalam belitan individu), pada saat tertentu terjadi kerusakan isolasi. Nilai yang mencirikan tegangan pada saat kerusakan disebut kekuatan dielektrik dan ditentukan oleh rumus:

di sini: U - tegangan antara konduktor, d - ketebalan dielektrik.

Kekuatan dielektrik diukur dalam kV / mm (kV / cm). Rumus ini berlaku untuk konduktor datar (dalam bentuk strip atau pelat) dengan lapisan insulasi yang rata di antaranya, seperti pada kapasitor kertas.

Sirkuit pendek pada perangkat listrik dan kabel terjadi justru karena kerusakan isolasi, pada saat ini ada busur listrik. Oleh karena itu, kekuatan dielektrik adalah salah satu karakteristik isolasi yang paling penting. Persyaratan kekuatan dielektrik isolasi peralatan listrik dan instalasi listrik tegangan 1 - 750 kV ditetapkan dalam GOST 55195-2012 dan GOST 55192-2012 (metode pengujian kekuatan dielektrik di lokasi pemasangan).

Jenis kerusakan

Untuk dielektrik homogen, beberapa jenis kerusakan dibedakan - listrik dan panas. Ada juga yang lain ionisasi kerusakan, yang merupakan konsekuensi dari ionisasi inklusi gas dalam dielektrik padat. Kekuatan dielektrik dielektrik, dalam banyak hal, tergantung pada ketidakhomogenan medan dan terjadinya proses ionisasi gas (intensitas dan sifat) atau perubahan kimia lainnya dalam bahan. Ini mengarah pada fakta bahwa kerusakan pada bahan yang sama terjadi pada tegangan yang berbeda. Oleh karena itu, tegangan tembus ditentukan oleh nilai rata-rata berdasarkan hasil berbagai pengujian. Ketergantungan kekuatan dielektrik gas pada densitas (tekanan) dan ketebalan lapisan gas dinyatakan oleh hukum Paschen: U_NS= f (pA)

Gas dan isolasi

Tampaknya, bagaimana ionisasi gas dan isolasi peralatan listrik terkait? Gas dan listrik terkait erat, karena merupakan dielektrik yang sangat baik. Dan oleh karena itu, media gas digunakan untuk mengisolasi peralatan tegangan tinggi.

Sebagai dielektrik yang digunakan: udara, nitrogen dan SF6. Gas SF6 adalah sulfur heksafluorida, bahan yang paling menjanjikan dalam hal isolasi listrik. Untuk penyaluran dan penerimaan listrik tegangan tinggi, lebih dari 100 kV (outlet pembangkit, penerimaan) listrik di kota-kota besar dan sebagainya), switchgears lengkap digunakan (SIG).

Bidang utama penerapan gas SF6 adalah GIS. Gas, selain digunakan sebagai insulasi listrik, dapat timbul selama pengoperasian kabel yang diisi minyak (atau kabel dengan insulasi kertas yang diresapi). Karena ada pemanasan dan pendinginan siklik kabel sebagai akibat dari aliran tegangan dengan besaran yang berbeda.

Untuk kabel dengan insulasi kertas yang diresapi, istilah "pemusnahan termal" diterapkan. Pirolisis selulosa menghasilkan hidrogen, metana, karbon dioksida dan karbon monoksida. Selama proses penuaan isolasi, formasi gas yang dihasilkan (pada peningkatan tegangan) menyebabkan kerusakan ionisasi isolasi. Karena fenomena ionisasi, kabel listrik dengan insulasi kertas yang diresapi minyak (kental impregnasi) digunakan dalam saluran listrik dengan tegangan hingga 35 kV dan semakin jarang digunakan di modern energi.

Alasan penurunan kekuatan dielektrik

Pengaruh paling negatif pada kekuatan dielektrik insulasi diberikan oleh tegangan dan suhu bolak-balik. Dengan tegangan bolak-balik, yaitu tegangan yang berubah dari waktu ke waktu, misalnya pembangkit listrik mengeluarkan 220 kV, karena kerusakan teknis atau perbaikan yang direncanakan, nilai tegangan dikurangi menjadi 110 kV, setelah perbaikan menjadi 220 lagi kV. Ini adalah tegangan bolak-balik, yaitu, berubah selama periode waktu tertentu. Karena fakta bahwa di Federasi Rusia 50 persen instalasi listrik untuk transmisi listrik sudah telah kehabisan sumber daya mereka (dan itu adalah 25-30 tahun), maka tegangan bolak-balik cukup sering fenomena. Nilai rata-rata tegangan ini ditentukan menggunakan grafik:

Atau ditentukan dengan rumus:

Suhu pemanasan kabel, karena aliran arus listrik, secara signifikan mengurangi masa pakai konduktor (yang disebut penuaan insulasi terjadi). Ketergantungan kekuatan tembus pada suhu yang berbeda ditunjukkan pada grafik:

Kekuatan listrik kabel listrik

Cabang produksi yang paling menuntut dalam hal kekuatan dielektrik mungkin adalah produk kabel. Di Rusia, jenis kabel utama yang digunakan dalam industri tenaga listrik (dirancang untuk tegangan pengenal hingga 500 kV) adalah kabel berisi minyak dengan insulasi kertas.

Selain itu, semakin tinggi tegangan pengenal yang dirancang, semakin tinggi berat kabel. Minyak degasssed dan viskositas rendah (MH-3, MH-4 dan analog) digunakan sebagai impregnasi. Peningkatan tekanan minyak menyebabkan peningkatan kekuatan dielektrik dari minyak dan kertas isolasi. Kabel dengan tekanan 10-15 atmosfer digunakan pada tegangan tinggi, nilai kekuatannya mencapai 15 kV / mm.

Dalam beberapa tahun terakhir, kabel berisi minyak telah digantikan oleh kabel XLPE. Mereka lebih ringan, lebih mudah dioperasikan, dan masa pakainya sama. Selain itu, PSE tidak begitu sensitif terhadap perubahan suhu dan tidak memerlukan peralatan tambahan, seperti tangki kompensasi minyak (untuk mengkompensasi kelebihan minyak pada tekanan yang berbeda). Kabel XLPE lebih mudah dipasang dan lebih mudah dirawat dan dirawat.

Seluruh dunia sedang mengembangkan kabel XLPE khusus, ini mengarah pada fakta bahwa konduktor tersebut sudah terasa lebih baik dalam parameternya daripada kabel yang diisi minyak:

Satu-satunya kelemahan APD adalah penuaan intensif, namun, banyak penelitian dari semua produsen dunia telah memperlambat proses ini. Apa yang disebut penanaman pohon tidak lagi menjadi alasan kerusakan isolasi. Pertumbuhan konsumsi energi di dunia modern merangsang pengembangan tidak hanya sumber daya, tetapi juga produk kabel dan switchgear. Penelitian tentang kekuatan dielektrik isolasi menjadi fokus utama dalam energi listrik.

Bahan terkait:

• Perlindungan kabel dari kerusakan mekanis
• Pengukuran resistansi isolasi kabel
• Penyebab hilangnya daya dalam jarak jauh