Ішкі изоляцияның электрлік беріктігінің кернеудін әсерінің ұзақтығына тәуелділігі.

2-сурет. Ішкі изоляцияның тесілу кернеуінің кернеудің әсер ету ұзақтығына тәуелділігі.

2-суретте ішкі изоляцияға тән тесілу кернеуінің U_тес кернеуді беру ұзақтығына тәуелділігі келтірілген.

Бұл тәуелділіктің күрделі түрі түрлі уақыттар кезінде изоляциядағы тесілуге апарып соқтыратын процестердің физикалық табиғаты әртүрлі болуымен түсіндіріледі.

U_тес тесілу кернеуі кездейсоқ шама, оның өзгеруі орташа квадраттық ауытқумен сипатталады. Бұл тесілудің дамуы процестерінің табиғатымен де, сырттай бірдей изоляциялық конструкциялар арасындағы кездейсоқ ерекшеліктермен де сипатталады.

U_тес=тәуелділігі бірнеше аймақтарға бөліне алады, олардың шектері шамалап белгіленеді.

Аз уақыттар кезінде, яғни микросекунд бірлігінен бірнеше миллисекундқа дейінгі диапазонда изоляцияда таза электрлік тесілу деп аталатын жағдай болуы мүмкін. Бұл кезде күшті электрлік өрістегі электрондар бейтарап молекулалардың иондалуы үшін және электрондар ағының түзуге жеткілікті болатын энергияға ие болады. Электрондар ағынының диэлектриктің молекулаларымен өзара әсерлесуі кезінде бөлініп шығатын энергияның есебінен диэлектриктің өткізгіш канал түзе отырып бұлінуі жүзеге асады.

Ішінде сұйық диэлектриктің үлкен көлемі бар ішкі изоляция үшін >10^-3 болған кезде U_тес-дің біршама төмендеуі байқалуы мүмкін. Бұл -дың артуымен сұйық диэлектриктерде міндетті түрде болатын қоспалық қатты бөлшектердің әсері күштірек байқалатындығының нәтижесінде болады. Мұндай бөлшектердің сұйықтықтарға қарағанда диэлектрлік өтімділігі мейлінше жоғары болады. Сондықтан олардың айналасында сұйықтықтағы кернеудің аздап артуы жүзеге асады, ал ол өз кезегінде U_тес-тін шамасының төмендеуіне апарып соғады. Электрлік өрістің әсерінен қоспалық бөлшектер жоғарғы кернеулі облыстарға орын алмастырады. уақыт неғұрлым көп болса, бөлшектер соғұрлым ұзағырақ орын ауыстырады, соғұрлым олардың ең көп кернеуленген облысының айқындалу ықтималдылығы көбірек болады және сәйкесінше тесілу кернеуі U_тес- төменірек болады.

U_тес=қисығының келесі аймағы - жылулық тесілу облысы. Ол қоршаған ортаның изоляциясының шамасы, қасиеттері және температурасына байланысты ондаған секундтан бастап бірнеше сағаттарға дейінгі аралықты алуы мүмкін.

U_тес=тәуелділігінің соңғы аймағы бірнеше минуттан немесе сағаттан бастап 10-15 не одан көп жылдарға дейінгіуақытқа сәйкес келеді. Бұл облыс изоляцияның электрлік тозу облысы. Тозу процесінің қарқындылығы өте төмен болуы мүмкін, сондықтан изоляцияның ақырындап тесілуге дейін бүлінуіне қажетті уақыт жылдармен есептеле алады.

Әдебиеттер тізімі:

Негізгі:

1. Изоляция установок высокого напряжения Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Москва, Энергоатомиздат.

2. Под общей редакцией проф. Д.В. Разевига. Техника высоких напряжений-М.:Энергия, 1976-480с

Қосымша:

1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.

2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.

3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.

Бақылау сұрақтары:

1. Ішкі изоляциялауда диэлектрлік материалдарды біріктіру немесе құрамалау.

2. Газдық және ваккумдық изоляция.

3. Изоляторлардың негізгі сипаттамасы.

ЛЕКЦИЯ №12. СҰЙЫҚ ЖӘНЕ ҚАТТЫ

ДИЭЛЕКТРИКТЕРДІҢ ТЕСІЛУІ.

Тақырыбы: Сұйық және қатты диэлектриктердің тесілуі.

Жоспары:

1. Сұйық диэлектриктердің тесілуі.

2. Қатты диэлектриктердің тесілуі.

3. Газдық және ваккумдық изоляция.

Сұйық диэлектриктердің тесілуі.

Сұйық диэлектриктердегі тесілу кұбылысы негізінен қоспалардың (судың, газдардың, қатты бөлшектердің) болуына байланысты болады, өйткені аса тазартылған сұйықтарды алу өте қиын.

Сұйық диэлектриктердің тесілуі теориясы максимальды тазартылған сұйықтарға ғана қолданыла алады. Мұндай диэлектриктерде электрлік өрістің кернеуінің жоғарғы мәндері кезінде газдарда да соққылық ионизация құбылысы есебінен болатындағыдай, катодтың бетінен электрондардың атқылап шығуы (суық эмиссия) және молекулалардың ионизациялануы жүзеге асады.

Газдық қоспалары бар сұйық диэлектриктерде тесілу кұбылысы газдық қоспалардың иондалуынан басталады. Жылу түріндегі ионизациялық шығындарды газдық қоспалармен шекарадағы сұйықтықты қыздыру туындатады, ол өз кезегінде қоспаларға жанасатын сұйық диэлектриктердің микрокөлемдерінің вскипаниесіне алып келеді. Газдық қоспалардың көлемі артады, олар өзара бірігіп, электродтар арасында иондалған канал тузеді, олардың бойымен тесілу кезіндегі разряд өтеді.

Сұйық диэлектриктерде судың болуы оның электрлік беріктігін күрт төмендетеді. Электрлік өрістің әсерінен судың молекулалары поляризацияланады, яғни дипольды болады, әраттас ұштарымен бір-біріне тартылады, электродтар арасында өткізгіш шынжырлар түзеді, осылардың бойымен тесілу өтеді.

Қатты белшектер (күйе, талшықтар және басқалар) сұйық диэлектриктердің электрлік беріктігін төмендетеді. Өрістің әсерінен бұл бөлшектер полярлы болған жағдайда не өткізгіш көпіршелер түзеді, не өрісті диэлектриктің ішінде бұрмалайды, яғни оны бірден әртектірек етеді.

Сұйық диэлектриктерді электрлік беріктігін арттыру үшін оны тазалауға ұшыратады. Мысалы, трасформаторлық майдың мұқият тазалағаннан кейінгі электрлік беріктігі 5-6 есеге дейін артады.

Қатты диэлектриктердің тесілуі.

Қатты диэлектриктердің тесілуін төрт түрге бөледі: макроскопиялық біртекті диэлектриктердің электрлік тесілуі; әртекті диэлектриктердің электрлік тесілуі; жылулық (электржылулық) тесілу; электрохимиялық тесілу.

Макроскопиялық біртекті, қатты диэлектриктердің электрлік тесілуі өзінің табиғаты бойынша соққылық ионизация құбылысымен байланысты болатын таза электрондық процесс болып табылады. Біртекті диэлектриктер үшін біртекті және әртекті өрістердің әсерінен тесілу кернеулерінде едәуір айырмашылық болады.

Әртекті диэлектриктердің электрлік тесілуі газдық қоспалары бар диэлектриктерге тән. Біртекті және әртекті өрістер жағдайындағы әртекті диэлектриктердің тесілу кернеулері жоғары болмайды және бір-бірінен аз ерекшеленеді.

Біртекті өрістегі әртекті диэлектриктердің электрлік беріктігі диэлектриктің қалыңдығына және электродтардың ауданына тәуелді болады: электродтардың ауданы мен диэлектриктің қалыңдығы аз болса, өрістің әсерлесу аймағына түсетін бөтен қоспалар да аз болады, осыған байланысты оның электрлік беріктігі жоғары болады. Әркелкі диэлектриктердің электрлік беріктігі температураның белгілі бір мәніне дейін тәуелді болады. Бұл мәннен жоғарылағанда электрлік беріктіктің айтарлықтай төмендеуі байқалады, бұл жылулық тесілу механизмінің байқалатынын білдіреді.

Жылулық тесілу диэлектрикте бөлінетін жылудың мөлшері диэлектрлік шығындардың салдарынан жылудың мөлшерін арттырған кезде пайда болады. Ол диэлектрикпен сыртқы ортаға жайыла алады. Бұл кезде жылулық тепе-тендік бұзылады және процесс көшкіштүріндегі сипатқа ие болады, өйткені қатты диэлектриктегі диэлектрлік шығындар әдеттегідей температураның өсуімен күрт артады. Жылулық тесілу құбылысы балқу, көмірлену температурасына дейін электрлік өрісте материалдың қызуына жалғасады.

Электрохимиялық тесілу жоғарғы температуралар және жоғарғы ауаның ылғалдылығы кезінде айтарлықтай маңызға ие болады. Ол материалда изоляцияның кедергісінің азаюымен байланысты болатын қайтымсыз процестер (изоляцияның электрохимиялық тозуы) күшейген кезде, теменгі жиілікті тұрақты ток кезінде де, сонымен қатар айнымалы ток кезінде де байқалады.

Электрохимиялық тесілу көбінесе электрод материалына байланысты болады. Мысалы, керамикаға диффундирленуге қабілетті күміс электродтар оның тесілу кернеуін төмендетеді.

Электрохимиялық тесілу бейорганикалық материалдармен қатар органикалық материалдарда да байқалады.

Газдық және ваккумдық изоляция.

Газдық изоляцияны қолдану қатты және сүйық диэлектриктермен салыстырғанда мынадай бірқатар артықшылықтарға ие:

- газдық изоляция төмен диэлектрлік шығынмен ерекшеленеді;

- эксплуатация процесінде өзінің қасиеттерін іс жүзінде өзгертпейді;

- оны қолдану конструкция массасының күрт төмендеуіне алып келеді;

- кондырғының конструкциясы өртке қауіпсіз болады.

Қазіргі уақытта изоляция ретінде ауа, азот және алтыфторлы күкірт (SF6) немесе элегаз қолданылады. Олардың ішіндегі электрлікі ең берігі элегаз, оның беріктігі азот мен ауаның беріктігінен 2,5 есе асып түседі. Қысымды арттыру кезінде элегаздың электрлік беріктігі қысымға пропорционалды өседі және ол сұйық және кейбір қатты диэлектриктердің электрлік беріктігінен жоғары апады.

Элегаз жақсы оқшаулағыш қана емес, сонымен қатар ол жақсы доғаны сөндіргіш орта болып табылады. Элегаздағы токтың өшуі ауадағыға қарағанда 10 есеге артық. Егер элегазда доғаның өшуінен кейінгі электрлік беріктіктің қайта қалпына келу жылдамдығының ауадағыға қарағанда бір саты жоғары екендігін ескеретін болсақ, онда бұдан элегаздагы өшіп қалу куатының ауадағыға қарағанда 100 есеге жуық артық екендігін білуге болады. Осы себепті элегазды ажыратқыштар ауалы ажыратқыштармен бэсекелесуде.

Бірнеше атмосфералық артық кысым кезінде ауа негізінен 35 кв-қа дейінгі кернеулерне арналған үлгілік конденсаторларда қолданылады. Ауаның органикалық қолданылуы ауадағы бірен-сарандық разрядтар кезінде металдардың коррозиясын тудырып және қатты диэлектриктердің бүлінуіне алып келетін озон түзілетіндігімен байланысты.

Азот және элегаз конденсаторларды, трансформаторларды, кабельдерді және герметикалық таратқыш құрылғыларды изоляциялау үшін қолданылады.

Вакуумды изоляциялы конструкциялардағы разрядтың пайда болуы тек электродтардағы процестермен ғана байланысты. Вакуумды изоляция вакуум жұмысшы орта кызметін аткаратын кұрылғылар мен приборларда қолданылады. Бұлар - тездеткіштер, ғарыштық козғалтқыштар, электростатикалық сепараторлар, электрвакуумды приборлар. Вакуумдық изоляция сонымен қатар 20-50 кВ-ты конденсаторларда, ажыратықштарда, вакуумды разрядтаушыларда және реледе қолданылады.

Вакуумды изоляцияның кемшілігі жоғарғы вакуумды алудың қиындығы және токжүретін бөліктерін технологиялық өңдеудің күрделілігі болып табылады.

Әдебиеттер тізімі:

Негізгі:

1. Техника высоких напряжений: Учеб. по направлению 650900 «Электрэнергетика» и специальности «Высоковольт. Электроэнергетика и электотехника» И.М. Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова; под общ. ред. Г.С. Кучинского.-СПб.:Энергоатомиздат. С.-Петерб. отд-ние, 2003.

2. 125 вопросов и ответов по ЭТМ и ТВН: Учеб. пособие В.В. Егоров, А.А. Смирнов; Петерб. гос. ун-т путей сообщ. М-ва путей сообщ. Рос. Федерации (ПГУПС - ЛИИЖТ) СПб.: Петерб. гос. ун-т путей сообщ., 2003

Қосымша:

1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.

2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.

3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.

Бақылау сұрақтары:

1. Газды аралықтың вольтамперлік сипаттамасы.

2. Қатты диэлектриктердегі электрлік процестер.

3. Қатты диэлектрикті изоляция.

ЛЕКЦИЯ № 13. ІШКІ ОҚШАУЛАМАНЫҢ ДИЭЛЕКТРИК

БЕРІКТІГІНІҢ ӨЗГЕРУІ.