1.16.Статистическое распределение разрядных напряжений

Электрические разряды в газовой среде являются случайными процессами, т.к. на их возникновение и развитие оказывают влияние многочисленные факторы. Поэтому математическая обработка результатов эксперимента должна производиться методами математической статистики и теории вероятности.

Основными характеристиками случайного процесса являются:

1. Среднее значение разрядного напряжения

, (1.24)

где – значение разрядного напряжения при пробое, кВ; , где – количество пробоев.

2. Среднеквадратичное отклонение или стандарт распределения

. (1.25)

3. Функция (закон) распределения или дифференциальная кривая распределения (рис. 1.17)

. (1.26)

Дифференциальная кривая распределения показывает вероятность того, что пробой произойдет именно при напряжении .

Стандарт распределения и и кривая распределения дают возможность определить уровень испытательных напряжений. – соответствует 76 %-ной вероятности разряда; – 95 %; – 99,6 %.

4. Интегральная кривая распределения (рис. 1.18)

. (1.27)

Интегральная кривая показывает вероятность того, что в данном опыте разрядное напряжение окажется меньше или равно .

1.17.Разряды в воздухе вдоль поверхности твердой изоляции

В электрическом оборудовании всегда имеет место сочетание твердых, жидких и газообразных диэлектриков. Поэтому возможно возникновение разрядного процесса вдоль поверхности раздела этих диэлектриков. Этот разрядный процесс называется поверхностным.

Поверхностные разряды могут перекрывать изоляционные промежутки и при большой мощности источника питания носить дуговой характер. Дуговой разряд может привести к разрушению поверхности. Поэтому при разработке изоляционной конструкции необходимо исключить возможность развития поверхностного разряда.

Разрядное напряжение на поверхности изоляции зависит от рода напряжения и формы электрического поля. В зависимости от конструкции изоляции диэлектрик может находиться в однородном поле, когда силовые линии параллельны поверхности диэлектрика (рис. 1.19а) или в неоднородном поле, когда силовые линии имеют преобладающую тангенциальную (рис. 1.19б) или нормальную составляющую (рис. 1.19в).

Рис. 1.19 – Примеры расположения диэлектрика в электрическом поле

1.18.Поверхностный разряд в однородном поле

Напряжение перекрытия по поверхности изолятора даже в однородном поле в 1,5–2 раза ниже разрядного напряжения в воздушном промежутке. Это объясняется конденсацией влаги на поверхности диэлектрика, наличием микротрещин между диэлектриком и фланцем и микронеровностей на поверхности изоляции.

П оверхность диэлектрика во влажном воздухе покрыта тонким слоем влаги. Вода обладает ионной проводимостью, а так как ионы перемещаются с малой скоростью, то в первую очередь на электроды уходят ионы из прилегающих к ним слоев. В результате этого искажается (усиливается) поле в остальной части промежутка (рис. 1.20). Поле становится неоднородным и разрядное напряжение снижается.

Снижение разрядного напряжения при увлажнении поверхности сильнее сказывается для смачиваемых (гидрофильных) диэлектриков. Для несмачиваемых (гидрофобных) диэлектриков влияние увлажнения сказывается меньше, т.к. влага оседает в виде отдельных капель.

Разрядные напряжения имеют разброс, т.к. в процессе разряда имеет место подсушивание изоляции. При 100 %-ной влажности воздуха разброс уменьшится из-за образования сплошной пленки.

Наличие зазоров (трещин) между электродами и твердым диэлектриком приводит к тому, что поле в этих зазорах имеет большее значении , т.к. воздуха в 4–5 раз меньше твердого диэлектрика. В результате этого в зазорах происходит интенсивная ионизация.

Для увеличения разрядных напряжений по поверхности применяют: 1) гидрофобные материалы и покрытия; 2)  качественные скрепляющие материалы; 3) увеличивает длину поверхности; 4) выравнивают электрическое поле.