17. Вплив часу прикладання напруги на електричну міцність газової ізоляції (вольт-секундна характеристика всх)

При короткочасних імпульсах значення розрядної напруги повітряних проміжків залежить від тривалості впливу. Якщо до проміжку прикладена напруга достатня для пробою, то для розвитку і завершення розряду в проміжку необхідно певний визначений час . Який називається часом розряду (див рис. 1.14).

Рисунок 1.14 – Часова структура розвитку розряду на імпульсній напрузі

Розвиток самостійного розряду починається з появою в проміжку ефективного початкового електрона, що є випадковою подією. Час очікування ефективного електрона схильний до розкиду і тому називається статистичним часом запізнення розряду. Це перша складова часу розряду. Другою складовою, що має також статистичний характер є час формування розряду , тобто час від моменту появи початкового електрона до завершення пробою проміжку. Час називають часом запізнювання розвитку розряду. При достатньо великій тривалості фронту імпульсу має значення також час , що представляє собою час підйому напруги до значення . Таким чином, в загальному випадку час розряду визначається як:

28128\* MERGEFORMAT (.)

Складові часу розряду і залежать від значення напруги на проміжку. При збільшенні напруги підвищується ймовірність того, що електрони, які з’являються в проміжку, стануть ефективними і зменшується. Зменшується також і , оскільки при великій напрузі зростає інтенсивність розрядних процесів і швидкість просування каналу розряду в проміжку. Тому чим вища розрядна напруга, тим менший час розряду.

Залежність максимальної напруги розряду від часу дії імпульсу називається вольт-секундною характеристикою ізоляції. Оскільки початок і швидкість розвитку йонізаційних процесів залежать від значення напруги, вольт-секундні характеристики залежать від форми імпульсу. З метою уніфікації випробувань і можливості порівнювання ізоляційних конструкцій встановлений стандартний грозовий імпульс з тривалістю фронту (зростання напруги) і тривалістю імпульсу і позначається 1,2/50 мкс. (рис 1.15).

Рисунок 1.15 – Визначення параметрів імпульсу напруги

Для експериментального визначення вольт-секундної характеристики до досліджуваного проміжку прикладаються імпульси стандартної форми. При кожному значенні максимальної напруги імпульсу робиться серія дослідів. В силу статистичного розкиду часу розряду вольт-секундна характеристика виходить у вигляді області точок (рис. 1.16), для котрої вказуються середня крива і границі розкиду часу розряду.

Вигляд вольт-секундної характеристики залежить від ступеня неоднорідності електричного поля в проміжку. Для проміжків з однорідним або слабконеоднорідним полем, вольт-секундна характеристика слабко залежить від (рис 1.17, крива 1), і тільки часі розряду порядку 1мкс і менше розрядна напруга збільшується. Зв’язано це з тим, що розряд в таких проміжках формується за досить малий час при напрузі рівній початковому значенню і відсутня корона. Відзначені властивості вольт-секундної характеристики дозволяють використовувати проміжок між кульовими електродами, що створюють практично однорідне поле, якщо відстань між електродами менша їх радіуса, як універсальний прилад для вимірювання максимальних значень напруги.

Рисунок 1.16 – Побудова вольт-секундної характеристики ізоляції за дослідними даними (грозові імпульси): 1 – імпульс напруги; 2 – крива середніх значень пробивної напруги; 3 – межі розкиду пробивних напруг

Рисунок 1.17 – ВСХ захисних розрядників ізоляції: 1 – ВСХ вентильного розрядника (однорідне поле); 2 – ВСХ трубчастого розрядника (різко неоднорідне поле); 3 – ВСХ захищає мого об’єкта; 4 – імпульс напруги

Вольт-секундні характеристики проміжків з різконеоднорідним полем (рис 1.17, крива 2) мають достатньо велику крутизну, оскільки в таких проміжках час формування розряду сильно залежить від значення прикладеної напруги. Для таких проміжків при грозових імпульсах характерні великі розрядні напруги , ніж при змінній напрузі промислової частоти 50 Гц. Відношення

29129\* MERGEFORMAT (.)

називається коефіцієнтом імпульсу.

Проміжки з однорідним і слабконеоднорідним полями мають коефіцієнт імпульсу практично у всьому діапазоні часів розряду.

ВСХ-и широко використовуються для координації ізоляції високовольтного обладнання, тобто для захисту від дії грозових і комутаційних перенапруг. З цією метою паралельно захищуваному об’єкту вмикається повітряний розрядник (наприклад, вентильний розрядник) з пологою ВСХ. Надійний захист буде забезпечуватись, якщо ВСХ розрядника (рис. 1.17, крива 1) лежить нижче за ВСХ захищуваного обладнання (крива 3) у всьому діапазоні часу діючої напруги.