Механизм развития разряда по загрязненной и увлажненной поверхности.  

Опорные точки дуги располагаются на мокрых участках (по краям подсушенной зоны)

ВАХ дуги, горящей на открытом воздухе подчиняется закону:  (1),

Ед - средняя напряженность, I-ток дуги, a,n - некоторые постоянные.

Возьмем гладкий цилиндрический изолятор: (2)

Вычислим сопротивления изолятора, у которого часть поверхности зашунтирована дугой:

, (3)

(4),          ; (5)             (6)

Подсушенная зона имеет вид кольца, если  , то из (4) следует R>Rп.

Ток протекающий по поверхности изолятора:   уменьшается.

Опорные точки дуги перемещаются по краям подсушенной зоны. Из-за высокой температуры опорных точек ширина подсушенной зоны увеличивается вдоль оси изоляторов. С увеличением ширины подсушенной зоны сопротивление из (4) увеличивается, а ток уменьшается, поэтому тепловыделение на поверхности изолятора снижается и при некоторой длине дуги подсушенная зона увлажняется →дуга гаснет и процесс повторяется сначала. Такой процесс перемещающихся дужек на поверхности изоляторов является нормальным режимом. Наличие дужек говорит о том, что нужно промыть изолятор.

Если ,то при возникновении дуги сопротивление изолятора уменьшается, ток возрастает, дуга удлиняется.  (7) - условие перекрытия гладкого цилиндрического изолятора. Подставив (5) и(6) в (7) можно получить:  (8).

Можно получить предельный ток перекрытия изолятора:   (9)

(9) - предельный ток (min значение) по поверхности, при котором происходит перекрытие. Используя значение предельного тока можно аналитически вычислить характеристики гладкого цилиндрического изолятора:

1) влагоразрядное U (U_вр)

2) влагоразрядное Е (Е_вр)

(10),    (9).

как видно из выражений (9) и (10) , характеристики зависят от d, они убывают с его увеличением, как показывают расчеты и эксперименты при d<4 см, влагоразрядные характеристики еще велики, с точки зрения приемлимых механических характеристик требуется существенно увеличить d, но влагоразрядная напряженность уменьшится на столько сильно, что создать изоляционную конструкцию будет сложно, поэтому приходится использовать ребра.

 

 

 16. Ребристые изоляторы

Для обеспечения повышения U_вр и Е_вр изоляторы снабжают ребрами, основное назначение которых состоит в увеличении поверхностного сопротивления приходящегося на единицу строительной высоты.

 

Рассмотрим влияние ребер на эл. характеристик изоляторов, считая что одинакова для всех участков изолятора:

; (1)

 

произведем замену переменных и в кач-ве переменной возьмем d(l)

; (2)

тогда ; (3)        из (3)   . (4)

 

Новые пределы интегрирования: нижний предел:d₁; верхний предел:d₂

(5)           

 

(6).

Пусть изолятор имеет m ребер. У ребристого изолятора I_пр определяется меньшим диаметром d₁, т.к в этом случае при движении дуги шунтируется две поверхности ребра и стержень( участок b).

(7);

вынесем за скобки: ;

 

(8).               

 

Вывод : >  в k раз.

Найдем для ребристого изолятора: (9);

- коэф-т использования высоты изоляционной конструкции. Характеризует развитость реберной поверхности.

Для того чтобы улучшить влагоразрядные хар-ки ребристого изолятора нужно:

-уменьшать d1 и увеличивать d2

-уменьшать с

-уменьшать с/d1

-увеличивать d2/d1

 

 

17. Разряд в жидких и твердых диэлектриках. Эл. характеристики внутренней изоляции

 

Диэлектрические жидкости принято классифицировать по их природе происхождения и степени очистки. Наиболее широкое применение в качестве изоляции нашли нефтяные (минеральные) масла (трансформаторное, кабельное, конденсаторное), а также хлорированные углеводороды(трихлордифенил, пентахлордифенил) и кремнийорганические синтетические жидкости(силикон).

       Жидкие диэлектрик многими своими свойствами похожи на твердые (теплоемкость, а также вязкость, которая уменьшается с увеличением температуры). Однако есть и различия: у твердых диэлектриков есть дальний порядок. Внутренняя структура твердого диэлектрика повторяется в объеме на неограниченном расстоянии (кристаллическая решетка) У жидких существует ближний порядок, т.е их структура повторяется в близких молекулярных состояниях.

       По степени очистки:

1) химически чистые жидкие диэлектрики. Однородные жидкости получить и хранить которые сложно и дорого. В технике не применяются.

2)  технически чистые жидкие диэлектрики. Используются в технике как изоляция. Содержат примеси, которые определяют свойства изоляции.

В зависимости от ε_р =ε /ε ₀ жидкие диэлектрики делятся на 2 класса:

1) неполярные если 2 ≤ ε_р ≤ 2.5 (минеральные масла, кремнийорганические жидкости)

2) полярные 3 ≤ ε_р ≤ 6, (хлорированные углеводороды)

       Удельная объемная проводимость (γ) химически чистых жидких диэлектриков достигает величины 10^-16 См/м, а технически чистых жидких диэлектриков достигает величины 10^-11 -10^-13 См/м;

       3 процесса определяющих наличие проводимости в жидких диэлектриках

1) Ионная проводимость – обусловлена перемещением ионов, которые образуются в результате диссоциации молекул основной жидкости и примесей.

2) Катафоретическая – обусловлена перемещением заряженных коллоидных частиц в жидких диэлектриках.

3) Электронная проводимость – обусловлена перемещением электронов возникающих в жидких диэлектриках вследствие ионизационных процессов.

           

Ионная проводимость

Всякая жидкость в той или иной степени диссоциирована и содержит определенное кол-во ионов в единице объема при заданных условиях. При отсутствии внешнего поля ионы и молекулы движутся хаотично. Они колеблются около некоторых центров равновесия согласно уравнению Планка hn=kT. При наличии эл. поля заряженные частицы начинают перемещаться вдоль силовых линий. При этом удельная объемная проводимость ; где А, В – константы независящие от температуры и являются характеристиками данной жидкости. Поскольку удельная объемная проводимость γ зависит от числа ионов, которые в свою очередь зависят от степени диссоциации, то ионная проводимость полярных жидких диэлектриков на несколько порядков выше, чем неполярных. Ионная проводимость также зависит и от напряженности эл. поля, которая влияет на подвижность ионов в сильных электрических полях (Е>100 кB/cм).