1.15. Часткові розряди

Під дією високої напруженості електричного поля в ізоляції в місцях зі зниженою електричною міцністю виникають часткові розряди (ЧР), які є пробоєм газових включень, локальними пробоями малих об'ємів твердого діелектрика.

Умови виникнення ЧР визначаються конфігурацією електричного поля ізоляційної конструкції і електричні характеристика- мі даної області ізоляції.

ЧР зазвичай не призводять до крізного пробою діелектрика, проте призводять до місцевого руйнування ізоляції, а при тривалому існуванні можуть привести і до крізного пробою.

Виникнення ЧР завжди свідчить про місцеву неоднорідність діелектрика. У зв'язку з цим реєстрація характеристик ЧР дозволяє оцінювати якість виготовлення ізоляції і виявляти місцеві дефекти.

Характеристики ЧР досить добре корелюють з розмірами і кількістю дефектів, тобто дозволяють судити про міру дефектності ізоляційної конструкції.

Вивчення характеристик ЧР залежно від різних умов роботи стало питанням першорядної ваги для кабелів, конденсаторів, трансформаторів і інших пристроїв - там, де застосовується шарувата ізоляція при змінному, постійному, пульсуючому і імпульсному напрузі.

При розгляді механізму виникнення ЧР скористаємося еквівалентною схемою заміщення діелектрика із загальною місткістю С_Э (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Схема заміщення твердого діелектрика : С0 - місткість бездефектної ізоляції; Св - місткість повітряного включення; Сд - ємність діелектрика послідовно з включенням; Uв - напруга пробою повітряного включення

. (1.42)

ЧР виникають тоді, коли напруга на включенні досягає пробивного значення U_ПР - напруга запалення розряду у включенні. Напруженість електричного поля у включенні Е_в пов'язана з напруженістю в іншій частині діелектрика, як

(1.43)

де:

Е_Д - напруженість електричного поля в діелектриці;

– относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

– относительная диэлектрическая проницаемость включения.

_{Виходячи з (1.49), напруженість електричного поля в газовому включенні (і в будь-кому другом, де εв εд ) завжди вища, ніж в іншому діелектрику.}

Епюри напруги на включенні в процесі додатка змінної напруги приведені на рис. 1.31.

Рис. 1.31. Епюри напруги на повітряному включенні в твердому діелектрику: 1 - напруга на зразку; 2 - напруга на включенні; Uпр - напруга на зразку, при якому відбувається пробій повітряного включення

При розмірах включення десятки мікрометрів і тиску близькому до атмосферного, пробивна напруга лежить поблизу мінімуму кривої Пашена, слабо змінюється із зміною розмірів включення і складає 250.300 В.

Найбільшу небезпеку ЧР представляють на змінній або імпульсній напрузі.

Руйнівна дія ЧР на діелектрики обумовлена наступними чинниками, що виникають при пробої включення, :

1 - дія ударних хвиль;

2 - теплова дія;

3 - бомбардування зарядженими частками;

4 - дія хімічно активними продуктами розряду

(озон, оксиди азоту);

5 - дія випромінювання;

6 - розвиток деревовидних втеч - дендриту.

Залежно від величини заряду qЧР, вимірюваного при ЧР, можлива класифікація ЧР за qЧР:

1. При превышении некоторого порога напряжения в изоляции возникают ЧР с интенсивностью qЧР =10-12.10-11 Кл. Такие ЧР не вызывают быстрого разрушения изоляции и во многих случаях могут быть

допустимі. Такі розряди називаються початковими.

2. Подальше зростання напруги або збільшення розмірів включень в процесі тривалої роботи ізоляції призводить до різкого зростання інтенсивності ЧР, причому передусім зростає qЧР до величини qЧР =10-10.10-8 Кл. Їх виникнення різко скорочує термін служби ізоляції і вони не повинні допускатися за робочих умов. Такі розряди називаються критичними.

На постійній напрузі інтервал між ЧР у включенні складає секунди-десятки секунд, що на декілька порядків більше, ніж на змінній напрузі промислової частоти. Це дозволяє збільшити робітники напруженості електроізоляційних конструкцій постійної напруги в порівнянні із змінним.

Розвиток ЧР на імпульсній напрузі принципово не відрізняється від змінної напруги. Часто основною причиною пробою ізоляції при багатократній дії імпульсної напруги є ЧР.