Dielektrik dayanım: azalmanın tanımı ve nedenleri

Fiziksel anlamda

İletkenler arasındaki voltaj arttıkça elektrik alan şiddeti artar, kapasitör plakaları veya kablo çekirdekleri (bireysel bir sargıda), belirli bir anda bir arıza meydana gelir izolasyon. Arıza anındaki voltajı karakterize eden değere dielektrik gücü denir ve aşağıdaki formülle belirlenir:

burada: U - iletkenler arasındaki voltaj, d - dielektrik kalınlık.

Dielektrik mukavemeti kV/mm (kV/cm) cinsinden ölçülür. Bu formül, kağıt kondansatör gibi, aralarında eşit bir yalıtım katmanı bulunan düz iletkenler (şeritler veya plakalar şeklinde) için geçerlidir.

kısa devreler elektrikli cihazlarda ve kablolarda tam olarak yalıtımın bozulması nedeniyle meydana gelir, şu anda var elektrik arkı. Bu nedenle, dielektrik dayanım, yalıtımın en önemli özelliklerinden biridir. 1 - 750 kV voltajlı elektrikli ekipman ve elektrik tesisatlarının yalıtımının dielektrik dayanımı için gereklilikler GOST 55195-2012 ve GOST 55192-2012'de belirtilmiştir (kurulum yerinde elektrik gücü için test yöntemleri).

Arıza türleri

Homojen dielektrikler için çeşitli arıza türleri ayırt edilir - elektrik ve termal. bir de başka var iyonlaşma katı bir dielektrikte gaz kapanımlarının iyonlaşmasının bir sonucu olan bozulma. Dielektriklerin dielektrik gücü, birçok açıdan, alanın homojen olmamasına ve gaz iyonizasyon işlemlerinin (yoğunluk ve doğa) veya malzemedeki diğer kimyasal değişikliklerin meydana gelmesine bağlıdır. Bu, aynı malzemede bozulmanın farklı voltajlarda meydana gelmesine yol açar. Bu nedenle, arıza voltajı, çok sayıda testin sonuçlarına dayanan ortalama değer ile belirlenir. Gazın dielektrik kuvvetinin yoğunluğa (basınç) ve gaz tabakasının kalınlığına bağımlılığı Paschen kanunu ile ifade edilir: U_NS= f (pA)

Gaz ve yalıtım

Görünüşe göre, gazların iyonlaşması ve elektrikli ekipmanın yalıtımı nasıl ilişkilidir? Gaz ve elektrik yakından ilişkilidir, çünkü mükemmel bir dielektriktir. Bu nedenle, yüksek voltajlı ekipmanı izole etmek için gazlı bir ortam kullanılır.

Kullanılan bir dielektrik olarak: hava, nitrojen ve SF6. SF6 gazı, elektrik yalıtımı açısından en umut verici malzeme olan kükürt heksaflorürdür. 100 kV'dan fazla yüksek voltajlı elektriğin dağıtımı ve alımı için (elektrik santrali çıkışı, resepsiyon büyük şehirlerde elektrik vb.), komple şalt cihazları kullanılır (GIS).

SF6 gazının ana uygulama alanı tam olarak GIS'dir. Gaz, elektrik yalıtımı olarak kullanılmasına ek olarak, yağla doldurulmuş kabloların (veya emprenye edilmiş kağıt yalıtımlı kabloların) çalışması sırasında ortaya çıkabilir. Farklı büyüklükteki voltajların geçişi sonucunda kablonun döngüsel bir ısınması ve soğuması olduğu için.

Emprenyeli kağıt izolasyonlu kablolar için "termal bozulma" terimi uygulanır. Selülozun pirolizi, hidrojen, metan, karbon dioksit ve karbon monoksit üretir. Yalıtımın eskime sürecinde ortaya çıkan gaz oluşumları (artan voltajda) yalıtımın iyonlaşma bozulmasına neden olur. İyonizasyon olayı nedeniyle, yağ emdirilmiş kağıt yalıtımlı (viskoz) güç kabloları emprenye) 35 kV'a kadar gerilimli elektrik hatlarında kullanılır ve modern sistemlerde giderek daha az kullanılır. enerji.

Dielektrik mukavemetindeki azalmanın nedenleri

Yalıtımın dielektrik gücü üzerindeki en olumsuz etki, alternatif voltaj ve sıcaklık tarafından uygulanır. Alternatif bir voltajla, yani zaman zaman değişen bir voltajla, örneğin, santral çıkışları 220 kV, teknik bir arıza veya planlı onarım nedeniyle voltaj değeri 110 kV'a düşürüldü, onarımdan sonra tekrar 220 oldu kV. Bu, alternatif voltajdır, yani belirli bir süre boyunca değişir. Rusya Federasyonu'nda elektrik iletimi için elektrik tesisatlarının yüzde 50'sinin zaten olması nedeniyle kaynaklarını tükettiler (ve 25-30 yıl), o zaman alternatif voltaj oldukça sık fenomen. Bu voltajın ortalama değeri aşağıdaki grafik kullanılarak belirlenir:

Veya formülle belirlenir:

Elektrik akımının akışı nedeniyle kablonun ısıtma sıcaklığı, iletkenin hizmet ömrünü önemli ölçüde azaltır (yalıtımın yaşlanması olarak adlandırılır). Farklı sıcaklıklarda kırılma mukavemetinin bağımlılığı grafikte gösterilmektedir:

Güç kablolarının elektriksel gücü

Dielektrik dayanım açısından en zorlu endüstri muhtemelen kablo ürünleridir. Rusya'da, enerji endüstrisinde kullanılan ana kablo türü (500 kV'a kadar anma gerilimi için tasarlanmış), kağıt yalıtımlı, yağla doldurulmuş kablolardır.

Ayrıca, tasarlandıkları anma gerilimi ne kadar yüksek olursa, kablonun ağırlığı da o kadar yüksek olur. Emprenye olarak gazı alınmış ve düşük viskoziteli yağ (MH-3, MH-4 ve analogları) kullanılır. Yağ basıncındaki bir artış, yağ ve kağıt yalıtımının dielektrik mukavemetinde bir artışa yol açar. 10-15 atmosfer basınca sahip kablolar yüksek gerilimde kullanılır, mukavemet değeri 15 kV/mm'ye ulaşır.

Son yıllarda yağ dolu kabloların yerini XLPE kablolar almıştır. Daha hafiftirler, çalıştırmaları daha kolaydır ve hizmet ömürleri aynıdır. Ek olarak, PSE'ler sıcaklık değişimlerine karşı çok hassas değildir ve yağ dengeleme tankları (farklı basınçlarda fazla yağı telafi etmek için) gibi ek ekipmanlara ihtiyaç duymazlar. XLPE kablolarının kurulumu ve bakımı ve bakımı daha kolaydır.

Tüm dünya özel olarak XLPE kabloları geliştiriyor, bu, bu tür iletkenlerin parametrelerinde yağ dolu kablolardan belirgin şekilde daha iyi olmasına yol açtı:

KKD'nin tek dezavantajı yoğun yaşlanmadır, ancak tüm dünya üreticilerinin sayısız çalışması bu süreci yavaşlatmıştır. Sözde ağaçlandırmalar artık yalıtımın bozulmasının nedenleri değil. Modern dünyada enerji tüketiminin artması, sadece güç kaynaklarının değil, aynı zamanda kablo ürünlerinin ve şalt cihazlarının da gelişimini teşvik etmektedir. Yalıtımın dielektrik dayanımı üzerine yapılan araştırmalar, güç enerjisindeki ana odak noktasıdır.

İlgili malzemeler:

• Kablonun mekanik hasardan korunması
• Kablo izolasyon direncinin ölçümü
• Uzun mesafelerde güç kaybının nedenleri