книги из ГПНТБ / Сви П.М. Контроль высоковольтной изоляции методом частичных разрядов

Г Л А В Н О Е Э Н Е Р Г Е Т И Ч Е С К О Е У П Р А В Л Е Н И Е ПР И Г О С П Л А Н Е СССР (С О Ю 3 Г Л А В Э Н Е Р Г О)

-'•'^ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТРЕСТ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И РАЦИОНАЛИЗАЦИИ

РАЙОННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ (ОРГРЭС)

^К О Н Т Р О Л Ь

высоковольтной изоляции

МЕТОДОМ

ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ

Г О С Э Н Е Р Г О И З Д А Т

ГЛАВНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРИ ГОСПЛАНЕ СССР (СОЮЗГЛАВЭНЕРГО)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТРЕСТ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И РАЦИОНАЛИЗАЦИИ

РАЙОННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ (ОРГРЭС)

П. М. СВИ

К О Н Т Р О Л Ь

ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

МЕТОДОМ

ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

стичный разряд емкости включения. На схеме замеще­ ния это показано включением параллельно емкости Св искрового промежутка с разрядным напряжением UB.и.

как при разряде между металлическими электродами* и подчиняется закону Пашена (рис. 1-2).

При разряде в газовом включении напряжение на - нем L1B,II падает до величины UBA<. Величина скачка на­ пряжения AUB—Un.n—UBM может сильно колебаться, од­

искру емкости Св газового включения.

Исследования искрового разряда емкости [Л. 4] по­ казали, что процесс пробоя искрового промежутка длит­ ся доли микросекунды. Напряжение на емкости U (рис. 1-3) сначала резко (за время А) спадает до ве­ личины U'=kiU—(0,\->rQ,A)U, затем наступает некото­ рое замедление.

При разряде в воздухе и нормальном давлении дли­ тельность начальной стадии искры t\ лежит в пределах (0,3-нІ) ІО-8 сек. Средняя длительность всего процесса пробоя

^ = (1,5-г 2,5) ІО-7 сек.

4

Ход 'кривой напряжения ів начальной стадии искры мо­

жет быть представлен зависимостью u = U e~at, причем в большом диапазоне значений емкости и напряжения среднее значение 'величины а может быть принято рав­ ным 1,75 • ІО8 сек~\

Рис. 1-3. Импульс напряжения при частичном разряде.

Учитывая, что за время начальной стадии искры на­ пряжение на газовом включении упадет до величины С/,В=Л1£/В.н, найдем ток частичного разряда

Ввиду кратковременности этого импульса тока ам­ плитуда его значительна даже при небольшой емкости объекта. Примем для ориентировки

Из ігра’фиіка этой 'функции, приведенного иа рис. 1-4, следует, что в импульсе тока частичного разряда име­

5

(Величина и характер возникшего при этом тока обу­ словливаются параметрами цепи и поэтому в каждом конкретном случае будут различными. Ток может иметь форму как апериодического, так и колебательного им­ пульсов.

1-5. ПЕРИОДИЧНОСТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАЗРЯДОВ

Выше был рассмотрен процесс, происходящий в ди­ электрике, имеющем газовое включение, при единичном разряде.

Однако даже при приложении постоянного напряже­ ния во включении будут происходить периодические раз­ ряды. При разряде во включении напряжение на нем снизится на величину Af/B. ’Вслед за этим произойдет пе­ рераспределение зарядов пропорционально сопротивле­ ниям участков диэлектрика, напряжение на включении опять достигнет разрядного (£/в.и) и произойдет следую­ щий разряд.

При переменном напряжении в каждом полупериоде может произойти несколько разрядов. Поле заряда, возникшего в газовом включении в результате иониза­ ции (при первом разряде), снижает напряжение на нем на величину AUB. Если напряжение на объекте будет продолжать возрастать, то может возникнуть следую­ щий разряд. Для этого необходимо, чтобы приложен­ ное к включению напряжение на включении достигло величины Дв.н+АДе.

При перемене знака напряжения в следующий полупериод поле заряда, возникшего на границах включения при предыдущих разрядах, будет складываться с полем приложенного напряжения, что вызовет очередной раз­ ряд при более низком напряжении. В следующий полупериод приложенного напряжения описанный процесс повторится. Рассмотренная картина разрядов в газовом включении практически редко встречается в чистом ви­ де. Явление усложняется наличием эффекта полярности (различными разрядными напряжениями разных зна­ ков), различной величиной снижения напряжения при разряде (АДВ) и т. п.

Кроме того, даже в одном включении из-за неравно­ мерного распределения заряда по его границам разряд может произойти не в том месте, где был предыдущий. Часто в дефектной высоковольтной изоляции встречается

8

значительное количество включений, в которых одновре­ менно происходят разряды.

Несмотря на это, представленный выше процесс воз­ никновения разрядов в диэлектрике может быть полез­ ным при рассмотрении ряда практически встречающихся случаев.

В качестве примера рассмотрим случай, когда на­ пряжение на включении ІІВ ниже разрядного UB,n, но НВ.„<2НВ (рис. 1-7). Если в момент времени t\, по ка­ кой-либо причине во включении произойдет случайный разряд, а в следующий полупериод напряжение на вклю­ чении и в+ и в.ш (с учетом поверхностного заряда) пре-

Рис. 1-7. Процесс нестабильных частичных разрядов.

-------------приложенное напряжение;--------------напряжение на газовом включения.

высит разрядное, то будут продолжаться регулярные разряды — по два в каждый период приложенного на­ пряжения.

Если затем очередной разряд возникнет несколько раньше (момент t2), то в следующий полупериод напря­ жение на включении (UB + UB.B$ окажется ниже разряд­ ного и разряды погаснут.

Таким образом, возможно возникновение серии раз­ рядов во включении даже в том случае, если приложен­ ное к нему напряжение ниже разрядного, но превышает половину последнего. Разряды эти нестабильны: возник­ нув от случайной причины, они имеют склонность к самопогасанию. Практически с нестабильными разрядами приходится встречаться довольно часто при контроле фарфоровых подвесных изоляторов на линиях электро­ передачи.

9