6.2. Развитие разряда и начальные напряжения промежутков с неоднородным электрическим полем.

Минимальное напряжение U_Н, при котором выполняется условие самостоятельного разряда называется начальным напряжением, а соответствующая ему напряженность электрического поля Е_Н – начальной напряженностью. Для промежутков с однородным электрическим полем начальное напряжение всегда совпадает с разрядным. Выполнение условия самостоятельности разряда в промежутках с неоднородным полем ещё не означает их пробоя – все определяется неоднородностью поля.

Степень неоднородности электрического поля характеризуется коэффициентом неоднородности поля:

,

где Е_max и Е_ср максимальная и средняя напряженность в воздушном зазоре соответственно.

При k_Н  4 электрическое поле относится к слабонеоднородным. В этом случае при выполнении условия самостоятельного разряда происходит пробой воздуха, а промежуток называют некоронирующий.

При k_Н  4 электрическое поле резконеоднородное. При выполнении условия самостоятельного разряда в этом поле пробоя нет. В этом случае возникает коронный разряд и промежуток называется коронирующим. При этом напряжение пробоя может значительно превышать начальное.

Коронный разряд – это самостоятельный разряд, при котором ударная ионизация электронами имеет место в части промежутка у электродов. Такой разряд имеет лавинную или стримернную форму.

Лавинная форма (характерна для электродов с малыми радиусами кривизны (1 – 2 мм)) – зона ионизации имеет однородную структуру и свечение сосредоточено в узком чехле рис.

Стримерная форма (радиусы кривизны значительны) – зона ионизации дискретная т. е. То есть, то нет разряда, а свечение имеет место в узких каналах – стримерах рис.

Основные свойства и электрические характеристики внешней изоляции электроустановок

Лекция 5

Общая характеристика внешней изоляции

1. Атмосферный воздух как диэлектрик.

2. Назначение и типы изоляторов.

2. Виды и условия испытания внешней изоляции.

1. Атмосферный воздух как диэлектрик

Основным диэлектрическим «материалом» для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух.

Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода ЛЭП, наружные токоведущие части аппаратов ВН) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или то заземляющих частей электроустановок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значений напряжения, воздействию которого подвергается электроустановка, и от электрической прочности воздуха.

При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздуха относительно невелика и при однородном электрическом поле не превышает 30 кВ/см.

В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжения создаётся резконеоднородное электрическое поле.

Электрическая прочность воздуха в таких полях ещё меньше и при расстояниях между электродами порядка 1-2 м составляет  5 кВ/см, а при расстояниях 10 – 20 м снижается до 2,5 – 1,5 кВ/см.

В связи с этим габариты воздушных линий электропередач и распределительных устройств в значительной мере определяется электрической прочностью воздуха и при увеличении номинального напряжения очень быстро возрастают.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают влияние давление р, температура Т и абсолютная влажность  воздуха, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях.

При проектировании внешней изоляции электрооборудования учитывается, что подъём на каждые 100 м над уровнем моря даёт снижение разрядных напряжений примерно на 1% и такое же значение снижение дает увеличение температуры на каждые 3⁰С выше нормальной.

В качестве нормальных атмосферных условий принимаются следующие условия :

температура t₀=20⁰С (Т₀=293⁰К)

давление р₀=101,3 кПа (760 мм.рт.ст.)

абсолютная влажность =11 г/м³.

Уменьшение абсолютной влажности в 2 раза приводит к снижению разрядных напряжений внешней изоляции на 6 – 8 %. Следует отметить, что приведенные данные, характеризующие изменение разрядных напряжений под влиянием атмосферных условий, относятся к межэлектродным промежуткам до 1 м. При межэлектродных расстояниях больше 1 м влияние атмосферных условий снижается по мере увеличения расстояния.

Дождь практически не оказывает влияние на разрядные напряжения промежутков с неоднородным полем.