Mi az dielektromos szilárdság?
Fizikai jelentés
Az elektromos térerősség a vezetékek közötti feszültség növekedésével növekszik, lehet egy kondenzátor lemez vagy kábelmag (egy egyedi tekercsen), egy ponton szigetelés megszakad. A meghibásodás pillanatában a feszültséget jellemző értéket elektromos szilárdságnak nevezzük, és az alábbi képlet határozza meg:
itt: U a vezetékek közötti feszültség, d a dielektrikum vastagsága.
Az dielektromos szilárdságot kV / mm-ben (kV / cm) mérik. Ez a képlet érvényes sík vezetékekre (szalagok vagy lemezek formájában), amelyek között egységes szigetelési réteg van, például egy papírkondenzátorban.
Rövidzárlat az elektromos készülékekben és a kábelekben éppen a szigetelés meghibásodása miatt fordul elő, ebben a pillanatban merül fel elektromos ív. Ezért a dielektromos szilárdság a szigetelés egyik legfontosabb jellemzője. Az 1–750 kV feszültségű elektromos berendezések és elektromos berendezések szigetelésének dielektromos szilárdságára vonatkozó követelményeket a GOST 55195-2012 és a GOST 55192-2012 (a villamos szilárdság vizsgálati módszerei a telepítési helyszínen) írják le.
A bontás típusai
A homogén dielektrikában a bontás több típusa különbözik egymástól - elektromos és termikus. Ez is létezik ionizálás bomlás, amely a szilárd dielektrikumban lévő gáz zárványok ionizációjának következménye. A dielektromos szilárdság nagymértékben függ a terek heterogenitásától és a gázionizációs folyamatok (intenzitás és természet) vagy az anyag más kémiai változásainak előfordulásától. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy ugyanazon anyag lebontása különböző feszültségeken történik. Ezért a lebontási feszültséget az átlagérték határozza meg számos vizsgálat eredménye alapján. A gáz elektromos szilárdságának a sűrűségtől (nyomás) és a gázréteg vastagságától való függését a Paschen-törvény fejezi ki: Ustb.= f (pA)
Gáz és szigetelés
Úgy tűnik, hogy hogyan kapcsolódik a gázok ionizálása és az elektromos berendezések szigetelése? A gázt és az elektromosságot a legközelebb kell kötni, mert kiváló dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik.Ezért gázközeget használnak a nagyfeszültségű berendezések izolálására.
Dielektromos anyagként: levegő, nitrogén és gáz. Az Elegaz kén-hexafluorid, a legígéretesebb anyag az elektromos szigetelés szempontjából. A nagyfeszültségű, több mint 100 kV-os villamosenergia-elosztás és -fogadás (erőművek eltávolítása, villamosenergia-fogadás nagyvárosokban és így tovább), teljes kapcsolóberendezésekkel történik.
Az SF6 gáz fő alkalmazási területe éppen a kapcsolóberendezés. Az olajjal töltött kábelek (vagy impregnált papírszigeteléssel rendelkező kábelek) működése során a gáz az elektromos szigetelésen kívül felhasználható. Mivel a kábel ciklikus fűtése és hűtése különböző méretű feszültség áthaladásának következménye.
A „termikus lebomlás” kifejezés impregnált papírszigeteléssel ellátott kábelekre vonatkozik. A cellulóz pirolízise hidrogént, metánt, szén-dioxidot és szén-monoxidot eredményez. A szigetelés öregedése során a keletkező gázképződések (megnövekedett feszültséggel) a szigetelés ionizációs bontását okozhatják. Csak az ionizációs jelenségek miatt az olajjal átitatott (viszkózus impregnálású) papírból készült szigetelésű tápkábeleket 35 kV-ig terjedő feszültségvezetékekben használják, és egyre kevesebbet használnak a modern energiaellátásban.
Az dielektromos szilárdság csökkenésének okai
A szigetelés dielektromos szilárdságára a váltakozó feszültség és hőmérséklet hatással van a leginkább. Váltakozó feszültséggel, vagyis olyan feszültséggel, amely időről időre változik, például az erőmű műszaki meghibásodás vagy tervezett javítás miatt 220 kV-ot bocsát ki a vonalra, a feszültség értékét 110 kV-ra csökkenti, a javítás után újra 220 kV-ra vált. Ez egy váltakozó feszültség, azaz változik egy bizonyos ideig. A váltakozó feszültség nagyon gyakori. Ennek a feszültségnek az átlagos értékét a grafikon segítségével kell meghatározni:
Vagy a következő képlet határozza meg:
A kábel melegítési hőmérséklete az elektromos áram áramlása miatt jelentősen csökkenti a vezető élettartamát (a szigetelés úgynevezett öregedése következik be). A bomlási intenzitás függőségét különböző hőmérsékleteken az ábra mutatja:
A tápkábelek elektromos szilárdsága
A legigényesebb villamos szilárdsági ipar valószínűleg a kábeltermékek. Az energetikában használt fő kábelek típusa (500 kV névleges feszültségre tervezték) olajjal töltött, papírral szigetelt kábelek.
Sőt, minél nagyobb a névleges feszültség, amelyre tervezték, annál nagyobb a kábel súlya. Az olajat impregnáláshoz gáztalanítják és alacsony viszkozitásúak (MN-3, MN-4 és analógjai). Az olajnyomás növekedése az olaj-papír szigetelés dielektromos szilárdságának növekedéséhez vezet. 10-15 atmoszféra nyomású kábeleket használnak nagy feszültségnél, az erősségi érték eléri a 15 kV / mm-t.
Az utóbbi években az olajjal töltött kábeleket keresztkötésű polietilén kábelek (SPE kábelek) váltották fel. Könnyebbek, könnyebben kezelhetők, és az élettartamuk megegyezik. Ezenkívül az SPE-k nem annyira érzékenyek a hőmérsékleti változásokra, és nem igényelnek kiegészítő berendezéseket, például olajkompenzáló tartályokat (a különféle nyomásokon fellépő olajfelesleg kompenzálására). A térhálósított polietilén kábelek sokkal könnyebben felszerelhetők, a csatlakozók és a csatlakozók karbantartása könnyebb.
Az egész világ fejleszti az SPE-kábeleket (XLPE-kábeleket), ami ahhoz vezetett, hogy az ilyen vezetők paraméterei már észrevehetően jobbak, mint az olajjal töltött kábelek:
Az SPE egyetlen hátránya az intenzív öregedés, azonban a világ minden gyártójának számos tanulmánya lelassította ezt a folyamatot. Az úgynevezett áttörések már nem okozzák a szigetelés lebontását.Az energiafogyasztás növekedése a modern világban nemcsak az áramforrások fejlesztését, hanem a kábeltermékek és a kapcsolóberendezések fejlesztését is serkenti. A hőszigetelés elektromos szilárdságának vizsgálata a fő hangsúly.
Kapcsolódó anyagok:
Betöltés...
