Kas yra dielektrinis stipris?
Fizinė prasmė
Elektrinio lauko stipris didėja didėjant įtampai tarp laidininkų, tai gali būti kondensatoriaus plokštelė arba kabelio šerdis (individualioje apvijoje), tam tikru momentu įvyksta izoliacijos gedimas. Vertė, apibūdinanti įtampą skilimo metu, vadinama elektriniu stiprumu ir nustatoma pagal formulę:
čia: U yra įtampa tarp laidininkų, d yra dielektriko storis.
Dielektrinis stipris matuojamas kV / mm (kV / cm). Ši formulė galioja plokščiams laidininkams (juostų ar plokštelių pavidalu) su vienodu izoliacijos sluoksniu tarp jų, pavyzdžiui, popieriniame kondensatoriuje.
Trumpas sujungimas elektros prietaisuose ir kabeliuose atsiranda būtent dėl izoliacijos sugedimo, šiuo metu kyla elektros lankas. Todėl dielektrinis stipris yra viena iš svarbiausių izoliacijos savybių. Elektros įrenginių ir elektros įrenginių, kurių įtampa yra 1 - 750 kV, izoliacijos elektrinio stiprumo reikalavimai yra aprašyti GOST 55195-2012 ir GOST 55192-2012 (elektrinio stiprumo bandymo metodai montavimo vietoje).
Suskirstymo tipai
Vienarūšiuose dielektrikuose išskiriami keli skilimo tipai - elektrinis ir šiluminis. Taip pat egzistuoja jonizacija skilimas, kuris yra dujų intarpų jonizacijos kietoje dielektrike pasekmė. Dielektrinis stipris labai priklauso nuo lauko heterogeniškumo ir dujų jonizacijos procesų (intensyvumo ir pobūdžio) ar kitų cheminių medžiagų pokyčių. Tai lemia, kad tos pačios medžiagos gedimas įvyksta esant skirtingoms įtampoms. Todėl gedimo įtampa nustatoma pagal vidutinę vertę pagal daugybės bandymų rezultatus. Dujų elektrinio stiprio priklausomybė nuo tankio (slėgio) ir dujų sluoksnio storio išreiškiama Pascheno įstatymu: Uir tt= f (pA)
Dujos ir izoliacija
Atrodo, kaip yra susijusios dujų jonizacija ir elektros įrangos izoliacija? Dujos ir elektra yra sujungtos artimiausiu būdu, nes tai yra puikus dielektrikas.Todėl aukštos įtampos įrenginiams izoliuoti naudojama dujų terpė.
Kaip dielektrikas: oras, azotas ir dujos. „Elegaz“ yra sieros heksafluoridas, perspektyviausia medžiaga pagal elektros izoliaciją. Aukštosios įtampos elektros energijai paskirstyti ir priimti naudojama daugiau kaip 100 kV (elektrinių išvežimas, elektros energijos priėmimas dideliuose miestuose ir pan.), Sukomplektuoti skirstomieji įrenginiai (GIS).
Pagrindinė SF6 dujų naudojimo sritis yra būtent skirstomieji įrenginiai. Dujos, ne tik naudojamos kaip elektros izoliacija, gali atsirasti eksploatuojant alyva užpildytus kabelius (arba kabelius su impregnuota popierine izoliacija). Kadangi ciklinis kabelio šildymas ir aušinimas atsiranda dėl skirtingo dydžio įtampos praleidimo.
Terminas „terminis blogėjimas“ taikomas kabeliams su impregnuota popierine izoliacija. Celiuliozės pirolizės metu susidaro vandenilis, metanas, anglies dioksidas ir anglies monoksidas. Senstant izoliacijai, susidariusios dujinės formacijos (padidėjus įtampai) sukelia jonizacijos procesą. Vien dėl jonizacijos reiškinių maitinimo kabeliai su izoliacija, pagaminta iš aliejiniu būdu įmirkyto popieriaus (su klampiu impregnavimu), naudojami elektros linijose, kurių įtampa yra iki 35 kV, ir vis mažiau naudojama šiuolaikinėje energijoje.
Dielektrinio stiprumo sumažėjimo priežastys
Neigiamą poveikį izoliacijos dielektriniam stiprumui daro kintama įtampa ir temperatūra. Esant kintamai įtampai, tai yra, įtampa, kuri kartas nuo karto keičiasi, pavyzdžiui, jėgainė išleidžia 220 kV į liniją, dėl techninio gedimo ar suplanuoto remonto, įtampos vertė sumažėja iki 110 kV, po remonto - vėl 220 kV. Tai kintama įtampa, tai yra, keičiasi per tam tikrą laiką. Kintamoji įtampa yra gana dažna. Vidutinė šios įtampos vertė nustatoma pagal grafiką:
Arba nustatoma pagal formulę:
Kabelio šildymo temperatūra dėl elektros srovės srauto žymiai sumažina laidininko tarnavimo laiką (įvyksta vadinamasis izoliacijos senėjimas). Skilimo intensyvumo priklausomybė skirtingose temperatūrose parodyta diagramoje:
Maitinimo kabelių elektrinis stipris
Labiausiai reikliausia elektros stiprumo pramonė, ko gero, yra kabelių gaminiai. Pagrindinis energetikos inžinerijoje naudojamų kabelių tipas (skirtas iki 500 kV vardinei įtampai) yra aliejumi užpildyti popieriaus izoliuoti kabeliai.
Be to, kuo didesnė vardinė įtampa, kuriai jie yra skirti, tuo didesnė kabelio masė. Aliejus naudojamas kaip impregnavimas, ištuštintas ir mažo klampumo (MN-3, MN-4 ir jo analogai). Padidėjęs alyvos slėgis padidina aliejinio popieriaus izoliacijos dielektrinį stiprumą. Kabeliai, kurių slėgis yra 10–15 atmosferų, naudojami esant dideliam įtempimui, stiprio vertė siekia 15 kV / mm.
Pastaraisiais metais alyva užpildytus kabelius pakeitė kryžminiai polietileno kabeliai (SPE kabeliai). Jie yra lengvesni, lengviau valdomi, o tarnavimo laikas yra tas pats. Be to, SPE nėra tokie jautrūs temperatūros pokyčiams ir jiems nereikia papildomos įrangos, tokios kaip alyvos kompensavimo rezervuarai (norint kompensuoti alyvos perteklių esant skirtingiems slėgiams). Skersai susietus polietileno kabelius yra daug lengviau montuoti, galus ir jungtis lengviau prižiūrėti.
Visas pasaulis kuria SPE kabelius (XLPE kabelius), dėl to tokie laidininkai jau yra pastebimai geresni nei alyva užpildyti kabeliai:
Vienintelis SPE trūkumas yra intensyvus senėjimas, tačiau daugybė visų pasaulio gamintojų tyrimų sulėtino šį procesą. Vadinamieji trišakiai nebėra izoliacijos suirimo priežastys.Energijos suvartojimo augimas šiuolaikiniame pasaulyje skatina ne tik elektros energijos šaltinių, bet ir kabelių gaminių bei skirstomųjų įrenginių plėtrą. Energetikos srityje pagrindinis dėmesys skiriamas izoliacijos elektrinio stiprumo tyrimams.
Susijusios medžiagos:
Įkeliama ...
