2.7. Функция безотказной работы жидкой и газообразной изоляции

В жидкостях и газах молекулы находятся в постоянном хаотическом тепловом движении. Время покоя молекул жидкости 10^-9-10^-12 с. Следовательно, жидкости и газы имеют постоянно изменяющуюся структуру. В этих условиях разрыв одной связи не всегда будет приводить к образованию канала пробоя. Действительно, если произойдет разрыв связи, то образовавшиеся радикалы будут перемещаться в объеме жидкости. При высокой подвижности радикалов создаются благоприятные условия их рекомбинации, с одной стороны, и, с другой стороны, местное электрическое поле, создаваемое у радикала, будет перемещаться в объеме, т.е. молекулы, на которое оно будет действовать, постоянно сменяются. Это приводит к малой вероятности разрыва последующих связей после разрыва первой, т.е. затрудняет развитие начавшегося разрушения. Для того чтобы разрушение развивалось в жидкости на весь межэлектродный промежуток, время развития должно быть сравнимо с временем покоя молекул. Иными словами, описание пробоя жидкостей и газов с позиций теромфлюктуационной теории возможно только в области большой напряженности поля и малых времен развития канала. Особенность поведения молекул жидкости и газов приводит к тому, что при временах, много больших времени жизни молекул, электрическая прочность не зависит от времени действия напряжения. Сказанное позволяет при расчете жидкой и газовой электрической изоляции пользоваться ее пробивным напряжением, предполагая, что оно не зависит от времени эксплуатации.

Отказ газовой и жидкой изоляции при эксплуатационных воздействиях произойдет, когда электрическое напряжение, действующее на изоляцию, будет равно или превысит ее пробивное напряжение. К эксплутационным электрическим напряжениям, превышающим пробивное напряжение изоляции, относятся перенапряжения. Амплитуда перенапряжений, как и пробивное напряжение изоляции, является случайной величиной. Превышение амплитуды перенапряжений над пробивным напряжением изоляции будет событием случайным, вероятность которого определяется по формуле:

(2.50)

где P – вероятность превышения амплитуды перенапряжений над пробивным напряжением (вероятность пробоя изоляции при одном перенапряжении); f(U_пр) – плотность распределения вероятностей амплитуд перенапряжений.

Вероятность отсутствия пробоя изоляции при воздействии n перенапряжений:

(2.51)

Если число перенапряжений в единицу времени равно N, то вероятность безотказной работы за время τ:

(2.52)

Интенсивность отказов жидкой и газовой изоляции найдем по формуле:

(2.53)

Из этого следует, что отказы жидкой и газовой изоляции подчиняются экспоненциальному закону, при котором интенсивность отказов не зависит от времени.

3. Условия работы электрической изоляции

3.1. Классификация действующих на электрическую изоляцию нагрузок

Работа электрической изоляции проходи в условиях одновременного действия на нее электрического поля, механических напряжений, температуры, химически активных веществ и других факторов. Воздействующие на электрическую изоляцию нагрузки с течением времени не остаются постоянными. Комбинации различных воздействий на электрическую изоляцию изменяются случайным образом. Таким образом, в каждый момент времени комбинация нагрузок на электрическую изоляцию будет различной, что приведет к изменению срабатывания ее ресурса. Правильный учет действующих эксплутационных нагрузок является важной практической задачей.

Все нагрузки, действующие на электрическую изоляцию, подразделяются на:

1) Постоянные. Постоянные нагрузки не изменяются в процессе эксплуатации. При анализе работы электроизоляционной конструкции некоторые нагрузки, мало меняющиеся со временем, можно принимать постоянными.

2) Переменные. Переменной нагрузкой называют такую нагрузку, для которой можно заранее указать ее значение, продолжительность ее действия и момент появления. Характерной особенностью переменной нагрузки является функциональная зависимость ее от времени. Она может быть задана в виде аналитической функции, таблицы или графика.

3) Случайные. Случайной нагрузкой называют такую нагрузку, для которой значение, время действия и момент появления заранее указывать нельзя и можно только с некоторой вероятностью утверждать, что в такой-то момент времени действие определенной нагрузки возможно. При расчете срока службы электрической изоляции, действующие случайные нагрузки заменяют либо постоянными, либо переменными.