Dielektriskā izturība: samazinājuma definīcija un iemesli

Fiziskā sajūta

Elektriskā lauka stiprums palielinās, palielinoties spriegumam starp vadītājiem, tas var būt kondensatora plāksnes vai kabeļu serdeņi (atsevišķā tinumā), noteiktā brīdī notiek sabrukums izolācija. Vērtību, kas raksturo spriegumu sabrukšanas brīdī, sauc par dielektrisko izturību, un to nosaka pēc formulas:

šeit: U - spriegums starp vadītājiem, d - dielektriskais biezums.

Dielektrisko izturību mēra kV / mm (kV / cm). Šī formula ir derīga plakaniem vadītājiem (sloksņu vai plākšņu veidā) ar vienmērīgu izolācijas slāni starp tiem, piemēram, papīra kondensatorā.

Īssavienojumi elektriskajās ierīcēs un kabeļos rodas tieši izolācijas sabrukuma dēļ, šobrīd tas ir elektriskā loka. Tāpēc dielektriskā izturība ir viena no svarīgākajām izolācijas īpašībām. Prasības elektroiekārtu un elektroinstalāciju sprieguma izolācijas dielektriskajai izturībai 1 - 750 kV ir izklāstīti GOST 55195-2012 un GOST 55192-2012 (dielektriskās izturības pārbaudes metodes uzstādīšanas vietā).

Sadalījumu veidi

Viendabīgiem dielektriķiem izšķir vairākus sadalījuma veidus - elektriskā un termiski. Ir arī cita jonizācija sabrukums, kas ir gāzu ieslēgumu jonizācijas sekas cietā dielektrikā. Dielektriķu dielektriskā izturība daudzos aspektos ir atkarīga no lauka neviendabīguma un gāzu jonizācijas procesu (intensitātes un rakstura) vai citu ķīmisku izmaiņu rašanās materiālā. Tas noved pie tā, ka sadalīšanās vienā un tajā pašā materiālā notiek pie dažādiem spriegumiem. Tāpēc sadalīšanās spriegumu nosaka vidējā vērtība, pamatojoties uz daudzu testu rezultātiem. Gāzes dielektriskās stiprības atkarību no blīvuma (spiediena) un gāzes slāņa biezuma izsaka Pasčena likums: U_NS= f (pA)

Gāze un izolācija

Šķiet, kā ir saistīta gāzu jonizācija un elektroiekārtu izolācija? Gāze un elektrība ir cieši saistītas, jo tas ir lielisks dielektriķis. Tāpēc augstsprieguma iekārtu izolēšanai tiek izmantota gāzveida vide.

Kā dielektriķis tiek izmantots: gaiss, slāpeklis un SF6. SF6 gāze ir sēra heksafluorīds, daudzsološākais materiāls elektroizolācijas ziņā. Augstsprieguma elektroenerģijas sadalei un uztveršanai, vairāk nekā 100 kV (elektrostacijas kontaktligzda, uztveršana elektrība lielajās pilsētās un tā tālāk), tiek izmantotas pilnīgas sadales iekārtas (ĢIS).

SF6 gāzes galvenā piemērošanas joma ir tieši ĢIS. Gāze var tikt izmantota ne tikai kā elektriskā izolācija, bet arī ar eļļu pildītu kabeļu (vai kabeļu ar piesūcinātu papīra izolāciju) ekspluatācijas laikā. Tā kā dažāda lieluma sprieguma pārejas rezultātā notiek kabeļa cikliska apkure un dzesēšana.

Kabeļiem ar piesūcinātu papīra izolāciju tiek lietots termins "termiskā degradācija". Celulozes pirolīzes rezultātā rodas ūdeņradis, metāns, oglekļa dioksīds un oglekļa monoksīds. Izolācijas novecošanās procesā iegūtie gāzes veidojumi (pie paaugstināta sprieguma) izraisa izolācijas jonizācijas sabrukumu. Jonizācijas parādību dēļ barošanas kabeļi ar eļļas piesūcinātu papīra izolāciju (viskozs impregnēšana) tiek izmantotas elektrolīnijās ar spriegumu līdz 35 kV un mūsdienās tiek izmantotas arvien retāk enerģiju.

Dielektriskās izturības samazināšanās iemesli

Visnegatīvākā ietekme uz izolācijas dielektrisko izturību ir mainīgam spriegumam un temperatūrai. Ar mainīgu spriegumu, tas ir, spriegumu, kas laiku pa laikam mainās, piemēram, spēkstacija izvada 220 kV, tehniskas kļūmes vai plānotā remonta dēļ sprieguma vērtība tika samazināta līdz 110 kV, pēc remonta tā atkal kļuva par 220 kV. Tas ir mainīgs spriegums, tas ir, mainās noteiktā laika periodā. Sakarā ar to, ka Krievijas Federācijā 50 procenti elektroenerģijas pārvades iekārtu jau ir ir izsmēluši savus resursus (un tas ir 25-30 gadi), tad mainīgais spriegums ir diezgan bieži parādība. Šī sprieguma vidējo vērtību nosaka, izmantojot grafiku:

Vai arī nosaka pēc formulas:

Kabeļa sildīšanas temperatūra elektriskās strāvas plūsmas dēļ ievērojami samazina vadītāja kalpošanas laiku (notiek tā sauktā izolācijas novecošana). Sadalīšanās stiprības atkarība dažādās temperatūrās ir parādīta grafikā:

Strāvas kabeļu elektriskā izturība

Dielektriskās izturības ziņā visprasīgākā nozare, iespējams, ir kabeļu izstrādājumi. Krievijā galvenais enerģētikas nozarē izmantotais kabeļu veids (paredzēts nominālajam spriegumam līdz 500 kV) ir ar eļļu pildīti kabeļi ar papīra izolāciju.

Turklāt, jo augstāks ir nominālais spriegums, kuram tie paredzēti, jo lielāks ir kabeļa svars. Kā impregnēšana tiek izmantota degazēta un zemas viskozitātes eļļa (MH-3, MH-4 un analogi). Eļļas spiediena palielināšanās palielina eļļas un papīra izolācijas dielektrisko izturību. Kabeļi ar spiedienu 10-15 atmosfēras tiek izmantoti pie lielas spriedzes, izturības vērtība sasniedz 15 kV / mm.

Pēdējos gados ar eļļu pildītie kabeļi ir aizstāti ar XLPE kabeļiem. Tie ir vieglāki, vieglāk darbināmi, un to kalpošanas laiks ir vienāds. Turklāt PSE nav tik jutīgi pret temperatūras izmaiņām, un tiem nav nepieciešams papildu aprīkojums, piemēram, eļļas kompensācijas tvertnes (lai kompensētu eļļas pārpalikumu pie dažādiem spiedieniem). XLPE kabeļus ir vieglāk uzstādīt un vieglāk uzturēt un uzturēt.

Visa pasaule izstrādā īpaši XLPE kabeļus, un tas noveda pie tā, ka šādi vadītāji jau ir ievērojami labāki pēc parametriem nekā ar eļļu pildīti kabeļi:

Vienīgais IAL trūkums ir intensīva novecošana, tomēr daudzi pasaules ražotāju pētījumi ir palēninājuši šo procesu. Tā sauktie koki vairs nav izolācijas sabrukšanas iemesli. Enerģijas patēriņa pieaugums mūsdienu pasaulē stimulē ne tikai enerģijas avotu, bet arī kabeļu izstrādājumu un sadales iekārtu attīstību. Izolācijas dielektriskās izturības izpēte ir galvenais spēka enerģijas avots.

Saistītie materiāli:

• Kabeļa aizsardzība pret mehāniskiem bojājumiem
• Kabeļa izolācijas pretestības mērīšana
• Enerģijas zuduma cēloņi lielos attālumos