Разряды в воздушном промежутке при импульсном напряжении

Электрическое оборудование подвергается воздействию импульсного напряжения при атмосферных и внутренних перенапряжениях. Электрические импульсы имеют очень короткий фронт (участок возрастания напряжения) и относительно большую длительность и амплитуду.

При импульсном напряжении формирование самостоятельного разряда начинается при  (рис. 1.14) с появлением в момент времени  эффективного электрона (способного образовать лавину).  называют статистическим временем запаздывания, которое является случайной величиной. При импульсном напряжении, чтобы сформировался самостоятельный разряд необходимо определенное время для формирования потока лавин электронов , которое также является статистической величиной. Таким образом, для формирования разряда необходимо время . При этом  называют временем запаздывания разряда.

Если длительность импульса  – пробоя не будет, хотя при длительном воздействии напряжения такой величины пробой возможен.

Зависимость максимального напряжения разряда от времени действия импульса называется вольт-секундной характеристикой изоляции  (ВСХ).

Для характеристики импульсной прочности изоляции используют стандартный импульс (рис. 1.15). Стандартные импульсы характеризуются длительностью фронта импульса  и длительностью импульса . Для грозовых перенапряжений = 1,2 мкс и = 50 мкс, для внутренних – соответственно 250 и 2500 мкс.

ВСХ изоляционных промежутков зависит от степени неоднородности поля (рис. 1.16). Для однородных и слобонеоднородных полей ВСХ почти параллельна оси времени. Для промежутков с резконеоднородным полем ВСХ имеет большую кривизну. Это объясняется тем, что в однородном поле время разряда определяется в основном временем статистического запаздывания. В резконеоднородных полях время статистического запаздывания невелико, т.к. образование эффективных электронов происходит вблизи электрода с малым радиусом кривизны еще до напряжения пробоя. Это свойство однородного поля используется для измерения напряжения с помощью шаровых разрядников.

ВСХ используются для координации изоляции. Для защиты изоляции от перенапряжений включают ограничители перенапряжений (ОПН) или разрядники, ВСХ которых должна лежать ниже ВСХ изоляции.

На практике построение вольт-секундных характеристик трудоемко, поэтому вместо них пользуются 50 %-ным разрядным напряжением . Это напряжение ненамного превышает минимальное импульсное разрядное напряжение и соответствует горизонтальному участку ВСХ и времени разряда 6–10 мкс.

В неоднородных полях разрядное импульсное напряжение значительно больше, чем при переменном напряжении 50 Гц. Отношение  называется коэффициентом импульса .  для однородного поля и  для практических изоляционных промежутков.

Самые низкие разрядные напряжения имеют промежутки стержень плоскость

,                                  (1.23)

где  – расстояние между электродами, см.

Вместе с  используется разрядное напряжение при времени разряда 2–3 мкс.