2) Вольт-секундная характеристика.

Для экспериментального определения вольт-секундной характеристики на исследуемый промежуток подаются импульсы стандартной формы. При каждом значении максимального напряжения импульса производится серия опытов, в которых фиксируется разрядное напряжение и время разряда. Если разряд происходит на фронте, то за разрядное напряжение принимается мгновенное значение напряжения в момент разряда, если разряд происходит на амплитуде или за ней, то за разрядное напряжение принимается его амплитудное значение. В силу статистического разброса времени разряда вольт-секундная характеристика получается в виде области точек, для которой указываются средняя кривая, и границы разброса времени разряда.

На рисунке приведён пример построения вольт-секундной характеристики (кривая 2) по опытным данным. Моменты пробоя для различных импульсов обозначены соответственно, как , , . Из рисунка видно, что вольт-секундная характеристика есть убывающая зависимость.

3) Коэффициент импульса.

Наряду с вольт-секундной характеристикой количественная оценка влияния времени приложения на амплитуду импульса пробивного напряжения может быть дана с помощью коэффициента импульса. Коэффициент импульса определяется для импульса конкретной формы, например, стандартного грозового. Коэффициент импульса вычисляется как отношение амплитуды 50%-го разрядного напряжения к амплитуде разрядного напряжения при длительном напряжении, например, напряжения промышленной частоты.

Импульсное 50%-ное разрядное напряжение — это амплитуда такого импульса, при многократном приложении которого, разряд происходит в половине случаев. Знание вольт-секундных характеристик изоляции оборудования и позволяет правильно выбрать характеристики защитных аппаратов. На рис.1 показана схема защиты изоляции от перекрытия с помощью разрядника. В правильно спроектированной защите при появлении в точке присоединения импульса перенапряжения должен срабатывать (пробиваться) разрядник, а не защищаемый объект. Поэтому вольт-секундная характеристика (ВСХ) защищаемого объекта должна проходить выше, чем ВСХ защитного аппарата. На рис.2 показаны воздействующий импульс напряжения (кривая 4) и ВСХ защищаемого объекта (3) и двух защитных аппаратов вентильного разрядника (1) и трубчатого разрядника (2). Из графиков видно, что если вентильный разрядник обеспечивает защиту объекта во всем временном диапазоне длительности воздействия, то трубчатый разрядник имеет более высокую, чем у объекта защиты ВСХ при коротких импульсах. Поэтому защита трубчатым разрядником в нашем примере при коротких воздействиях будет неэффективна – будет перекрываться объект, а не срабатывать разрядник. Процесс согласования характеристики воздействующего напряжения, ВСХ различных изоляционных компонент и защитных аппаратов называется координацией изоляции.

12.Электрический разряд в газах. Разряд в неоднородном электрическом поле. Корона при постоянном напряжении.

1) Разряд в неоднородном электрическом поле.

В неоднородном поле, в отличие от однородного, напряжённость поля в различных точках промежутка разная по величине или по направлению. К типичным промежуткам с неоднородным полем относятся: стержень–стержень, стержень–плоскость, провод–земля и многие другие реальные изоляционные промежутки.

Рассмотрим особенности электрического разряда в неоднородном поле. В качестве первой конфигурации выберем коаксиальные электроды. На рисунке слева построена зависимость максимальной напряжённости электрического поля (напряжённости на поверхности внутреннего электрода) в зависимости от отношения радиусов внешнего и внутреннего электродов ε. При этом минимальное значeние имеет место при ε=e=2.718. Пусть E₀ напряжённость начала ионизационных процессов (физическая характеристика газовой среды). При этом как видно из рисунка электрический разряд может начаться в случае малых ε (левая точка пересечения -1 горизонтальной линии и кривой ) или при больших ε (правая точка пересечения - 2). При этом дальнейшие сценарии для случаев 1 и 2 различны. В первом случае появление ионизованной области вблизи поверхности внутреннего электрода приведёт к эффективному увеличению радиуса последнего и, следовательно, к уменьшению ε. За этим согласно графику, последует дальнейшее возрастание напряжённости электрического поля, возрастание размера ионизованной области и перекрытия промежутка – пробой.

В случае 2 появление ионизованной области и соответствующее уменьшение ε приведет как видно из графика к снижению напряжённости электрического поля и полному или частичному прекращению ионизации. При этом после удаления заряженных частиц (дрейф, диффузия, конвективное движение) ионизационный процесс начнётся снова. Таким образом, во втором случае мы имеем незавершённый электроразрядный процесс, называемый коронным разрядом или короной. При коронном разряде ионизационная область сосредоточена вблизи электрода с малым радиусом кривизны и не распространяется на большие удаления от него. Полного перекрытия газового промежутка при этом не происходит. Для перекрытия требуется увеличить приложенное напряжение.