Почему определение электрической прочности стандартизовано

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Определение электрической прочности производят при плавном подъеме напряжения таким образом, чтобы пробой происходил в диапазоне от 10 до 20 с после начала подъема напряжения. Для испытания применяют металлические нажимные электроды из нержавеющей стали, цветных неблагородных металлов.  [4]

Определение электрической прочности производится по величине пробивного напряжения и толщине диэлектрика между электродами, дающими более или менее однородное электрическое поле. В большинстве случаев при испытании листовых образцов применяют плоские электроды с закругленными краями, которые обладают краевым эффектом, в силу чего создаваемое ими поле, строго говоря, не является однородным. Для определения электрической прочности при частоте 50 гц пользуются испытательными пробивными трансформаторными установками. На рис. 2 — 47 показана принципиальная схема пробивной установки.  [6]

Определение электрической прочности проводится стандартизованными методами. Только в этом случае возможны сравнение диэлектриков между собой и контроль их качества.  [7]

Определение электрической прочности производится по величине пробивного напряжения и толщине диэлектрика между электродами, дающими более или менее однородное электрическое поле.  [9]

Определение электрической прочности производится по ГОСТ 6581 — 53 со следующим дополнением.  [10]

Определение электрической прочности Е пластмасс по ГОСТ 6433 — 65 при переменном напряжении промышленной частоты ( 50 гц) производится следующим образом. К образцу при помощи стандартных электродов прикладывается напряжение, возрастающее плавно со скоростью 1 кв / сек или ступенями: 50 % пробивного напряжения в течение первой минуты и затем по 10 % от пробивного напряжения на каждую последующую ступень до пробоя.  [11]

Определение электрической прочности бумаги в зависимости от числа слоев.  [12]

Определение электрической прочности бумаги при напряжении частотой 50 гц производилось с помощью плоских электродов в виде двух дисков, один из которых спрессован маслостойкой резиной, для исключения краевого эффекта ( по конструкции проф.  [13]

Для определения электрической прочности равномерно по ширине бумажного полотна вырезают 5 образцов размером 150X150 мм от каждой пробы.  [14]

Для определения электрической прочности должны применяться электроды диаметром 50 мм.  [15]

Почему диэлектрики теряют электрическую прочность?

Диэлектриками называют вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В газообразных, жидких и твердых диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле могут лишь смещаться. Происходит разделение центров положительного и отрицательного зарядов, т.е. поляризация. Используемые на практике диэлектрики содержат и свободные заряды, которые, перемещаясь в электрическом поле, обусловливают электропроводность, способность диэлектрика пропускать постоянный электрический ток. Однако количество таких свободных зарядов в диэлектрике невелико, а поэтому весьма мал и ток. Следовательно, для диэлектрика характерным является весьма большое сопротивление прохождению постоянного тока.

Диэлектрическими материалами называют класс электротехнических материалов, предназначенных для использования их диэлектрических свойств (оказывать большое сопротивление прохождению электрического тока и способность поляризоваться).

Электроизоляционными материалами называют диэлектрические материалы, предназначенные для создания электрической изоляции токоведущих частей в электротехнических и радиоэлектронных устройствах. Электрическая изоляция является неотъемлемой мастью электрической цепи и прежде всего нужна для того, чтобы не пропускать ток по не предусмотренным электрической схемой путям.

Используемые в качестве электроизоляционных материалов диэлектрики называются пассивными диэлектриками. В настоящее время широко применяются так называемые активные диэлектрики, параметры которых можно регулировать изменяя напряженность электрического поля, температуру, механические напряжения и другие параметры воздействующих на них факторов. Например, конденсатор, диэлектрическим материалом в котором служит пьезоэлектрик, под действием приложенного переменного напряжения изменяет свои линейные размеры и становится генератором ультрозвуковых колебаний. Емкость электрического конденсатора, выполненного из нелинейного диэлектрика — сегнетоэлектрика, изменяется в зависимости от напряженности электрического поля; если такая емкость включена в колебательный LC-контур, то изменяется и его частота настройки.

Техника, технология и эксплуатация электротехнического и радиоэлектронного оборудования предъявляют самые разнообразные требования к свойствам диэлектрических материалов. Помимо нужных электрических свойств диэлектрические материалы должны обладать еще механическими, термическими и многими другими физико-механическими свойствами.

Практически используемые диэлектрики содержат в своем объеме небольшое количество свободных зарядов, которые перемещаются в электрическом поле. Поэтому диэлектрики на постоянном напряжении пропускают весьма малый ток. Этот ток называют сквозным током утечки.

Удельная проводимость и удельное сопротивление. На рис. 1 схематически изображен участок твердой изоляции с расстоянием между электродами 1 и 2h (м) и сечением S = h·l(м 2 ), по которому протекает сквозной ток утечки I_из (А). Ток I_из складывается из объемного тока утечки I_v, протекающего через объем, и поверхностного тока утечки /», протекающего по поверхности изоляции от электрода 1 к 2. Если к электродам приложено напряжение U (В), то проводимость G_из (см) такого участка изоляции равна

Величина, обратная G_из называется сопротивлением изоляции:

Для твердых диэлектриков ток I_v определяет величину объемной G_V, а ток I_S — поверхностной G_s проводимости изоляции, а соответственно объемное R_V и поверхностное R_S сопротивления.

Рис. 1. Объемный I_v и поверхностный I_S, токи утечки через участок изоляции

Электропроводность диэлектрика характеризуют параметрами: удельной объемной у_V и поверхностной у_s проводимостью или удельным объемным р_v и поверхностным p_s сопротивлением. Если объемное сопротивление изоляции (рис. 1) равно R_v, то р» = R_vS/h.

Пробой диэлектриков и электрическая прочность. Если в ходе повышения приложенного к изоляции напряжения напряженность электрического поля в диэлектрике превышает некоторое критическое значение, то диэлектрик теряет свои электроизолирующие свойства. Сквозной ток, протекающий через диэлектрик, резко возрастает до 10 8 А/м 2 , а сопротивление диэлектрика уменьшается до такого значения, что происходит короткое замыкание электродов.

Это явление называют пробоем диэлектрика.

Значение напряжения в момент пробоя называют пробивным напряжением, напряженность в момент пробоя — электрической прочностью.

На рис. 2 показана типичная зависимость сквозного тока, протекающего через диэлектрик, от приложенного напряжения при пробое. Если напряжение, приложенное к диэлектрику, достигло U_пр, то сквозной ток резко увеличивается даже тогда, когда напряжение на электродах уменьшается, так как в диэлектрике под действием приложенного напряжения происходят необратимые изменения, резко уменьшающие его электрическое сопротивление.

Рис. 2. Типичная зависимость сквозного тока от приложенного напряжения при пробое диэлектрика

В зависимости от свойств изоляции и мощности источника электрической энергии, с помощью которого подается напряжение на образец, после пробоя в изоляции могут наблюдаться следующие изменения. В месте пробоя возникает искра, а при большой мощности источника — даже электрическая дуга, под действием которой происходят оплавление, обгорание, растрескивание и тому подобные изменения и диэлектрика, и электродов. В пробитом твердом диэлектрике в месте пробоя можно обнаружить пробитое, проплавленное, прожженное отверстие — след пробоя. Если к такому образцу твердой изоляции напряжение приложить повторно, то пробой происходит, как правило, при значительно меньших напряжениях, чем U_пр первого пробоя. При пробое газообразных и жидких диэлектриков после снятия приложенного напряжения пробитый промежуток восстанавливает первоначальные значения U_пр, так как атомы и молекулы газа или жидкости практически мгновенно диффундируют в объем, который занимали разрушенные в процессе пробоя частицы. Если пробой электрической изоляции происходит в однородном электрическом поле, то

где Е_пр — электрическая прочность, В/м;

U_пр — пробивное напряжение, В;

h — расстояние между электродами, толщина изоляции, м.

На практике пробивное напряжение удобно выражать в киловольтах, толщину диэлектрика — в миллиметрах, а электрическую прочность — в киловольтах на миллиметр. В этом случае справедливы следующие соотношения:

10 6 В/м = 1 МВ/м = 1 кВ/мм.

При определении Е_ар твердого диэлектрика может произойти пробой по поверхности — перекрытие образца, т.е. поверхностный пробой (рис. 3).

Рис. 3. Схема пробоя (1) и перекрытия (2) образца твердого диэлектрика

В этом случае пробиваются воздух или жидкость, окружающие образец твердого диэлектрика. Напряжение поверхностного перекрытия зависит от свойств твердого диэлектрика, формы образца, электродов и закономерности пробоя окружающей среды.

Экспериментально определяемая величина Е_пр зависит от толщины образца диэлектрика, формы и площади электродов, скорости подъема и времени воздействия приложенного напряжения. Значение Е_пр на постоянном напряжении может сильно отличаться от Е_пр на переменном, а также различаются значения E_nр на импульсном напряжении при частоте 50 Гц и при более высоких частотах. На величину Е_пр влияют и другие факторы. Определение электрической прочности проводится стандартизованными методами. Только в этом случае возможны сравнение диэлектриков между собой и контроль их качества.

Образцы для определения Е_пр твердых диэлектриков должны обеспечивать пробой в однородном поле; их размеры задаются в стандартах, и они намного больше размеров электродов для того, чтобы исключить поверхностный пробой. Для предотвращения поверхностного пробоя можно проводить определение Е_пр на образцах, расположенных в жидком диэлектрике, например трансформаторном масле. На рис. 4 приведены формы и размеры ряда образцов для определения Е_пр твердых диэлектриков. Если толщина образца не позволяет определить его U_Dp, то в нем выполняют проточку, как это показано для толстых плоского (рис. 4, б) и цилиндрического (рис. 4, д) образцов.

В качестве электродов могут использоваться массивные металлические нажимные электроды, изготовленные из нержавеющей стали, меди, латуни и других металлов; притертые на вазелине и трансформаторном масле фольговые, напыленные в вакууме металлические, графитовые и другие электроды. Для получения в месте пробоя однородного поля диаметр D₁ нижнего электрода должен быть не менее чем в три раза больше диаметра D верхнего электрода (рис. 4, а). Могут применяться и электроды с одинаковыми диаметрами (рис. 4, в). Однородное поле в тонких пленочных образцах обеспечивает применение полусферического верхнего электрода.

В керамических образцах полусферический электрод образуется в результате металлизации полусферической лунки (рис. 4, г). Для определения E_nv жидких диэлектриков используют специальные ячейки, выполненные из фарфора, стекла, кварца или специальных пластмасс, не реагирующих с испытуемыми жидкими диэлектриками. Электроды здесь изготовляются из латуни.

Рис. 4. Образцы для определения электрической прочности твердых электроизоляционных материалов

Измерение U_np образцов диэлектриков производится на испытательных установках, принципиальная схема которых изображена на рис. 5.

Установка для измерения U_пр при частоте 50 Гц (рис. 5, а) состоит из испытательного трансформатора Т для повышения напряжения. Напряжение на низковольтной обмотке этого трансформатора плавно или ступенями изменяется с помощью автотрансформатора А Т. Образец 1 подключен с помощью электродов 2 и 3 к высоковольтной обмотке испытательного трансформатора. Защитный резистор R служит для ограничения тока, протекающего при пробое по высоковольтной обмотке трансформатора Т. Напряжение на образце измеряется вольтметром V, который градуируют по напряжению высоковольтной обмотки. Мощность испытательной установки должна быть достаточной, чтобы установившийся ток короткого замыкания при пробое со стороны высокого напряжения был не менее 40 мА при испытаниях твердых и 20 мА жидких диэлектриков. Этот ток контролируют по амперметру мА, проградуированному по току короткого замыкания в высоковольтной обмотке. Напряжение на токоведущих частях высоковольтного трансформатора и резисторе R опасно для жизни. Поэтому трансформатор Т, резистор R и испытательное поле, на котором расположены образец 1, электроды 2, 3, размещают в защитной камере ЗК.

Рис. 5. Принципиальная схема измерения пробивного напряжения на частоте 50 Гц (а) и на постоянном напряжении (б)

В ходе определения U_np напряжение на низковольтной обмотке плавно или ступенями повышают и фиксируют напряжение пробоя по вольтметру V. В цепи низкого напряжения предусмотрено автоматическое устройство, которое отключает питание установки в момент пробоя. Сигнальная лампа СЛ указывает на включение и отключение установки.

Для измерения U_np на постоянном токе (рис. 5, б) в цепь высокого напряжения включают высоковольтный диод Д и конденсатор Сф, который служит для сглаживания пульсаций тока в этой однополуперйодной схеме выпрямления.

Число пробоев при испытаниях оговаривается техническими условиями на свойства материалов. Однако в любом случае число пробоев должно быть не менее 5, а при испытании узких и ленточных материалов электродами с диаметром 6 мм число пробоев должно быть не менее 10. В том случае, если отдельные результаты отличаются от среднего арифметического более чем на 15%, число пробоев увеличивается в два раза.

Контрольные вопросы

Электрической прочностью называют минимальную напряженность электрического поля при пробое изоляции в однородном электрическом поле. Свойство диэлектрика сохранять свое электрическое сопротивление под воздействием напряжения называется электрической прочностью.

2. Каковы физические основы явления пробоя твёрдых диэлектриков?

Потеря диэлектриком своих изоляционных свойств при превышении напряжением некоторого критического значения называется пробоем

Каждый из указанных механизмов пробоя может иметь место в одном и том же материале в зависимости от характера электрического поля, в котором он находится – постоянного или переменного, импульсного, низкой или высокой частоты; времени воздействия напряжения; наличия в диэлектрике дефектов, в частности закрытых пор; толщины материала; условий охлаждения и т. д.

3. Приведите характерные черты электрического и электротеплового пробоев.

Электрический пробой по своей природе является чисто электронным процессом, когда из немногих начальных электронов в твердом теле создается электронная лавина. Развитие лавин сопровождается фотоионизацией (как в газах), которая ускоряет образование проводящего канала. Ускоренные полем электроны при столкновениях передают свою энергию узлам решетки и разогревают ее вплоть до плавления. В разрядном канале создается значительное давление, которое может привести к появлению трещин или полному разрушению изолятора.Чисто электрический пробой имеет место, когда исключено влияние электропроводности и диэлектрических потерь, обусловливающих нагрев материала, а также отсутствует ионизация газовых включений.В случае однородного поля и полной однородности материала пробивные напряженности при электрическом пробое могут служить мерой электрической прочности вещества. Такие условия удается наблюдать у монокристаллов многих окислов, щелочно-галоидных соединений и некоторых органических полимеров. При этом достигает более . Электрический пробой наблюдается у большинства диэлектриков при кратковременном (импульсном) воздействии напряжения.Тонкие пленки могут обладать существенно более высокой электрической прочностью, нежели массивные образцы. Это свойство получило название электрического упрочения материалов. Его использование позволяет повысить надежность пленочной изоляции микроэлектронных элементов и устройств, поскольку эксплуатационные значения напряженности поля в тонких пленках () близки к пробивным для объемных образцов. Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся в диэлектрике за счет электропроводности или диэлектрических потерь тепло (тепловыделение) становится больше отводимой теплоты. Тепловой пробой диэлектрика обычно связан с нарушением теплового равновесия в процессе разогрева за счет джоулевых (в постоянном поле) или диэлектрических потерь (в переменном поле).

4. Почему в электрическом поле диэлектрик «стареет»?

Так как ухудшается изоляция. Из-за электрического поля происходит износ диэлектрика, приводящий к пробоям.

5. Почему электрическая прочность диэлектрика (электроизоляционного материала) является случайной величиной? Электрическим пробоем диэлектрика называют скачкообразное увеличение электропроводности(уменьшение сопротивления) материала при воздействии определенного напряжения, вплоть до образования электропроводящего плазменного канала. Явление электрического пробоя в газах или жидкостях часто называют «электрическим разрядом», что говорит о разряде емкости между электродами через этот канал.

6. Почему форма электродов влияет на величину экспериментально определяемой электрической прочности?

, где – длина электрода, – поперечное сечение электрода, следовательно, наблюдается зависимость электрической прочности от формы электродов: , где Uпр = I * R

7. Объясните принцип работы установки для определения пробивных напряжений образцов твёрдых диэлектриков

Подача высокого напряжения на диэлектрик с целью выявления его пробивного напряжения

8. Почему определение электрической прочности стандартизовано?

Во избежание возникновения пробоев в диэлектриках, следовательно, увеличении «жизни» их изоляционных свойств.

9. Кратко опишите свойства конденсаторных бумаг и лакотканей

Лакоткань — гибкий электроизоляционный материал. Изготавливается из ткани, пропитанной лаком. Лак, которым пропитывают тканевые основы, после отвердевания образует на лакоткани гибкую плёнку, которая обеспечивает материалу высокие электроизоляционные свойства. Тканевая же основа обеспечивает лакоткани механическую прочность.

Конденсаторная бумага применяется в качестве диэлектрика для электрических конденсаторов. Конденсаторная бумага отличается малой толщиной ( от 1 до 30 мкм), высокой плотностью и небольшим содержанием неорганических примесей.

Вопрос. Как зависит электрическая прочность Е_пр от толщины диэлектрика, состоящего из тонких листов неоднородного материала?

Ответ. При использовании двух слоев изоляции Е_пр возрастает, так как уменьшается вероятность попадания слабых (дефектных) мест под электроды, С увеличением числа слоев изоляции Е_пр вначале повышается до определенного числа слоев (слабые места перекрываются здоровыми), а затем снижается, из-за увеличения неоднородности диэлектрика (больше воздуха между листами бумаги) и увеличения неоднородности поля на краях электрода.

Особенности электрической прочности изоляции: способы измерения и причины колебания

Диэлектриками называют вещества, которые не проводят ток, либо проводят его, но плохо. С этими веществами тесно связан пробой изоляции.

Пробой изоляции — это явление, когда диэлектрические части начинают проводить ток, то есть фактически превращаются в проводники.

Если значение напряжённости в электрическом поле веществ увеличивается, что и является причиной пробоев. Для всех диэлектрических веществ есть свои пороги значений электрической прочности изоляции.

Сегодня расскажем, почему прочность изоляции может истончаться и приводит к пробоям в изоляции.

Теоретические сведения

Среди различных газов наибольшее техническое применение как диэлектрик имеет воздух, т. к. он является естественной изоляцией в большинстве электрических конструкций: трансформаторов, конденсаторов, воздушных выключателях, линий электропередачи.
Как диэлектрик воздух имеет положительные свойства: быстро восстанавливает свою электрическую прочность после пробоя, незначительно изменяет диэлектрическую проницаемость, его диэлектрические потери очень малы (tgδ=10). Отрицательные свойства воздуха как диэлектрика: Низкая теплопроводность 0.00025-0.00036 вт/см*С, невысокая электрическая прочность, по сравнению с твёрдыми и жидкими диэлектриками, способность увлажняться, образовывать оксиды, поддерживать горение. Электрическая прочность воздуха не является постоянной и зависит от ряда факторов: Давления, влажности, формы поля между электродами, температуры, химического состава газа.

Наиболее важными являются:

1) форма электродов и схема включения их в цепь, определяющая характер поля в промежутке между электродами;

2) плотность и влажность воздуха;

3) род приложенного напряжения (постоянное, переменное промышленной частоты, высокой частоты и импульсное).

Механизм пробоя газа в равномерном поле.

Газы при небольших значениях напряжённости электрического поля обладают исключительно малой проводимостью, т. к. количество носителей электрических зарядов в атмосферном воздухе и поэтому при приложении малой разности потенциалов к воздушному промежутку в нём потечёт ток, практически незаметный и не влияющий на изолирующую способность воздуха.

Небольшое количество содержащихся в газе положительных и отрицательных ионов и электронов, находящихся, как и нейтральные молекулы газа, в беспорядочном тепловом движении, при воздействии поля получает некоторую добавочную скорость и начинает в зависимости от знака заряда перемещаться в направлении поля или против. При этом заряженная частица получает энергию.

Магнитное поле

Где q — заряд, Uλ — разность потенциалов на длинне свободного пробега.

Если поле достаточно, то можно считать, что

Где Е — напряжённость поля, l-среднее расстояние, пройденное заряженной частицей без столкновения, то есть, длинна свободного пробега – λ.

Фарфор электротехнический

Является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. В состав фарфора входят: каолин – белая глина, огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Изготовление фарфоровых изделий состоит из следующих операций: измельчение составных частей фарфора и перемешивание их с водой в однородную массу. Путем прессования, обтачивания, отливки в гипсовые формы или выдавливания из этой массы получают изделия нужной конфигурации. Для удаления избытка воды изделия сушат, затем их покрывают стекловидной массой – глазурью, которая уменьшает гигроскопичность фарфора, придает определенную окраску изделиям и создает при обжиге ровную, гладкую поверхность. после глазуровки изделие опять сушат и обжигают в печах при температуре 1320 – 1450 °С. Фарфор характеризуется высокой теплостойкостью, стойкостью к электрическим дугам и весьма малым водопоглощением. Из фарфора изготовляют линейные (подвесные и штыревые) изоляторы, стационарные (опорные и проходные) изоляторы, аппаратные изоляторы, установочные фарфоровые изделия (ролики, детали предохранителей, патронов, штепселей и тому подобные). Электрическая прочность фарфора 6 – 10 кВ/мм; ε = 5 – 6,5. Кроме фарфора, применяется другой керамический материал – стеатит, изготовляемый на основе минерала – талька. Стеатит по сравнению с фарфором обладает более высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами.

Вакуум как изолятор.

Когда металлические электроды помещены в газ с давлением меньше 10-2 Па, молекул газа недостаточно для образования заметного тока в межэлектродном зазоре, и в этом случае говорят об изоляции высоким вакуумом. Ионизация молекул остаточного газа при соударении с электронами или положительно заряженными ионами, вылетающими с электродов, при таких давлениях происходит редко. В условиях высокого вакуума при постоянном напряжении ниже 20 кВ на поверхности катода пробой может не наступать при напряженности поля до 5 МВ/см, а на аноде – при напряженности в несколько раз большей. Однако при более высоких напряжениях катодный градиент, при котором наступает пробой, быстро уменьшается. Пробой между металлическими электродами в вакууме происходит из-за обмена заряженными частицами между катодом и анодом. Электрон, вылетающий из катода, ускоряется электрическим полем и ударяет в анод, выбивая положительные ионы и фотоны. Положительные ионы и часть фотонов попадают на катод; ионы ускоряются электрическим полем и вызывают эмиссию вторичных электронов. При некотором критическом значении напряжения и градиента электрического поля для данного материала электродов этот процесс становится неустойчивым, и происходит искровой пробой.

Изоляция высоким вакуумом особенно широко применяется в электронике как для ускорения электронов низкой энергии в обычных электровакуумных приборах, так и для высоковольтных приложений в рентгеновских приборах и ускорителях для ядерных исследований.

Что такое измерение сопротивления изоляции

Замеры сопротивления изоляции электропроводки: периодичность
Это измерение специальным прибором (мегаомметром) сопротивления между двумя точками электроустановки, которое характеризует ток утечки между этими точками при подаче постоянного напряжения. Результатом измерения является значение, которое выражается в МОм (мегаОмы). Измерение проводится прибором – мегаомметром, принцип действия которого состоит в измерении тока утечки, возникающего под действием на электроустановку постоянного пульсирующего напряжения. Современные мегаомметры выдают различные уровни напряжения для испытания разного оборудования.

Что такое электрическая прочность?

Под электрической прочностью для любой изоляции следует понимать такую минимальную разность потенциалов, приложенную к единице толщины, при которой начинают происходить разряды. Электрическая прочность представляет собой нелинейную функцию, изменение которой зависит от таких факторов:

Работа электрического поля при перемещении заряда. принцип действия

• Толщины изоляции;
• Диэлектрической проницаемости;
• Температуры как окружающего пространства, так и самой изоляции;
• Тип диэлектрика;
• Род приложенного напряжения (переменное или постоянное).

Таким образом, можно сказать, что прочность изоляции определяет пробивное напряжение. На практике для каждого материала этот параметр вычисляется эмпирическим путем после проведения многочисленных испытаний.

Рис. 1. Воздействие напряжения на диэлектрик

Величина измеряется как В/мм или кВ/см и т.д., к примеру, сухой воздух, в среднем, обладает прочностью 32кВ/см.

Однако прочность изоляции будет зависеть и от агрегатного состояния материала:

• Твердые диэлектрики – наиболее распространенные в кабельно-проводниковой продукции, предназначены для изготовления изоляции жил, корпусов приборов, прокладок и т.д. После пробоя или микро пробоя происходит разрушение изоляции, образуются каналы, по которым повторный пробой будет происходить уже при меньшем напряжении.
• Жидкие диэлектрики – наиболее распространенный вариант – трансформаторное масло, используемое в трансформаторах, выключателях, кабелях высокого напряжения. За счет подвижной структуры обладают способностью к восстановлению, благодаря чему они отлично проявляют себя в тех же масляных выключателях, где изоляция одновременно гасит дугу, а после этого восстанавливается.
• Газообразная изоляция – вокруг обмоток трансформатора или других электрических аппаратов используется воздух, то же можно сказать о некоторых типах высоковольтных выключателей. Но в современных приборах часто применяется элегаз или азот. Газы также легко восстанавливаются после пробоя.

Физически электрическая прочность диэлектриков обеспечивается за счет отсутствия свободных носителей заряда в материале. Молекулы диэлектрика настолько прочно удерживают электроны на крайних орбитах, что даже приложенное напряжение не может вырвать их с орбит. Разумеется, что если рассмотреть идеальный вариант – расположение материала между двумя пластинами, на которые подано напряжение, то через него протекать не будет. Однако все атомы будут получать дополнительную энергию, что создаст большую напряженность электрического поля, как во всей твердой изоляции, так и в каждом отдельном атоме.

Но, если между вышеприведенными пластинами поместить не один кусок диэлектрика, а две из разных материалов или половину из воздуха, а вторую из пластика, то напряженность электрического поля в этих материала будет отличаться из-за того, что у них разная диэлектрическая проницаемость. Это является одним из важнейших факторов снижения электрической прочности.

Стекло

Получают переплавкой кремнезема – SiO2 (в виде песка) с окислами различных металлов – натрия, калия, свинца, кальция (в виде соды, селитры, буры, различных каменных пород). Стекло – аморфное тело, поэтому оно не имеет определенной температуры плавления. При нагреве стекло размягчается и становится жидким. В этом состоянии стекло можно выдувать, вытягивать, прессовать, отливать. Физические и механические свойства стекла зависят от его состава и обработки. Если обычное стекло хрупкое, то особо закаленное стекло – сталинит обладает высокой прочностью на удар. Стекло практически водонепроницаемо, на него не действуют кислоты (за исключением плавиковой) и щелочи. Однако, стекла, содержащие только щелочные окислы (Na2O, K2O), хорошо растворяются в воде (жидкое стекло). Электроизоляционные свойства стекла очень высоки. С нагревом стекло быстро теряет изоляционные качества. В электротехнике стекло используют для изготовления баллонов осветительных и электронных ламп, изоляторов и тому подобного. Из стекла можно получить волокна диаметром до 0,005 – 0,006 мм. Отдельные волокна свиваются в нити. Стеклянные нити (стеклопряжа) используют для нагревостойкой изоляции проводников марки ПСД. Электрическая прочность стекла 10 – 40 кВ/мм; ε = 5,5 – 10.

Периодичность замеров сопротивления изоляции электропроводки

Состояние изоляционной оболочки, проложенной на открытом воздухе электропроводки, должно проверяться каждые двенадцать месяцев. При других вариантах прокладки — раз в тридцать шесть месяцев.

Проверка изоляции электропроводки в частном доме

Своевременно выявленное ухудшение качества изоляционного покрытия электрических проводников позволит предотвратить аварию или несчастный случай. Проведение требуемых работ должно производиться с соблюдением всех мер безопасности.

Изолента

Изоляционная лента или изолента знакома пожалуй каждому. По внешнему виду это узкий (не всегда) рулон цветного или чёрного материала. Внутренняя сторона ленты покрыта клеящим составом для приклеивания. Используется лента накручиванием на место изоляции перекрывающими витками.

Силовые кабели: основные виды электрических кабелей и особенности укладки проводки (100 фото)

По материалу изготовления изоляционная лента бывает:

• Поливинилхлоридной (ПВХ)
• Хлопчатобумажной (ХБ)

Первый тип изоленты представлен широким цветовым спектром. ХБ изолента чёрного цвета с характерным запахом резины или битума.

Изолента ПВХ

ПВХ изоленту изготавливают из винила, нанося на одну сторону ленты клеящий состав. Ширина изоленты ПВХ от 15 до 50 мм. Достоинства изоленты ПВХ в высокой эластичности. Недостатки в изменении своих свойств при снижении и повышении температуры. ПВХ изоленты отличные, однако дальше низких напряжения её применение не распространяется.

Изолента ХБ

ХБ изолента характерно чёрного цвета в рулонах шириной 15- 50 мм. Изготавливается из хлопчатобумажных лент из пропиткой в резине и нанесением клеящего слоя на одну сторону. Сочетание хлопка (возможно стеклоткани) делают ХБ ленту устойчиво к колебаниям температур и её применение распространяется на сети напряжением свыше 1000 В.

В физике

Когда напряжение в проводниках увеличивается, соответственно повышается и значения напряжённости в электрических полях. Сам пробой изоляции же возникает в проводниках, которыми могут выступать кабельные жилы или пластины.

При этом значение прочности электричества измеряется киловольтом на миллиметр или киловольтом на сантиметр. Это подходит плоским кабелям, выполненным в виде лент или пластинок, обладающими равномерными изоляционными слоями. Отличным примером является бумажный конденсатор.

Пробои в изоляции становятся причиной коротких замыканий в электрической сети. Для слоёв изоляции её значения прочности изоляции являются ключевым параметром.

О том, какой именно прочностью должны обладать изоляционные слои на тех или иных электрических установках или электрическом оборудовании, можно прочитать в соответствующих разделах ГОСТа.

Электрическая прочность воздушных промежутков

Основы > Электротехнические материалы > Диэлектрики

Электрическая прочность воздушных промежутков При нормальных условиях (давление 0,1 МПа; температура 293 К, абсолютная влажность 11 г/м3) разрядное напряжение воздушного промежутка между плоскими электродами (однородное поле) s — расстояние между электродами, м.Зависимости разрядных напряжений от расстояния между электродами для промежутков с резко неоднородным полем (стержень — стержень, стержень — плоскость) при напряжениях с частотой 50 Гц и импульсном (50%) приведены на рис. 6-1 и 6-2.При условиях, отличных от нормальных, где — относительная плотность воздуха; p — давление, Па; T — температура, К; k — поправочный коэффициент для учета влажности воздуха (рис. 6-3).Для промежутков со слабо неоднородным полем (шары) коэффициент k принимается равным единице. При напряжениях, амплитуды которых меньше 141 кВ, процентная поправка на влажность уменьшается, по сравнению с указанной на рис. 6-3, пропорционально амплитуде напряжения. При предразрядных временах менее 10 мкс процентная поправка на влажность уменьшается пропорционально величине предразрядного времени, т. е. по отношению к 10 мкс.

Рис. 6-1. Разрядные напряжения для воздушных промежутков стержень — стержень и стержень — плоскость при 50 Гц.

Рис. 6-2. Разрядные 50% — ные импульсные напряжения для воздушных промежутков стержень — стержень и стержень — плоскость.

Рис. 6-3. Поправочный коэффициент k для учета влажности воздуха (по ГОСТ 1516-731)

Условия возникновения коронного разряда в случае резко неоднократного поля описаны в разделе.При выборе изоляционных расстояний по воздуху в конструкциях с резко неоднородными полями следует использовать разрядные характеристики промежутков со стержневыми электродами по рис. 6-1 и 6-2 (как наиболее неблагоприятный случай). Для аппаратов высокого напряжения минимальные изоляционные расстояния по воздуху можно принимать равными: где Uн в кВдейств.Если необходимо повысить электрическую прочность воздушных промежутков с тем, чтобы сократить расстояния при недостатке места, принимают меры для выравнивания электрического поля до слабо неоднородного, для чего:а) увеличивают радиусы кривизны электродов так, чтобы они превышали межэлектродное расстояние;б) предусматривают тщательную обработку и устранение каких-либо местных неровностей на поверхностях электродов;в) предусматривают меры против загрязнения и запыления поверхности электродов.Выбор изоляционных расстояний в случае слабо неоднородного поля может быть выполнен по разрядной характеристике для промежутка с шаровыми электродами достаточно большого диаметра (рис. 6-4).Минимальные изоляционные расстояния в распределительных установках нормируются Правилами устройства электроустановок.

Рис. 6-4. Разрядные напряжения для воз душного промежутка со слабо неоднородным полем (шары диаметром более 100 см, один шар за землен) при напря жениях — постоян- ном, переменном 50 Гц и импульсном.

Смотри ещё по разделу на websorКлассификация диэлектриков Поляризация диэлектриков Электропроводность диэлектриков Пробой диэлектриков Электрическая прочность воздушных промежутков Разряд по поверхности твердого диэлектрика Разряд в масле

Определение степени загрязнения

1.9.28. В районах, не попадающих в зону влияния промышленных источников загрязнения (леса, тундра, лесотундра, луга), может применяться изоляция с меньшей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 1-й СЗ.

1.9.29. К районам с 1-й СЗ относятся территории, не попадающие в зону влияния источников промышленных и природных загрязнений (болота, высокогорные районы, районы со слабозасоленными почвами, сельскохозяйственные районы).

1.9.30. В промышленных районах при наличии обосновывающих данных может применяться изоляция с большей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 4-й СЗ.

1.9.31. Степень загрязнения вблизи промышленных предприятий должна определяться по табл. 1.9.3 — 1.9.12 в зависимости от вида и расчетного объема выпускаемой продукции и расстояния до источника загрязнений.

Расчетный объем продукции, выпускаемой промышленным предприятием, определяется суммированием всех видов продукции. СЗ в зоне уносов действующего или сооружаемого предприятия должна определяться по наибольшему годовому объему продукции с учетом перспективного плана развития предприятия (не более чем на 10 лет вперед).

1.9.32. Степень загрязнения вблизи ТЭС и промышленных котельных должна определяться по табл. 1.9.13 в зависимости от вида топлива, мощности станции и высоты дымовых труб.

1.9.33. При отсчете расстояний по табл. 1.9.3 — 1.9.13 границей источника загрязнения является кривая, огибающая все места выбросов в атмосферу на данном предприятии (ТЭС).

1.9.34. В случае превышения объема выпускаемой продукции и мощности ТЭС, по сравнению с указанными в табл. 1.9.3 — 1.9.13, следует увеличивать СЗ не менее чем на одну ступень.

1.9.35. Объем выпускаемой продукции при наличии на одном предприятии нескольких источников загрязнения (цехов) должен определяться суммированием объемов продукции отдельных цехов. Если источник выброса загрязняющих веществ отдельных производств (цехов) отстоит от других источников выброса предприятия больше чем на 1000 м, годовой объем продукции должен определяться для этих производств и остальной части предприятия отдельно. В этом случае расчетная СЗ должна определяться согласно 1.9.43.

1.9.36. Если на одном промышленном предприятии выпускается продукция нескольких отраслей (или подотраслей) промышленности, указанных в табл. 1.9.3 — 1.9.12, то СЗ следует определять согласно 1.9.43.

1.9.37. Границы зоны с данной СЗ следует корректировать с учетом розы ветров по формуле

• где S — расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ, скорректированное с учетом розы ветров, м;
• S0 — нормированное расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ при круговой розе ветров, м;
• W — среднегодовая повторяемость ветров рассматриваемого румба, %;
• W0 — повторяемость ветров одного румба при круговой розе ветров, %.

Значения S/S0 должны ограничиваться пределами 0,5 ≤ S/S0≤ 2.

1.9.38. Степень загрязнения вблизи отвалов пылящих материалов, складских зданий и сооружений, канализационно-очистных сооружений следует определять по табл. 1.9.14.

1.9.39. Степень загрязнения вблизи автодорог с интенсивным использованием в зимнее время химических противогололедных средств следует определять по табл. 1.9.15.

1.9.40. Степень загрязнения в прибрежной зоне морей, соленых озер и водоемов должна определяться по табл. 1.9.16 в зависимости от солености воды и расстояния до береговой линии. Расчетная соленость воды определяется по гидрологическим картам как максимальное значение солености поверхностного слоя воды в зоне до 10 км вглубь акватории. Степень загрязнения над поверхностью засоленных водоемов следует принимать на одну ступень выше, чем в табл. 1.9.16 для зоны до 0,1 км.

1.9.41. В районах, подверженных ветрам со скоростью более 30 м/с со стороны моря (периодичностью не реже одного раза в 10 лет), расстояния от береговой линии, приведенные в табл. 1.9.16, следует увеличить в 3 раза.

Для водоемов площадью 1000-10000 м2 СЗ допускается снижать на одну ступень по сравнению с данными табл. 1.9.16.

1.9.42. Степень загрязнения вблизи градирен или брызгальных бассейнов должна определяться по табл. 1.9.17 при удельной проводимости циркуляционной воды менее 1000 мкСм/см и по табл. 1.9.18 при удельной проводимости от 1000 до 3000 мкСм/см.

1.9.43. Расчетную СЗ в зоне наложения загрязнений от двух независимых источников, определенную с учетом розы ветров по 1.9.37, следует определять по табл. 1.9.19 независимо от вида промышленного или природного загрязнения.

Таблица 1.9.3 СЗ вблизи химических предприятий и производств

Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
	до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 2000	от 2000 до 2500	от 2500 до 3000	от 3000 до 5000	от 5000
До 10	1	1	1	1	1	1	1	1
От 10 до 500	2	1	1	1	1	1	1	1
От 500 до 1500	3	2	1	1	1	1	1	1
От 1500 до 2500	3	3	2	1	1	1	1	1
От 2500 до 3500	4	3	3	2	2	1	1	1
От 3500 до 5000	4	4	3	3	3	2	2	1

Таблица 1.9.4 СЗ вблизи нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий и производств

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 2000	от 2000 до 3500	от 3500
Нефтеперерабатывающие заводы	До 1000	1	1	1	1	1	1
	От 1000 до 5000	2	1	1	1	1	1
	От 5000 до 9000	3	2	1	1	1	1
	От 9000 до 18000	3	3	2	1	1	1
Нефтехимические заводы и комбинаты	До 5000	3	2	1	1	1	1
	От 5000 до 10000	3	3	2	1	1	1
	От 10000 до 15000	4	3	3	2	1	1
	От 15000 до 20000	4	4	3	3	2	1
Заводы синтетического каучука	До 50	1	1	1	1	1	1
	От 50 до 150	2	1	1	1	1	1
	От 150 до 500	3	2	1	1	1	1
	От 500 до 1000	3	3	2	1	1	1
Заводы резинотехнических изделий	До 100	1	1	1	1	1	1
	От 100 до 300	2	1	1	1	1	1

Таблица 1.9.5 СЗ вблизи предприятий по производству газов и переработке нефтяного газа

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 500	от 500 до 1000	от 1000
Производство газов	Независимо от объема	2	1	1
Переработка нефтяного газа	Независимо от объема	3	2	1

Таблица 1.9.6 СЗ вблизи предприятий по производству целлюлозы и бумаги

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500
Производство целлюлозы и полуцеллюлозы	До 75	1	1	1	1
	От 75 до 150	2	1	1	1
	От 150 до 500	3	2	1	1
	От 500 до 1000	4	3	2	1
Производство бумаги	Независимо от объема	1	1	1	1

Таблица 1.9.7 СЗ вблизи предприятий и производств черной металлургии

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 2000	от 2000 до 2500	от 2500
Выплавка чугуна и стали	До 1500	2	1	1	1	1	1
	От 1500 до 7500	2	2	2	1	1	1
	От 7500 до 12000	3	2	2	2	1	1
Горнообогатительные комбинаты	До 2000	1	1	1	1	1	1
	От 2000 до 5500	2	1	1	1	1	1
	От 5500 до 10000	3	2	1	1	1	1
	От 10000 до 13000	3	3	2	1	1	1
Коксохимпроизводство	До 5000	2	2	2	2	2	1
	От 5000 до 12000	3	2	2	2	2	1
Ферросплавы	До 500	1	1	1	1	1	1
	От 500 до 700	2	2	1	1	1	1
	От 700 до 1000	3	3	2	1	1	1
Производство магнезиальных изделий	Независимо от объема	3	2	2	2	1	1
Прокат и обработка чугуна и стали	Независимо от объема	2	1	1	1	1	1

Таблица 1.9.8 СЗ вблизи предприятий и производств цветной металлургии

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 2000	от 2000 до 2500	от 2500 до 3500	от 3500
Производство алюмниния	До 100	1	1	1	1	1	1	1
	От 100 до 500	2	2	1	1	1	1	1
	От 500 до 1000	3	3	2	2	1	1	1
	От 1000 до 2000	3	3	3	2	2	1	1
Производство никеля	От 1 до 5	1	1	1	1	1	1	1
	От 5 до 25	2	2	1	1	1	1	1
	От 25 до 1000	3	2	2	1	1	1	1
Производство редких металлов	Независимо от объема	4	4	3	3	2	2	1
Производство цинка	Независимо от объема	3	2	1	1	1	1	1
Производство и обработка цветных металлов	Независимо от объема	2	1	1	1	1	1	1

Таблица 1.9.9 СЗ вблизи предприятий по производству строительных материалов

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции, тыс. т/год	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 250	от 250 до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 2000	от 2000 до 3000	от 3000
Производство цемента	До 100	1	1	1	1	1	1	1
	От 100 до 500	2	2	1	1	1	1	1
	От 500 до 1500	3	3	2	1	1	1	1
	От 1500 до 2500	3	3	3	2	1	1	1
	От 2500 до 3500	4	4	3	3	2	1	1
	От 3500	4	4	4	3	3	2	1
Производство асбеста и др.	Независимо от объема	3	2	1	1	1	1	1
Производство бетонных изделий и др.	Независимо от объема	2	1	1	1	1	1	1

Таблица 1.9.10 СЗ вблизи машиностроительных предприятий и производств

Расчетный объем выпускаемой продукции	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
	до 500	от 500
Независимо от объема	2	1

Таблица 1.9.11 СЗ вблизи предприятий легкой промышленности

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 250	от 250 до 500	от 500
Обработка тканей	Независимо от объема	3	2	1
Производство искусственных кож и пленочных материалов	Независимо от объема	2	1	1

Таблица 1.9.12 СЗ вблизи предприятий по добыче руд и нерудных ископаемых

Подотрасль	Расчетный объем выпускаемой продукции	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
		до 250	от 250 до 500	от 500
Железная руда и др.	Независимо от объема	2	1	1
Уголь*	Независимо от объема	3	2	1

* Распространяется на определение СЗ вблизи терриконов.

Таблица 1.9.13 СЗ вблизи ТЭС и промышленных котельных

Вид топлива	Мощность, МВт	Высота дымовых труб, м	СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
			до 250	от 250 до 500	от 500 до 1000	от 1000 до 1500	от 1500 до 3000	от 3000
ТЭС и котельные на углях при зольности менее 30 %, мазуте, газе	Независимо от мощности	Любая	1	1	1	1	1	1
ТЭС и котельные на углях при зольности более 30%.	До 1000	Любая	1	1	1	1	1	1
	От 1000 до 4000	До 180	2	2	2	1	1	1
		От 180	2	2	1	1	1	1
ТЭС и котельные на сланцах	До 500	Любая	3	2	2	2	1	1
	От 500 до 2000	До 180	4	3	2	2	2	1
		От 180	3	3	2	2	2	1

Таблица 1.9.14 СЗ вблизи отвалов пылящих материалов, складских зданий и сооружений, канализационно-очистных сооружений (золоотвалы, солеотвалы, шлакоотвалы, крупные промышленные свалки, предприятия по сжиганию мусора, склады и элеваторы пылящих материалов, склады для хранения минеральных удобрений и ядохимикатов, гидрошахты и обогатительные фабрики, станции аэрации и другие канализационно-очистные сооружения)

СЗ при расстоянии от источника загрязнения, м
до 200	от 200 до 600	от 600
3	2	1

Таблица 1.9.15 СЗ вблизи автодорог с интенсивным использованием в зимнее время химических противогололедных средств

СЗ при расстоянии от автодорог, м
до 25	от 25 до 100	от 100
3	2	1

Таблица 1.9.16 СЗ в прибрежной зоне морей и озер площадью более 10000 м2

Тип водоема	Расчетная соленость воды, г/л	Расстояние от береговой линии, км	СЗ
Незасоленный	До 2	До 0,1	1
Слабозасоленный	От 2 до 10	До 0,1	2
		От 0,1 до 1,0	1
Среднезасоленный	От 10 до 20	До 0,1	3
		От 0,1 до 1,0	2
		От 1,0 до 5,0	1
Сильнозасоленный	От 20 до 40	До 1,0	3
		От 1,0 до 5,0	2
		От 5,0 до 10,0	1

Таблица 1.9.17 СЗ вблизи градирен и брызгальных бассейнов с удельной проводимостью циркуляционной воды менее 1000 мкСм/см

СЗ района	Расстояние от градирен (брызгального бассейна), м
	до 150	от 150
1	2	1
2	3	2
3	4	3
4	4	4

Таблица 1.9.18 СЗ вблизи градирен и брызгальных бассейнов с удельной проводимостью циркуляционной воды от 1000 до 3000 мкСм/см

СЗ района	Расстояние от градирен (брызгального бассейна), м
	до 150	от 150 до 600	от 600
1	3	2	1
2	4	3	2
3	4	4	3
4	4	4	4

Таблица 1.9.19 Расчетная СЗ при наложении загрязнений от двух независимых источников

СЗ от первого источника	Расчетная СЗ при степени загрязнения от второго источника
	2	3	4
2	2	3	4
3	3	4	4
4	4	4	4

Жидкие диэлектрики.

Органические соединения, в частности углеводороды, широко используются в качестве жидких диэлектриков. Для углеводородов характерны низкая диэлектрическая проницаемость (от 2 до 4) и умеренно высокое удельное электрическое сопротивление (ок. 1012 ОмЧсм). Поскольку углеводороды не содержат кислорода или азота, они являются химически стабильными и поэтому подходят для использования в сильных электрических полях, в которых процессы ионизации усиливают химическую нестабильность. Примерами жидких диэлектриков могут служить циклические углеводороды, такие, как бензол (C6H6), или ациклические соединения типа гексана [CH3 (CH2)4CH3]. Большинство углеводородов встречаются в виде смесей; химический состав и строение входящих в них компонентов точно не известны. К ним относятся, в порядке возрастания вязкости, петролейный эфир, парафиновое масло, трансформаторные масла, парафин и различные воски.

Некоторые галогенопроизводные продукты, такие, как хлороформ (CHCl3) и четыреххлористый углерод (CCl4), являются диэлектриками. К жидким неорганическим диэлектрикам относятся такие сжиженные газы, как двуокись углерода и хлор.

Важным преимуществом жидких диэлектриков является их способность к восстановлению своих свойств после искрового пробоя и способность проводить тепло, что важно для трансформаторов

Причины уменьшения электрической прочности

Наиболее отрицательное влияние на электрическую прочность изоляции оказывает переменное напряжение и температура. При переменном напряжении, то есть напряжении, которое меняется время от времени, например, электростанция выдает в линию 220 кВ, из-за технической неисправности или планового ремонта, величина напряжения уменьшена до 110 кВ, после ремонта стало опять 220 кВ. Это и есть переменное напряжение, то есть изменяющееся за определенный период времени. Ввиду того что в Российской Федерации 50 процентов электроустановок для передачи электроэнергии уже выработали свой ресурс (а он составляет 25-30 лет), то переменное напряжение довольно-таки частое явление. Среднее значение такого напряжение определяется с помощью графика:

Или определяется по формуле:

Температура нагрева кабеля, вследствие протекания электрического тока, значительно уменьшает срок службы проводника (происходит, так называемое, старение изоляции). Зависимость напряженности пробоя при различной температуре изображена на графике:

Связь с газом

Не все знают, как связаны между собой газ и изоляционные слои на электрическом оборудовании. При этом они тесно связаны между собой, поскольку газ считается хорошим диэлектрическим веществом.

С помощью газа обеспечивается изоляция на электрическом оборудовании, рассчитанном на большое количество вольт.

Для такой изоляции применяют:

1. Воздух.
2. Азот.
3. Гексафторид серы.

Гексафторид серы можно называть элегазом, он является одним из самых лучших способов обеспечения изоляции. Чтобы распределять и принимать электричество больше ста киловольт, применяют специальные устройства распределения.

Благодаря таким устройствам можно создавать отводы на электрических подстанциях, или создавать приём электрической энергии в большие города.

Для устройства распределения как раз используют элегаз. Его применяют не только как слой изоляции: газ может возникать при работе проводов, наполненных маслом. При прохождении напряжений с разным значением возникают прогрев и охлаждение.

«Термической деструкцией» называют кабели, где изоляционный слой из бумаги пропитан маслянистым веществом. При распаде целлюлозы образуется такие вещества, как метан, газы (углекислый и угарный), другие летучие вещества.

Когда слой изоляции начинает устаревать, может возникнуть пробой с ионизацией. По этой причине сегодня всё реже применяются проводники с изоляцией из пропитанной бумаги, а если они где и встречаются, то в сетях до тридцати пяти киловольт.

Электрическая прочность — воздух

Корона на металлическом Пробой и перекрытие шаре. твердой изоляции.

На величину электрической прочности воздуха, как и других газов, оказывает большое влияние давление. При повышении давления электрическая прочность газов существенно возрастает ( сравните р с. Это обстоятельство используется в некоторых электрических аппаратах и кабелях. При понижении давления электрическая прочность воздуха ( и других газов) уменьшается; однако при достижении очень глубокого вакуума электрическая прочность вновь сильно повышается.

Напряжение и ток при частичном разряде ( ЧР и воздуш.

При атмосферном давлении электрическая прочность воздуха, как известно, ниже, чем изоляция. При определенных условиях напряженность поля в воздушном включении может превысить критическое значение ( в среднем 33 кв / см), и тогда произойдет его пробой.

Зависимость предельного тока отключения воздушного выключателя от отношения площади выходного отверстия к расстоянию между контактами ( по Лабуре.| Зависимость мощности отключения воздушного выключателя от давления ( данные Эдсела и Стоббса.

Влияние давления на электрическую прочность воздуха в сильной степени зависит от характера электрического поля между контактами.

Влияние давления на электрическую прочность воздуха в сильной степени зависит от характера электрического поля между контактами. Только в равномерном поле пробивное напряжение воздуха при частоте 50 гц повышается с повышением давления. В неоднородном поле, которое обычно имеет место в существующих дуго-гасительных устройствах, при небольших давлениях пробивное напряжение сначала повышается с увеличением давления, но при дальнейшем повышении давления оно начинает понижаться, а затем опять повышается.

Провод марки ПР.

Ввиду того, что электрическая прочность воздуха значительно меньше, чем твердых и жидких диэлектриков, расстояние между неизолированными ( голыми) токоведущими частями, находящимися под высоким напряжением, для надежности работы установки должно выбираться значительно большим, чем расстояние между токоведущими частями, разделенными твердым или жидким диэлектриком.

При увеличении абсолютной влажности электрическая прочность воздуха также увеличивается. Это явление незначительно сказывается в однородных или слабо неоднородных полях. Но его следует учитывать в резко неоднородных полях, особенно при точных измерениях. Однако более важным параметром является относительная влажность. Если в данном помещении относительная влажность высока, то на поверхности твердых материалов образуется влажная пленка. В результате поверхностное сопротивление материала снижается и заряды стекают с поверхности. Образование влажной пленки на поверхности зависит от качества поверхности, является она гидрофобной или гидрофильной. Удельное объемное сопротивление также зависит от относительной влажности.

Зависимость разрядного градиента Ер ( амплитудные значения в однородном поле от расстояния между электродами I при различной относительной плотности воздуха б.

Для очень длинных промежутков электрическая прочность воздуха при атмосферном давлении ( 61) стремится к значению 2 45 кВ / мм, в то время как при том же давлении, но при расстоянии между электродами 10 мм разрядный градиент будет примерно 3 1 кВ / мм. Надо отметить, что даже в однородном поле разрядные градиенты не остаются строго постоянными, а уменьшаются по мере возрастания длины промежутка. При давлении сжатого воздуха свыше 1 МПа все более заметно проявляется эффект автоэлектронной эмиссии, приводящей к весьма существенным отклонениям разрядных характеристик от закона Пашена, вследствие чего напряженность поля Е перестает изменяться пропорционально давлению и потому все более заметной становится разница в разрядных напряжениях промышленной частоты при кратковременном и длительном его приложении. Ввиду этого, очевидно, теряет всякий смысл говорить о разрядных градиентах сжатого воздуха даже в однородном поле в отрыве от конкретной длины межконтактных промежутков и фактической плотности газа.

Напряженность поля близка к электрической прочности воздуха.

При какой форме электродов величина электрической прочности воздуха наибольшая.

Понижение давления приводит к падению электрической прочности воздуха, что может вызвать перекрытие воздушных зазоров и появление разряда. Изменение атмосферного давления также влияет на величину емкости воздушного конденсатора, вызывая тем самым изменение выходных параметров аппаратуры в целом.

Коэффициент абсорбции

При измерениях сопротивления или коэффициента абсорбции о состоянии изоляционного материала судят по разнице показателей сопротивления однотипных элементов или изменению параметров за определенный промежуток времени. Чем коэффициент абсорбции выше, тем лучше.

Контрольные измерения на кабельном вводе

Электрическая прочность.

Повышение давления воздуха приводит к увеличению напряжения коронного разряда и напряженности электрического поля, при которой происходит пробой для рассматриваемой системы электродов. Согласно закону Пашена, в однородном электрическом поле напряжение пробоя не изменится, если при уменьшении межэлектродного зазора во столько же раз увеличить давление газа в зазоре. Такие распространенные газы, как азот, кислород и двуокись углерода, по своей изолирующей способности близки к воздуху при атмосферном давлении. Некоторые пары, особенно те, что содержат серу, хлор или фтор, такие, как гексафторид серы (SF6), четыреххлористый углерод (CCl4) и фреон-12 (CCl2F2), имеют втрое большую электрическую прочность, чем воздух при том же давлении. Влияние давления на напряжение пробоя для некоторых материалов показано на рисунке.

Электроизолирующие свойства газов оказываются наихудшими при давлениях от 1 до 0,01 кПа. Прохождение тока через газ при таких давлениях сопровождается ярким свечением (например, в ртутных или неоновых лампах). Это явление называется тлеющим разрядом.