8. Література 147

Вступ

Техніка високих напруг (ТВН) виникла в зв’язку з необхідністю електропередачі великих електричних потужностей на далекі відстані. В 1880 році професор Петербурзького лісового інституту Д.А. Лачінов розробив і запропонував теорію передачі електроенергії на великі відстані – підвищення напруги і зниження струму в міру збільшення віддалі та передаваної потужності.

Відповідно до потреб енергетики розвивалась техніка високих напруг. Знадобилося створення промислових високовольтних установок змінної, постійної та імпульсної напруги, а також установок для проведення досліджень і випробувань ізоляції при дії різних видів високої напруги. Підвищення рівня напруги потребувало вивчення фізичних явищ, механізмів дії електромагнітних полів високої напруги на ізоляцію в різних умовах експлуатації.

Сьогодні номінальна напруга ЛЕП досягає 1150000 В, а передавана потужність по одному колу такої лінії складає 6 ГВт.

2. 1. Розряди в газах

Повітря до сьогодні залишається основним видом зовнішньої ізоляції ліній електропередачі, енергетичного обладнання та високовольтної техніки. Традиційний шлях створення ізоляційних конструкцій, що містить в собі повномасштабні натуральні випробування ще на пошуковому етапі роботи, з підвищенням номінальних напруг стає ще менш перспективним. Техніка випробувань стає трудомісткою і потребує все більше часових і матеріальних затрат. В зв’язку з цим виникає потреба в чисельних оцінках електричної міцності повітряних проміжків на основі розрахункових моделей, що достовірно відображають закономірності розвитку розряду в повітрі.

1. Конфігурація електричних полів

Діелектрики служать для ізоляції струмоведучих електродів різної полярності одного від іншого. Ізольовані електроди (шини розподільчих пристроїв, проводи ліній електропередач, зовнішні струмоведучі частини електричних апаратів і т. п.) створюють електричні поля різної конфігурації.

Від форми електричного поля залежить електрична міцність та пробивна напруга.

Форми електричних полів поділяються на однорідні, слабко неоднорідні, сильно неоднорідні.

Типовим прикладом однорідного поля є поле між двома плоскопаралельними електродами й електродами Роговського, слабко неоднорідне поле реалізується в системі електродів куля-куля (рис. 1.1) при відстані між електродами менше діаметра кулі ( ), різко неоднорідне поле – при електродах стержень-площина чи стержень-стержень.

Ступінь неоднорідності електричного поля між електродами характеризується коефіцієнтом неоднорідності , котрий рівний відношенню максимальної напруженості електричного поля до середньої напруженості між електродами, тобто:11Equation Section (Next)

212\* MERGEFORMAT (.)

а) б)

Рисунок 1.1 – Форми електричних полів: а - симетрична система електродів; б – несиметрична система електродів

Середня напруженість і є відношення напруги, прикладеної до електродів, , до відстані між електродами, ,

313\* MERGEFORMAT (.)

Максимальна напруженість залежить від прикладеної до електродів напруги, конфігурації, розмірів електродів і відстані між ними. Наприклад, для коаксіальних циліндрів (рис. 1.2) максимальна напруженість визначається як:

414\* MERGEFORMAT (.)

а середня напруженість:

515\* MERGEFORMAT (.)

де - прикладена напруга, кВ;

- зовнішній радіус внутрішнього циліндра (жила кабелю), см;

- внутрішній радіус зовнішнього циліндра (обплетення кабелю), см.

Підставивши 14 і 15 в 12 отримаємо:

616\* MERGEFORMAT (.)

тобто залежить від геометричних розмірів електродів.

Рисунок 1.2 – Схема коаксіальних електродів

Для однорідного поля коефіцієнт неоднорідності , для слабко неоднорідного - , для різко неоднорідного .

Крім цього, розрізняють симетричну і несиметричну систему електродів. Симетрична форма – електроди мають однакову форму і розміри та відсутнє заземлення будь-якого з них (рис. 1.1, а). Несиметрична форма – електроди мають відмінну конфігурацію, розміри чи один з них заземлений (рис 1.1, б). Пробивні напруги в несиметричній системі електродів нижчі, ніж в симетричній.