1.15.5. Влияние материала, геометрии электродов, расстояния между ними и полярности

Геометрическая форма электродов создает поля разной степе­ни неоднородности, и чем больше коэффициент неоднородности, тем ниже пробивное напряжение. Даже незначительное увеличение радиуса кривизны электродов в резконеоднородных полях дает более сущест­венное увеличение Uпp по сравнению с воздухом. Увеличение расстоя­ния между электродами S приводит к увеличению пробивного напряже­ния (рис. 1.25).

На величину пробивного напряжения при неизменном S ока­зывает влияние площадь электродов и объем жидкости между электро­дами: увеличение площади электродов и объема жидкости вызывает снижение Uпp. Состояние поверхности электродов также оказывает влияние на электрическую прочность Епр жидких диэлектриков. Загряз­нение, окисление и плохая полировка поверхности электродов снижают Епр. По мере увеличение расстояния между электродами влияние мате­риала электродов уменьшается и при расстоянии несколько миллимет­ров практически прекращается. Влияние материала электродов на Епр жидких диэлектриков осуществляется через эмиссию электронов с ка­тода.

Рис. 1.25. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами и полярности для трансформаторного масла, электро­ды острие-плоскость: 1 - положительная полярность острия; 2 — отрицатель­ная полярность острия; напряжение постоянное

Как следует из рис. 1.25, пробивное напряжение зависит от полярности электрода-острия при несимметричной системе электродов. Наиболее ярко эта зависимость проявляется для полярных жидкостей. Например, для воды увеличение Uпp при отрицательной полярности острия достигает 2,0-2,5 раз по сравнению с положительной полярно­стью.

1.15.6. Барьерный эффект

Барьеры из твердого изоляционного материала, устанавливаемые в масле между электродами, весьма широко применяются для повышения электрической прочности масляной изоляции.

При наличии барьеров электрическая прочность разрядного промежутка значительно возрастает. Это обусловливается двумя факторами. Барьер непроницаем для ионов жидкости. Поэтому ионы двигаясь от одного электрода к другому, оседают на барьере, «растекаются» по его поверхности и заряжают ее. Благодаря этому, электрическое поле в промежутке становится более равномерным, что приводит к увеличению разрядного напряжения. Кроме этого, барьер затрудняет образование сплошных проводящих мостиков из волокнистых веществ, находящихся в масле. Действие барьеров более эффективно в неравномерных полях. При кратковременных импульсных воздействиях напряжения барьеры менее эффективны, чем на постоянном и переменном напряжениях.

На рис. 1.26 представлено относительное изменение пробивного напряжения U_б/Uпp (Uпp - пробивное напряжение чисто масляного промежутка, a U_б - пробивное напряжение того же промежутка с барьером) в зависимости от положения барьера S_б /S (S — расстояние между электродами, постоянно, a S_б - расстояние от острия до барьера) в масляном промежутке, образованном электродами острие-плоскость при воздействии переменного напряжения с частотой 50 Гц.

Рис. 1.26. Влияние барьера на пробивное напряжение масляного промежутка: электроды острие-плоскость; напряжение 50 Гц, S - 75 мм

Барьер - плоский электрокартон толщиной 5 мм. Расстояние до барьера измеряется от острия. В данной системе координат пробив­ное напряжение масляного промежутка без барьера равно 1. Наличие барьера приводит к увеличению пробивного напряжения. Максималь­ный эффект соответствует расстоянию до барьера S_б ~ 0,25 S, что хоро­шо коррелирует с аналогичным эффектом для газа.

Маслобарьерная изоляция широко применяется в высоко­вольтной технике при изготовлении трансформаторов, вводов, реакто­ров и т.п.