I.Основні властивості і електричні характеристики зовнішньої ізоляції
1.Основні закономірності розвитку розрядів в газах
Повітря досі залишається основним видом зовнішньої ізоляції ліній електропередачі, енергетичного обладнання і високовольтної техніки. Традиційний шлях створення ізоляційних конструкцій, що включає їх повномасштабні натурні випробування ще на пошуковому етапі роботи, із збільшенням номінальної напруги стають усе менш перспективними. Техніка випробувань стає трудомісткою і вимагає все більше тимчасових і матеріальних витрат. У зв'язку з цим виникає потреба в чисельних оцінках електричної міцності повітряних проміжків на основі розрахункових моделей, що достовірно відбивають закономірності розвитку розряду в повітрі.
Конфігурація електричних полів
Діелектрики служать для ізоляції токоведущих електродів різної полярності один від одного. Електроди (шини розподільних пристроїв, дроти ліній електропередач, зовнішні токоведущие частини електричних апаратів і тому подібне), що ізолюються, створюють електричні поля різної конфігурації.
Від форми електричного поля залежить електрична міцність і пробивна напруга. Форми електричних полів підрозділяються на однорідні, слабонеоднородные і резконеоднородные. Типовими прикладами однорідного поля є поле між двома плоскопаралельними електродами і електродами Роговского, слабонеоднородное поле реалізується в системі електродів куля-куля (рис. 1.1) при відстані між електродами S менше діаметру кулі D (S<D), резконеоднородное поле - при електродах стрижень-площина або стрижень-стрижень. Міра неоднорідності електричного поля між електродами характеризується коефіцієнтом неоднорідності КН, який дорівнює відношенню максимальної напруженості електричного поля Емакс до середньої напруженості Еср між електродами, тобто
.
(1.1)
Рис. 1.1. Форми електричних полів : а - симетрична система електродів; б - несиметрична система електродів
Середня напруженість є відношення напруги, прикладеної до електродів, U, до відстані між електродами
,
(1.2)
Максимальна напруженість залежить від прикладеної до електродів напруги, конфігурації, розмірів електродів і відстані між ними. Наприклад, для коаксіальних циліндрів(рис. 1.2) максимальна напруженість визначається, як
,
(1.3)
а середня напруженість
,
(1.4)
де:
U - прикладена напруга, кВ;
r - зовнішній радіус внутрішнього циліндра (жила кабелю), см;
R - внутрішній радіус зовнішнього циліндра (обплетення кабелю), см
Рис. 1.2. Схема коаксіальних електродів
Підставивши (1.3) і (1.4) в (1.1), отримаємо:
,
(1.5)
тобто КН залежить від геометричних розмірів електродів.
Для однорідного поля коефіцієнт неоднорідності КН = 1, для слабонеоднородного - КН ≤ 3, для резконеоднородного - КН > 3.
Окрім цього розрізняють симетричну і несиметричну систему електродів. Симетрична форма - електроди мають однакову форму і розміри і відсутнє заземлення якого-небудь з них (рис. 1.1, а). Несиметрична форма - електроди мають конфігурацію, що відрізняється, розміри або один з них заземлений (рис. 1.1, б). Пробивна напруга в несиметричній системі електродів нижча, ніж в симетричній.