Розряд вздовж провідної та забрудненої поверхні ізолятора
В умовах експлуатації поверхні ізоляторів завжди забруднюються. Як правило, сухі забруднення, що мають високий опір і не впливають на розподіл напруги по поверхні ізолятора, помітно не понижують його розрядної напруги. Зволоження шару забруднення мрячним дощем чи росою призводить до зменшення опору шару забруднення, зміни розподілення напруги по поверхні ізолятора і в результаті – до зниження його розрядної напруги.
Механізми перекриття ізолятора під дощем і при забрудненій і зволоженій поверхні схожі. Розглянемо розвиток розряду у випадку, коли поверхня ізолятора забруднена і зволожена.
Під дією прикладеної до ізолятора напруги по зволоженому шару забруднення проходить витік струму, що нагріває його. Оскільки забруднення розподілене по поверхні ізолятора нерівномірно і густина витоку струму неоднакова на окремих ділянках ізолятора через складну конфігурацію його поверхні, то нагрівання шару забруднення також відбувається нерівномірно. На тих ділянках ізолятора, де густина струму найбільша, відбувається інтенсивне випаровування води й утворюються підсушені ділянки з підвищеним опором. Розподілення напруги по поверхні ізолятора змінюється. Майже вся напруга, що діє на ізоляцію, виявляється прикладеною до підсушених ділянок. В результаті цього підсушені ділянки перекриваються іскровими каналами, які називаються частковими чергуючими дугами. Опір іскрового каналу менший за опір підсушеної ділянки поверхні ізолятора, тому витік струму зростає. Зростання витоку струму призводить до подальшого підсушування шару забруднення, а як наслідок, і до збільшення його опору.
Інтенсивне підсушування поверхні ізолятора біля кінців дуг призводить до їх видовження. Підсушування всієї поверхні призводить до зниження витоку струму, а збільшення довжини часткових дуг до його росту. Якщо результатом цього буде зменшення витоку струму, то дуги згаснуть, якщо ж витік струму буде рости, то часткові дуги будуть видовжуватися і перекриють весь ізолятор. Оскільки параметри часткової дуги і кількість дуг, що одночасно існують на поверхні ізолятора, випадкові, то перекриття також є випадковою подією, що характеризується певною ймовірністю. Ймовірність перекриття ізолятора підвищується зі збільшенням впливаючої напруги, оскільки при цьому зростає витік струму, що сприяє видовженню часткових дуг до повного перекриття ізолятора.
З наведеної картини розвитку розряду випливає, що розрядні напруги ізоляторів будуть тим вищі, чим менший витік струму:
43143\* MERGEFORMAT (.)
де
- струм витоку по ізолятору;
- опір витоку по поверхні ізолятора.
Якщо
шар ізоляції має товщину
з питомим об’ємним опором
,
то для циліндричного гладкого ізолятора
діаметром
:
44144\* MERGEFORMAT (.)
де
- довжина шляху витку.
З 143 і 144 випливає, що:
45145\* MERGEFORMAT (.)
Отже, розрядна напруга ізолятора буде зростати з зі збільшенням довжини шляху витоку і зменшенням діаметра ізолятора:
46146\* MERGEFORMAT (.)
Оскільки процеси підсушування поверхні ізолятора відбуваються достатньо повільно, то при короткочасних перенапругах вони не встигають розвиватися і напруга перекриття буває вищою, ніж при тривалій дії напруги.
Мокророзрядна напруга ізолятора залежить від характеристик шару забруднення, його кількості та складу, а також інтенсивності і виду зволоження. Велике різноманіття видів забруднення, що трапляються в умовах експлуатації, не дозволяє вибрати єдине, «стандартне» забруднення, котре можна було б наносити на поверхню ізоляторів при визначенні мокророзрядних напруг. Найбільш правильно розрядні напруги в нормальних умовах забруднення і зволоження можуть бути визначені з досвіду експлуатації.