10. Электрический разряд в газах. Пробой длинных газовых промежутков. Лидер.

Рассмотрим особенности очень длинных (S=5-20 м) газовых промежутков с резко неоднородным полем. Такие условия возникают в технике грозозащиты, оборудовании линий электропередачи сверхвысокого и ультравысокого напряжения. Особенностью длинных промежутков с резко неоднородным полем является весьма низкая средняя напряжённость электрического поля порядка 1-2 кВ/см. Вспоминая, что электрическая прочность воздуха составляет 30 кВ/см легко понять, что механизм пробоя для описанных условий будет несколько отличаться о рассмотренных ранее.

Мы уже отмечали, что температура проводимость стримера относительно невелики. Поэтому если в процессе подъёма напряжения на криволинейном электроде головка стримера попадает в область слабого поля, что неизбежно в случае длинных промежутков, то процесс ионизации впереди стримера приостанавливается. Вместе с этим в процессе увеличения напряжения по телу стримера и криволинейному электроду протекает ток, обусловленный конечной ёмкостью электрода и стримера по отношению к земле. Если этот ток протекает в течение некоторого времени, то это ведёт разогреву стримерной области, её термической ионизации и существенному росту электропроводности. В результате образуется хорошо проводящая плазменная область, называемая лидером.

Лидер становится хорошо проводящим продолжением острия и практически полностью переносит потенциал криволинейного электрода в глубь промежутка. Лидер удлиняется в результате разогрева его головки. Чем больше ток лидера (чем больше мощность источника), тем интенсивнее происходит разогрев и тем больше скорость удлинения лидера. Средняя напряжённость электрического поля вдоль канала лидера уменьшается от 4,5–5,0 кВ/см до 1,0–1,5 кВ/см, а скорость удлинения составляет .

Далее процесс возобновляется образованием нового стримера, но уже с позиции более близкой к противоположному электроду, т. в более сильном электрическом поле. Если рост стримера из-за недостаточного сильного поля затормозится, то вновь требуется время, чтобы нагреть плазменную область до температуры лидера (5000 К).

Очевидно, что чем ближе лидер к противоположному электроду, тем быстрей происходит указанный процесс. При приближении стримера к противоположному электроду на достаточно близкое расстояние пробой завершается обычным порядком. Описанный механизм пробоя называется лидерным или разрядом в форме лидера.

11.Электрический разряд в газах. Влияние времени приложения напряжения. Вольт-секундная характеристика. Коэффициент импульса.

1) Влияние времени приложения напряжения.

При кратковременных импульсах значение разрядного напряжения воздушных промежутков зависит от продолжительности воздействия. Если к промежутку приложено напряжение, достаточное для пробоя, то для развития и завершения разряда в промежутке необходимо определённое время , называемое предразрядным временем.

При достаточно большой длительности фронта импульса имеет значение холостое время , представляющее собой время подъема напряжения до значения . Развитие самостоятельного разряда начинается с появления в промежутке эффективного начального электрона, что является случайным событием.

Время ожидания эффективного электрона подвержено разбросу и называется поэтому статистическим временем запаздывания разряда. Последней составляющей, имеющей также статистический характер, является время формирования разряда , т.е. время от момента появления начального электрона до завершения пробоя промежутка.

Таким образом время разряда = + + . Если длительность приложенного к промежутку импульса меньше времени разряда, то пробоя не произойдёт, хотя значение напряжения было бы достаточным для этого при длительном воздействии напряжения. Составляющие времени разряда и зависят от значения напряжения на промежутке. При увеличении напряжения повышается вероятность того, что появляющиеся в промежутке электроны станут эффективными, и уменьшается. Сокращается также и , поскольку при большем напряжении возрастает интенсивность разрядных процессов в промежутке. Поэтому чем выше разрядное напряжение, тем меньше время разряда.

Поскольку имеет место влияние параметров импульса напряжение на факт пробоя изоляции для практических испытаний и расчётов изоляционных конструкций используются импульсы стандартных форм. Параметры стандартных испытательных импульсов отражают типовые реальные характеристики импульсных воздействий на изоляцию электроэнергетического оборудования. На данном слайде изображён стандартный грозовой импульс напряжения. Как следует из рисунка, фронт стандартного грозового импульса составляет 1.2 мкс, а длительность, оцениваемая по моменту времени полуспада напряжения – 50 мкс.

Выше мы отмечали, что время приложения напряжения влияет в сторону уменьшения на пробивное напряжение промежутка. Описывается это влияние с помощью вольт-секундной характеристики – зависимости амплитуды импульса, при которой происходит пробой, от его длительности.