ما هي قوة عازل؟
المعنى المادي
تزداد قوة المجال الكهربائي مع زيادة الجهد بين الموصلات ، ويمكن أن تكون لوحة مكثف أو قلب كابل (في لف فردي) ، في وقت ما يحدث انهيار العزل. القيمة التي تميز التوتر في وقت الانهيار تسمى القوة الكهربائية ويتم تحديدها بواسطة الصيغة:
هنا: U هو الجهد بين الموصلات ، d هو سمك عازل.
يتم قياس قوة عازل في كيلو فولت / مم (كيلو فولت / سم). هذه الصيغة صالحة للموصلات المسطحة (على شكل شرائط أو لوحات) مع طبقة موحدة من العزل بينهما ، على سبيل المثال ، في مكثف ورق.
دائرة مقصورة في الأجهزة الكهربائية والكابلات تحدث على وجه التحديد بسبب انهيار العزل ، في هذه اللحظة ينشأ القوس الكهربائي. لذلك ، تعد قوة العزل الكهربائي من أهم خصائص العزل. تم وصف متطلبات القوة الكهربائية لعزل المعدات الكهربائية والتركيبات الكهربائية بجهد يتراوح من 1 إلى 750 كيلو فولت في GOST 55195-2012 و GOST 55192-2012 (طرق اختبار القوة الكهربائية في موقع التركيب).
أنواع الانهيار
في العوازل المتجانسة ، تتميز عدة أنواع من الانهيار - كهربائي و حراري. موجود أيضا التأين الانهيار ، وهو نتيجة لتأين شوائب الغاز في عازل صلب. تعتمد قوة العزل الكهربائي إلى حد كبير على عدم التجانس الميداني وحدوث عمليات تأين الغاز (الكثافة والطبيعة) أو التغيرات الكيميائية الأخرى في المادة. هذا يؤدي إلى حقيقة أن الانهيار في نفس المادة يحدث بفولتية مختلفة. لذلك ، يتم تحديد جهد الانهيار بمتوسط القيمة وفقًا لنتائج العديد من الاختبارات. اعتماد قوة الغاز الكهربائية على كثافة (الضغط) وسمك طبقة الغاز يتم التعبير عنه بواسطة قانون باشين: Uإلخ= f (pA)
الغاز والعزل
يبدو ، كيف يرتبط تأين الغازات وعزل المعدات الكهربائية؟ يتم توصيل الغاز والكهرباء في أقرب طريقة ، لأنه عازل ممتاز.وبالتالي ، يتم استخدام وسط غاز لعزل المعدات ذات الجهد العالي.
كما تستخدم عازلة: الهواء والنيتروجين والغاز. اليغاز هي سادس فلوريد الكبريت ، وهو أكثر المواد الواعدة من حيث العزل الكهربائي. لتوزيع واستقبال الكهرباء ذات الجهد العالي ، يتم استخدام أكثر من 100 كيلو فولت (إزالة محطات الطاقة ، واستقبال الكهرباء في المدن الكبيرة ، وما إلى ذلك) ، مفاتيح كهربائية كاملة (GIS).
المجال الرئيسي لتطبيق غاز SF6 هو بالتحديد المفاتيح الكهربائية. يمكن أن يحدث الغاز ، بالإضافة إلى استخدامه كعزل كهربائي ، أثناء تشغيل الكابلات المملوءة بالزيت (أو الكابلات ذات العزل الورقي المشرب). نظرًا لأن التسخين والتبريد الدوري للكابل يحدث نتيجة مرور الجهد بأحجام مختلفة.
ينطبق مصطلح "التحلل الحراري" على الكابلات ذات العزل الورقي المشرب. ينتج الانحلال الحراري للسليلوز الهيدروجين والميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون. أثناء عملية الشيخوخة للعزل ، تتسبب تكوينات الغاز الناتجة (عند الجهد العالي) في انهيار التأين للعزل. فقط بسبب ظواهر التأين ، يتم استخدام كابلات الطاقة مع العزل المصنوع من الورق المنقوع بالزيت (مع التشريب اللزج) في خطوط الكهرباء بجهد يصل إلى 35 كيلو فولت وتستخدم أقل وأقل في الطاقة الحديثة.
أسباب انخفاض قوة عازل
يتم التأثير الأكثر سلبية على القوة العازلة للعزل عن طريق الجهد ودرجة الحرارة بالتناوب. مع الجهد المتناوب ، أي الجهد الذي يتغير من وقت لآخر ، على سبيل المثال ، تصدر محطة الطاقة 220 كيلو فولت للخط ، بسبب عطل فني أو إصلاح مجدول ، يتم تقليل قيمة الجهد إلى 110 كيلو فولت ، بعد الإصلاح يصبح 220 كيلو فولت مرة أخرى. هذا جهد متناوب ، أي يتغير خلال فترة زمنية معينة. الجهد المتناوب شائع جدًا. يتم تحديد متوسط قيمة هذا الجهد باستخدام الرسم البياني:
أو يتم تحديده بواسطة الصيغة:
إن درجة حرارة التسخين للكابل ، بسبب تدفق التيار الكهربائي ، تقلل بشكل كبير من عمر خدمة الموصل (يحدث ما يسمى الشيخوخة للعزل). يظهر اعتماد شدة الانهيار عند درجات حرارة مختلفة في الرسم البياني:
القوة الكهربائية لكابلات الطاقة
ربما تكون صناعة الكابلات الكهربائية الأكثر تطلبًا هي منتجات الكابلات. النوع الرئيسي من الكابلات المستخدمة في هندسة الطاقة (المصمم للجهد المقنن حتى 500 كيلو فولت) هو الكابلات المعزولة بالورق المعبأة بالزيت.
علاوة على ذلك ، كلما زاد الجهد المقنن الذي تم تصميمه من أجله ، زاد وزن الكابل. يتم استخدام الزيت كمشحم منزوع اللزوجة ومنخفض اللزوجة (MN-3 ، MN-4 ونظائرها). تؤدي زيادة ضغط الزيت إلى زيادة القوة العازلة لعزل الورق الزيتي. يتم استخدام الكابلات ذات الضغط من 10-15 جوًا عند التوتر العالي ، تصل قيمة القوة إلى 15 كيلو فولت / مم.
في السنوات الأخيرة ، تم استبدال الكابلات المملوءة بالنفط بكابلات البولي إيثيلين المتصالبة (كابلات SPE). فهي أخف وزنا وأسهل في التشغيل ، وعمر الخدمة هو نفسه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن SPEs ليست حساسة للغاية لتغيرات درجة الحرارة ولا تحتاج إلى معدات إضافية ، مثل خزانات تعويض الزيت (للتعويض عن الزيت الزائد عند ضغوط مختلفة). تعتبر كابلات البولي إيثيلين المتصالبة أسهل بكثير في التركيب ، كما يسهل الحفاظ على النهايات والوصلات.
يقوم العالم كله بتطوير كابلات SPE (كابلات XLPE) ، وقد أدى ذلك إلى حقيقة أن هذه الموصلات بالفعل أفضل بشكل ملحوظ في معلماتها من الكابلات المملوءة بالنفط:
العيب الوحيد في SPE هو الشيخوخة المكثفة ، ولكن العديد من الدراسات لجميع الشركات المصنعة في العالم أبطأت هذه العملية. لم يعد ما يسمى بالفرز أسباب انهيار العزل.إن نمو استهلاك الطاقة في العالم الحديث لا يحفز تطوير مصادر الكهرباء فحسب ، بل أيضًا منتجات الكابلات والمفاتيح الكهربائية. دراسات القوة الكهربائية للعزل هي التركيز الرئيسي في هندسة الطاقة.
مواد ذات صلة:
جار التحميل...
