Dielektrična trdnost: opredelitev in razlogi za zmanjšanje

Fizični čut

Jakost električnega polja se povečuje z naraščajočo napetostjo med vodniki, lahko je kondenzatorskih plošč ali kabelskih jeder (v posameznem navitju), v določenem trenutku pride do okvare izolacija. Vrednost, ki označuje napetost v trenutku okvare, se imenuje dielektrična trdnost in je določena s formulo:

tukaj: U - napetost med vodniki, d - dielektrična debelina.

Dielektrična trdnost se meri v kV / mm (kV / cm). Ta formula velja za ravne vodnike (v obliki trakov ali plošč) z enakomerno plastjo izolacije med njimi, na primer v papirnatem kondenzatorju.

Kratki stiki v električnih napravah in kablih pride ravno zaradi okvare izolacije, v tem trenutku obstaja električni lok. Zato je dielektrična trdnost ena najpomembnejših značilnosti izolacije. Zahteve za dielektrično trdnost izolacije električne opreme in napeljav električnih napeljav 1 - 750 kV so določeni v GOST 55195-2012 in GOST 55192-2012 (preskusne metode za dielektrično trdnost na mestu namestitve).

Vrste razčlenitve

Za homogene dielektrike ločimo več vrst razčlenitev - električni in toplotne. Obstaja tudi druga ionizacijo razpad, ki je posledica ionizacije plinskih vključkov v trdnem dielektriku. Dielektrična trdnost dielektrikov je v mnogih pogledih odvisna od nehomogenosti polja in pojava procesov ionizacije plina (intenzivnost in narava) ali drugih kemičnih sprememb v materialu. To vodi do dejstva, da do razpada istega materiala pri različnih napetostih. Zato je prekinitvena napetost določena s povprečno vrednostjo na podlagi rezultatov številnih preskusov. Odvisnost dielektrične trdnosti plina od gostote (tlaka) in debeline plinske plasti je izražena s Paschenovim zakonom: U_NS= f (pA)

Plin in izolacija

Zdi se, kako sta ionizacija plinov in izolacija električne opreme povezani? Plin in elektrika sta tesno povezana, ker je odličen dielektrik. Zato se za izolacijo visokonapetostne opreme uporablja plinasti medij.

Kot dielektrik se uporabljajo: zrak, dušik in SF6. Plin SF6 je žveplov heksafluorid, najbolj obetaven material v smislu električne izolacije. Za distribucijo in sprejem visokonapetostne električne energije več kot 100 kV (vtičnica elektrarne, sprejem elektrika v velikih mestih itd.), uporabljajo se celotna stikalna orodja (GIS).

Glavno področje uporabe plina SF6 je ravno GIS. Poleg uporabe kot električna izolacija lahko plin nastane tudi med delovanjem kablov, napolnjenih z oljem (ali kablov z impregnirano papirno izolacijo). Ker pride do cikličnega segrevanja in hlajenja kabla zaradi prehoda napetosti različnih velikosti.

Za kable z impregnirano papirno izolacijo se uporablja izraz "toplotna destrukcija". Piroliza celuloze proizvaja vodik, metan, ogljikov dioksid in ogljikov monoksid. Med procesom staranja izolacije nastale plinske tvorbe (pri povečani napetosti) povzročijo ionizacijski razpad izolacije. Zaradi pojavov ionizacije so napajalni kabli z izolacijo papirja impregnirani (viskozni) impregnacija) se uporabljajo v daljnovodih z napetostjo do 35 kV in se v sodobnem času vse manj uporabljajo energija.

Vzroki za zmanjšanje dielektrične trdnosti

Najbolj negativen vpliv na dielektrično trdnost izolacije imajo izmenična napetost in temperatura. Z izmenično napetostjo, to je napetostjo, ki se občasno spreminja, na primer elektrarna odda 220 kV, zaradi tehnične okvare ali načrtovanega popravila se je vrednost napetosti zmanjšala na 110 kV, po popravilu je spet postala 220 kV. To je izmenična napetost, to je spreminjanje v določenem časovnem obdobju. Zaradi dejstva, da je v Ruski federaciji že 50 odstotkov električnih instalacij za prenos električne energije so izčrpali svoj vir (in to je 25-30 let), potem je izmenična napetost precej pogosta pojav. Povprečna vrednost te napetosti je določena z grafikonom:

Ali določeno s formulo:

Ogrevalna temperatura kabla zaradi pretoka električnega toka bistveno zmanjša življenjsko dobo prevodnika (pride do tako imenovanega staranja izolacije). Odvisnost odlomne moči pri različnih temperaturah je prikazana na grafu:

Električna trdnost napajalnih kablov

Najzahtevnejša industrija glede dielektrične trdnosti so verjetno kabelski izdelki. V Rusiji so glavna vrsta kablov, ki se uporabljajo v elektroenergetiki (zasnovani za nazivno napetost do 500 kV), oljni kabli s papirnato izolacijo.

Poleg tega je višja nazivna napetost, za katero so zasnovani, večja teža kabla. Kot impregnacija se uporablja razplinjeno olje z nizko viskoznostjo (MH-3, MH-4 in analogi). Povečanje tlaka olja vodi do povečanja dielektrične trdnosti oljne in papirne izolacije. Kabli s tlakom 10-15 atmosfer se uporabljajo pri visoki napetosti, vrednost trdnosti doseže 15 kV / mm.

V zadnjih letih so kable, napolnjene z oljem, zamenjali kabli XLPE. So lažji, enostavnejši za uporabo, njihova življenjska doba pa je enaka. Poleg tega PSE niso tako občutljivi na temperaturne spremembe in ne potrebujejo dodatne opreme, na primer rezervoarjev za kompenzacijo olja (za kompenzacijo presežka olja pri različnih tlakih). XLPE kabli so lažji za namestitev in lažje vzdrževanje in vzdrževanje.

Ves svet razvija posebej kable XLPE, kar je pripeljalo do dejstva, da so takšni vodniki po svojih parametrih opazno boljši od kablov, napolnjenih z oljem:

Edina pomanjkljivost osebne zaščitne opreme je intenzivno staranje, vendar so številne študije vseh svetovnih proizvajalcev ta proces upočasnile. Tako imenovana drevesca niso več razlog za okvaro izolacije. Rast porabe energije v sodobnem svetu spodbuja razvoj ne le virov energije, ampak tudi kabelskih izdelkov in stikalnih naprav. Raziskave dielektrične trdnosti izolacije so glavni poudarek energije.

Sorodni materiali:

• Zaščita kabla pred mehanskimi poškodbami
• Merjenje izolacijskega upora kabla
• Vzroki za izgubo energije na dolge razdalje