Dielektrisk styrka: definition och orsaker till minskningen

Fysisk känsla

Den elektriska fältstyrkan ökar med ökande spänning mellan ledarna, det kan vara kondensatorplattor eller kabelkärnor (i en individuell lindning), vid ett visst ögonblick inträffar ett sammanbrott isolering. Värdet som karakteriserar spänningen vid nedbrytningstillfället kallas dielektrisk styrka och bestäms av formeln:

här: U - spänning mellan ledare, d - dielektrisk tjocklek.

Dielektrisk styrka mäts i kV / mm (kV / cm). Denna formel gäller för platta ledare (i form av remsor eller plattor) med ett jämnt isoleringsskikt mellan dem, till exempel i en papperskondensator.

Kortslutningar i elektriska apparater och kablar uppstår just på grund av nedbrytning av isolering, för närvarande finns det elektrisk båge. Därför är dielektrisk styrka en av isoleringens viktigaste egenskaper. Krav på dielektrisk styrka för isolering av elektrisk utrustning och elektriska installationer spänning 1 - 750 kV anges i GOST 55195-2012 och GOST 55192-2012 (testmetoder för dielektrisk hållfasthet på installationsplatsen).

Fördelningstyper

För homogen dielektricitet skiljer sig flera typer av uppdelning - elektrisk och termisk. Det finns också en annan jonisering nedbrytning, vilket är en följd av joniseringen av gasinneslutningar i ett fast dielektrikum. Dielektrisk dielektrisk styrka beror i många avseenden på fältets inhomogenitet och förekomsten av gasjoniseringsprocesser (intensitet och natur) eller andra kemiska förändringar i materialet. Detta leder till att nedbrytning i samma material sker vid olika spänningar. Därför bestäms nedbrytningsspänningen av medelvärdet baserat på resultaten från många tester. Beroendet av gasens dielektriska styrka av densiteten (trycket) och tjockleken på gaslagret uttrycks av Paschens lag: U_NS= f (pA)

Gas och isolering

Det verkar, hur är joniseringen av gaser och isolering av elektrisk utrustning relaterad? Gas och elektricitet är nära besläktade, eftersom det är ett utmärkt dielektrikum. Och därför används ett gasformigt medium för att isolera högspänningsutrustning.

Som dielektrikum används: luft, kväve och SF6. SF6 -gas är svavelhexafluorid, det mest lovande materialet när det gäller elektrisk isolering. För distribution och mottagning av högspänningsel, mer än 100 kV (eluttag, mottagning el i stora städer och så vidare), kompletta ställverk används (GIS).

Det huvudsakliga tillämpningsområdet för SF6 -gas är just GIS. Gas, förutom att användas som elektrisk isolering, kan uppstå under drift av oljefyllda kablar (eller kablar med impregnerad pappersisolering). Eftersom det sker en cyklisk uppvärmning och kylning av kabeln som ett resultat av passagen av spänningar av olika storlekar.

För kablar med impregnerad pappersisolering används termen "termisk nedbrytning". Pyrolys av cellulosa producerar väte, metan, koldioxid och kolmonoxid. Under isoleringens åldringsprocess orsakar de resulterande gasformationerna (vid ökad spänning) joniseringsnedbrytning av isoleringen. På grund av joniseringsfenomen kan strömkablar med oljeimpregnerad pappersisolering (viskös impregnering) används i kraftledningar med spänning upp till 35 kV och används mindre och mindre i modern energi.

Orsaker till minskningen av dielektrisk styrka

Den mest negativa påverkan på isoleringens dielektriska styrka utövas av växelspänning och temperatur. Med en växelspänning, det vill säga en spänning som ändras då och då, till exempel, matar kraftverket ut 220 kV, på grund av ett tekniskt fel eller planerad reparation, minskades spänningsvärdet till 110 kV, efter reparationen blev det 220 igen kV. Detta är en växelspänning, det vill säga förändras under en viss tidsperiod. På grund av det faktum att i Ryska federationen finns redan 50 procent av elektriska installationer för överföring av el har förbrukat sin resurs (och det är 25-30 år), då är växelspänningen ganska frekvent fenomen. Medelvärdet för denna spänning bestäms med hjälp av grafen:

Eller bestäms av formeln:

Kabelns uppvärmningstemperatur, på grund av flödet av elektrisk ström, minskar ledarens livslängd avsevärt (den så kallade åldringen av isoleringen inträffar). Beroendet av nedbrytningsstyrkan vid olika temperaturer visas i grafen:

Elektrisk styrka hos elkablar

Den mest krävande industrin när det gäller dielektrisk styrka är förmodligen kabelprodukter. I Ryssland är den viktigaste typen av kablar som används i kraftindustrin (konstruerad för märkspänning upp till 500 kV) oljefyllda kablar med pappersisolering.

Ju högre märkspänning som de är konstruerade för, desto högre vikt har kabeln. Avgasad och lågviskös olja (MH-3, MH-4 och analoger) används som impregnering. En ökning av oljetrycket leder till en ökning av oljens och pappersisoleringens dielektriska hållfasthet. Kablar med ett tryck på 10-15 atmosfärer används vid hög spänning, hållfasthetsvärdet når 15 kV / mm.

Under de senaste åren har oljefyllda kablar ersatts av XLPE-kablar. De är lättare, lättare att använda och livslängden är densamma. Dessutom är PSE inte så känsliga för temperaturförändringar och behöver inte ytterligare utrustning, till exempel oljekompenserande tankar (för att kompensera för överflödig olja vid olika tryck). XLPE -kablar är enklare att installera och lättare att underhålla och underhålla.

Hela världen utvecklar specifikt XLPE-kablar, detta har lett till att sådana ledare redan är märkbart bättre i sina parametrar än oljefyllda kablar:

Den enda nackdelen med personlig skyddsutrustning är intensiv åldrande, men många studier av alla världstillverkare har bromsat denna process. De så kallade träningarna är inte längre orsakerna till isoleringsavbrott. Energiförbrukningens tillväxt i den moderna världen stimulerar utvecklingen av inte bara strömkällor utan även kabelprodukter och ställverk. Forskning om isoleringens dielektriska styrka är huvudfokus inom kraftenergi.

Relaterat material:

• Skydd av kabeln mot mekanisk skada
• Mätning av kabelisoleringsmotstånd
• Orsaker till strömavbrott över långa sträckor