1.14.1. Разряд вдоль проводящей и загрязненной поверхности изо­лятора

В условиях эксплуатации поверхности изоляторов всегда за­грязняются. Как правило, сухие загрязнения, имеющие высокое сопро­тивление и не влияющие на распределение напряжения по поверхности изолятора, не снижают заметно его разрядного напряжения. Увлажне­ние слоя загрязнения моросящим дождем или росой приводит к умень­шению сопротивления слоя загрязнения, изменению распределения на­пряжения по поверхности изолятора и в результате — к снижению его разрядного напряжения.

Механизмы перекрытия изолятора под дождем и при загряз­ненной и увлажненной поверхности сходны. Рассмотрим развитие раз­ряда в случае, когда поверхность изолятора загрязнена и увлажнена.

Под действием приложенного к изолятору напряжения по ув­лажненному слою загрязнения проходит ток утечки, нагревающий его. Так как загрязнение распределено по поверхности изолятора неравно­мерно и плотность тока утечки неодинакова на отдельных участках изо­лятора из-за сложной конфигурации его поверхности, то нагревание слоя загрязнения происходит также неравномерно. На тех участках изо­лятора, где плотность тока наибольшая, происходит интенсивное испа­рение воды и образуются подсушенные участки с повышенным сопро­тивлением. Распределение напряжения по поверхности изолятора меня­ется. Почти все напряжение, воздействующее на изоляцию, оказывается приложенным к подсушенным участкам. В результате этою подсушен­ные участки перекрываются искровыми каналами, называемыми час­тичными перемежающими дугами. Сопротивление искрового канала меньше сопротивления подсушенного участка поверхности изолятора, поэтому ток утечки возрастает. Возрастание тока утечки приводит к дальнейшему подсушиванию слоя загрязнения, а следовательно, и к увеличению его сопротивления.

Интенсивное подсушивание поверхности изолятора у концов дуг приводит к их удлинению. Подсушивание всей поверхности ведет к снижению тока утечки, а увеличение длины частичных дуг к его росту. Если результатом этого будет уменьшение тока утечки, то дуги погас­нут, если же ток утечки будет расти, то частичные дуги будут удлинять­ся и перекроют весь изолятор. Так как параметры частичной дуги и ко­личество дуг, одновременно существующих на поверхности изолятора, случайны, то и перекрытие также является случайным событием, харак­теризуемым определенной вероятностью. Вероятность перекрытия изо­лятора повышается с увеличением воздействующего напряжении, так как при этом возрастает ток утечки, что благоприятствует удлинению частичных дуг до полного перекрытия изолятора.

Из приведенной картины развития разряда следует, что раз­рядные напряжения изоляторов будут тем выше, чем меньше ток утеч­ки:

, (1.38)

где

— ток утечки по изолятору;

— сопротивление утечки по поверхности изолятора.

Если слой загрязнения имеет толщину с удельным объем­ным сопротивлением , то для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D:

, (1.39)

где

длина пути утечки.

Из (1.38) и (1.39) следует, что

.

Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет воз­растать с увеличением длины пути утечки и уменьшением диаметра изолятора:

.

Так как процессы подсушки поверхности изолятора происхо­дят относительно медленно, то при кратковременных перенапряжениях они не успевают развиться и напряжение перекрытия бывает выше, чем при длительном воздействии напряжения.

Влагоразрядное напряжение изолятора зависит от характери­стик слоя загрязнения, его количества и состава, а также от интенсивно­сти и вида увлажнения. Большое разнообразие видов загрязнения, встречающихся в условиях эксплуатации, не позволяет выбрать единст­венное, "стандартное" загрязнение, которое можно было бы наносить на поверхность изоляторов при определении влагоразрядных напряжений. Наиболее правильно разрядные напряжения в реальных условиях за­грязнения и увлажнения могут быть определены из опыта эксплуатации.