1. Часткові розряди

Під дією високої напруженості електричного поля в ізоляції в місцях з пониженою електричною міцністю виникають часткові розряди (ЧР), котрі представляють собою пробій газових включень, локальні пробої малих об’ємів твердого діелектрика. Умови виникнення ЧР визначаються конфігурацією електричного поля ізоляційної конструкції та електричними характеристиками розглядуваної області ізоляції.

ЧР зазвичай не призводить до наскрізного пробою діелектрика, однак призводить до місцевого руйнування ізоляції, а при тривалому існуванні можуть призвести до наскрізного пробою.

Виникнення ЧР завжди свідчить про місцеву неоднорідність діелектрика. В зв’язку з цим реєстрація характеристик ЧР дозволяє оцінювати якість виготовлення ізоляції та виявляти місцеві дефекти.

Характеристики ЧР достатньо добре корелюють з розмірами і кількістю дефектів, тобто дозволяють судити про ступінь дефектності ізоляційної конструкції.

Вивчення характеристик ЧР залежно від різних умов роботи стало питанням першочергової важливості для кабелів, конденсаторів, трансформаторів та ін. пристроїв – там, де застосовується шарова ізоляція при змінній, постійній та пульсуючій напрузі.

При розгляданні механізму виникнення ЧР скористаємося еквівалентною заступною схемою діелектрика з загальною ємністю (рис.1.30).

Рисунок 1.30 – Заступна схема твердого діелектрика: - ємність бездефектної ізоляції; - ємність повітряного включення; - ємність діелектрика послідовно з включенням; - напруга пробою повітряного включення

49149\* MERGEFORMAT (.)

ЧР виникають тоді, коли напруга на ввімкненні досягає пробивного значення - напруга запалювання у вмиканні. Напруженість електричного поля у включенні пов’язана з напруженістю в решті частини діелектрика, як

50150\* MERGEFORMAT (.)

де - напруженість електричного поля в діелектрику; - відносна діелектрична проникність діелектрика; - відносна діелектрична проникність включення.

Виходячи з 150, напруженість електричного поля у газовому включенні (і в будь-якому іншому, де ) завжди вища, ніж в решті діелектрика.

Епюри напруги на включенні у процесі прикладання змінної напруги наведені на рис. 1.31.

Рисунок 1.31 – Епюри напруги на повітряному включенні в твердому діелектрику: 1 – напруга на зразку; 2 – напруга на включенні; - напруга на зразку, при котрому відбувається пробій повітряного проміжку

При розмірі включення десятки мікрометрів і тиску, близькому до атмосферного, пробивна напруга лежить поблизу мінімуму кривої Пашена, слабо змінюється зі зміною розмірів включення складає 250…300 В.

Найбільшу небезпеку ЧР представляють на змінній чи імпульсній напрузі.

Руйнуюча дія ЧР на діелектрики обумовлено наступними факторами, що виникають при пробої включення:

1. вплив ударних хвиль;

2. теплова дія;

3. бомбардування зарядженими частинками;

4. вплив хімічно активними продуктами розряду (озон, окисли азоту);

5. вплив випромінювання;

6. розвиток деревовидних пагонів – дендритів.

Залежно від величини розряду , що вимірюється при ЧР, можлива класифікація ЧР по :

1. При підвищенні деякого порогу напруги в ізоляції виникають ЧР з інтенсивністю . Такі ЧР не викликають швидкого руйнування ізоляції і в багатьох випадках можуть бути допустимі. Такі розряди називаються початковими.

2. Подальше зростання напруги чи збільшення розмірів включень в процесі тривалої роботи ізоляції призводить до різкого зростання інтенсивності ЧР, причому насамперед зростає до величини . Їх виникнення різко скорочує строк служби ізоляції і вони не повинні допускатися при робочих умовах. Такі розряди називаються критичними.

На постійній напрузі інтервал між ЧР у включенні складає секунди-десятки секунд, що на декілька порядків більше, ніж на змінній напрузі промислової частоти. Це дозволяє збільшити робочі напруженості електроізоляційних конструкцій постійної напруги порівняно з змінною.

Розвиток ЧР при імпульсній напрузі принципово не відрізняється від змінної напруги. Часто основною причиною пробою ізоляції при багатократній дії імпульсної напруги є ЧР.