Apakah kekuatan dielektrik?
Makna fizikal
Kekuatan medan elektrik meningkat dengan meningkatnya voltan antara konduktor, ia boleh menjadi plat kapasitor atau teras kabel (dalam penggulungan individu), pada suatu ketika berlaku kerosakan penebat. Nilai yang mencirikan ketegangan pada masa kerosakan disebut kekuatan elektrik dan ditentukan oleh formula:
di sini: U ialah voltan antara konduktor, d adalah ketebalan dielektrik.
Kekuatan dielektrik diukur dalam kV / mm (kV / cm). Rumus ini berlaku untuk konduktor rata (dalam bentuk pita atau plat) dengan lapisan penebat yang seragam di antara mereka, seperti, misalnya, dalam kapasitor kertas.
Litar pintas dalam peralatan elektrik dan kabel berlaku tepat kerana kerosakan penebat, pada masa ini timbul arka elektrik. Oleh itu, kekuatan dielektrik adalah salah satu ciri penebat yang paling penting. Keperluan untuk kekuatan dielektrik penebat peralatan elektrik dan pemasangan elektrik dengan voltan 1 - 750 kV dijelaskan dalam GOST 55195-2012 dan GOST 55192-2012 (kaedah untuk menguji kekuatan elektrik di lokasi pemasangan).
Jenis Pecahan
Dalam dielektrik homogen, beberapa jenis pemecahan dibezakan - elektrik dan termal. Juga ada pengionan kerosakan, yang merupakan akibat daripada pengionan kemasukan gas dalam pepejal dielektrik. Kekuatan elektrik dielektrik, dalam banyak aspek, bergantung pada ketidaksamaan lapangan dan berlakunya proses pengionan gas (intensiti dan sifat) atau perubahan kimia lain dalam bahan. Ini membawa kepada kenyataan bahawa kerosakan dalam bahan yang sama berlaku pada voltan yang berbeza. Oleh itu, voltan kerosakan ditentukan oleh nilai purata mengikut hasil banyak ujian. Ketergantungan kekuatan elektrik gas pada ketumpatan (tekanan) dan ketebalan lapisan gas dinyatakan oleh undang-undang Paschen: Upr= f (pA)
Gas dan penebat
Nampaknya, bagaimana pengionan gas dan penebat peralatan elektrik disambungkan? Gas dan elektrik dihubungkan dengan cara terdekat, kerana ia adalah dielektrik yang sangat baik.Oleh itu, medium gas digunakan untuk mengasingkan peralatan voltan tinggi.
Seperti dielektrik yang digunakan: udara, nitrogen dan gas. Elegaz adalah sulfur hexafluoride, bahan yang paling menjanjikan dari segi penebat elektrik. Untuk pengedaran dan penerimaan elektrik voltan tinggi, lebih daripada 100 kV (penyingkiran loji janakuasa, penerimaan elektrik di bandar-bandar besar dan sebagainya), alat suis lengkap (GIS) digunakan.
Kawasan utama penggunaan gas SF6 adalah tepatnya alat suis. Gas, selain dapat digunakan sebagai penebat elektrik, dapat terjadi selama pengoperasian kabel yang dipenuhi minyak (atau kabel dengan penebat kertas yang diresapi). Oleh kerana pemanasan dan penyejukan kabel berlaku kerana berlalunya voltan dengan ukuran yang berbeza.
Istilah "degradasi termal" berlaku untuk kabel dengan penebat kertas yang diresapi. Pirolisis selulosa menghasilkan hidrogen, metana, karbon dioksida dan karbon monoksida. Semasa penuaan penebat, pembentukan gas yang dihasilkan (dengan peningkatan voltan) menyebabkan kerosakan ionisasi penebat. Hanya kerana fenomena pengionan, kabel kuasa dengan penebat yang terbuat dari kertas yang direndam dengan minyak (dengan impregnasi likat) digunakan dalam talian kuasa dengan voltan hingga 35 kV dan semakin kurang digunakan dalam tenaga moden.
Sebab-sebab penurunan kekuatan dielektrik
Kesan paling negatif terhadap kekuatan dielektrik penebat diberikan oleh voltan dan suhu bergantian. Dengan voltan bergantian, iaitu voltan yang berubah dari semasa ke semasa, misalnya, loji kuasa mengeluarkan 220 kV ke saluran, kerana kerosakan teknikal atau pembaikan yang dijadualkan, nilai voltan dikurangkan menjadi 110 kV, setelah pembaikannya lagi 220 kV. Ini adalah voltan bolak-balik, iaitu, berubah dalam jangka masa tertentu. Voltan bergantian agak biasa. Nilai purata voltan ini ditentukan menggunakan grafik:
Atau ditentukan oleh formula:
Suhu pemanasan kabel, kerana aliran arus elektrik, secara signifikan mengurangkan jangka hayat konduktor (yang disebut penuaan penebat berlaku). Pergantungan intensiti pemecahan pada suhu yang berbeza ditunjukkan dalam grafik:
Kekuatan elektrik kabel kuasa
Industri kekuatan elektrik yang paling menuntut mungkin adalah produk kabel. Jenis kabel utama yang digunakan dalam kejuruteraan kuasa (dirancang untuk voltan undian hingga 500 kV) adalah kabel yang dipenuhi minyak dengan penebat kertas.
Lebih-lebih lagi, semakin tinggi voltan pengenal yang dirancang, semakin tinggi berat kabel. Minyak digunakan sebagai impregnasi degassed dan kelikatan rendah (MN-3, MN-4 dan analog). Peningkatan tekanan minyak menyebabkan peningkatan kekuatan dielektrik penebat kertas-minyak. Kabel dengan tekanan 10-15 atmosfera digunakan pada ketegangan tinggi, nilai kekuatan mencapai 15 kV / mm.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kabel berisi minyak digantikan oleh kabel polietilena bersilang silang (kabel SPE). Mereka lebih ringan, lebih mudah dikendalikan, dan jangka hayatnya sama. Sebagai tambahan, SPE tidak begitu sensitif terhadap perubahan suhu dan tidak memerlukan peralatan tambahan, seperti tangki pampasan minyak (untuk mengimbangi lebihan minyak pada tekanan yang berbeza). Kabel polietilena bersilang silang jauh lebih mudah dipasang, penamatan dan gandingan lebih senang dijaga.
Seluruh dunia sedang mengembangkan kabel SPE (kabel XLPE), ini menyebabkan fakta bahawa konduktor seperti ini sudah jauh lebih baik dalam parameternya daripada kabel yang dipenuhi minyak:
Satu-satunya kelemahan SPE adalah penuaan intensif, namun, banyak kajian dari semua pengeluar dunia memperlahankan proses ini. Percubaan yang disebut bukan lagi penyebab kerosakan penebat.Pertumbuhan penggunaan tenaga di dunia moden mendorong pengembangan bukan sahaja sumber elektrik, tetapi juga produk kabel dan alat suis. Kajian mengenai kekuatan elektrik penebat adalah fokus utama dalam kejuruteraan tenaga.
Bahan berkaitan:
Memuat ...
