Vad är dielektrisk styrka?
Fysisk mening
Den elektriska fältstyrkan ökar med ökande spänning mellan ledarna, det kan vara en platta på en kondensator eller kabelkärna (i en individuell lindning), vid någon tidpunkt inträffar en isoleringsnedbrytning. Värdet som kännetecknar spänningen vid tidpunkten för nedbrytning kallas elektrisk styrka och bestäms av formeln:
här: U är spänningen mellan ledarna, d är dielektrikens tjocklek.
Dielektrisk styrka mäts i kV / mm (kV / cm). Denna formel är giltig för plana ledare (i form av band eller plattor) med ett jämnt isoleringsskikt mellan dem, till exempel i en papperskondensator.
Kortslutning i elektriska apparater och kablar inträffar just på grund av isoleringens nedbrytning, just nu uppstår elektrisk båge. Därför är dielektrisk styrka en av de viktigaste egenskaperna för isolering. Kraven för dielektrisk styrka för isolering av elektrisk utrustning och elektriska installationer med en spänning på 1 - 750 kV beskrivs i GOST 55195-2012 och GOST 55192-2012 (testmetoder för elektrisk styrka på installationsplatsen).
Typer av uppdelning
I homogena dielektriker skiljer sig flera typer av uppdelning - elektrisk och termisk. Finns också jonisering nedbrytning, vilket är en följd av joniseringen av gasinneslutningar i ett fast dielektrikum. Den dielektriska styrkan är till stor del beroende av fält heterogenitet och förekomsten av gasjoniseringsprocesser (intensitet och natur) eller andra kemiska förändringar i materialet. Detta leder till att nedbrytningen i samma material sker vid olika spänningar. Därför bestäms nedbrytningsspänningen av medelvärdet enligt resultaten från flera tester. Beroende av gaselektrisk hållfasthet av densiteten (trycket) och tjockleken på gasskiktet uttrycks genom Paschen-lagen: Uetc= f (pA)
Gas och isolering
Det verkar, hur är jonisering av gaser och isolering av elektrisk utrustning relaterad? Gas och elektricitet är anslutna på närmaste sätt, eftersom det är en utmärkt dielektrik.Och därför används ett gasmedium för att isolera högspänningsutrustning.
Som dielektrik används: luft, kväve och gas. Elegaz är svavelhexafluorid, det mest lovande materialet vad gäller elektrisk isolering. För distribution och mottagning av högspänningselektricitet, mer än 100 kV (borttagning av kraftverk, mottagning av el i stora städer osv.), Används kompletta växlar (GIS).
Det huvudsakliga användningsområdet för SF6-gas är just kopplingsutrustningen. Gas, förutom att användas som elektrisk isolering, kan uppstå under drift av oljefyllda kablar (eller kablar med impregnerad pappersisolering). Eftersom cyklisk uppvärmning och kylning av kabeln sker som ett resultat av spänningen i olika storlekar.
Termen "termisk nedbrytning" är tillämplig på kablar med impregnerad pappersisolering. Pyrolysen av cellulosa producerar väte, metan, koldioxid och kolmonoxid. Under åldring av isoleringen orsakar de resulterande gasformationerna (med ökad spänning) en joniseringsnedbrytning av isoleringen. Bara på grund av joniseringsfenomen används kraftkablar med isolering av oljedränkt papper (med viskös impregnering) i kraftledningar med spänningar upp till 35 kV och används mindre och mindre i modern energi.
Anledningar till minskningen av dielektrisk styrka
Den mest negativa effekten på en dielektrisk styrka hos en isolering utövas av växelspänning och temperatur. Med växelspänning, det vill säga spänning som ändras från tid till annan, till exempel släpper kraftverket 220 kV till linjen, på grund av ett tekniskt fel eller planerad reparation, reduceras spänningsvärdet till 110 kV, efter reparationen är det igen 220 kV. Detta är en växelspänning, det vill säga förändras under en viss tidsperiod. Växelspänning är ganska vanligt. Medelvärdet för denna spänning bestäms med hjälp av grafen:
Eller bestäms av formeln:
Kabelns upphettningstemperatur, på grund av flödet av elektrisk ström, reducerar ledarens livslängd avsevärt (den så kallade åldringen av isoleringen inträffar). Beroendet av nedbrytningsintensiteten vid olika temperaturer visas i grafen:
Elektriska styrka för kraftkablar
Den mest krävande elektriska hållfasthetsindustrin är troligen kabelprodukter. Huvudtypen av kablar som används i energiteknik (konstruerad för märkspänning upp till 500 kV) är oljefyllda pappersisolerade kablar.
Dessutom, ju högre märkspänning som de är konstruerade för, desto högre är vikten på kabeln. Olja används som impregnerad avgasning och låg viskositet (MN-3, MN-4 och analoger). En ökning av oljetrycket leder till en ökning av den dielektriska styrkan hos oljepappersisolering. Kablar med ett tryck på 10-15 atmosfärer används vid högspänning, hållfasthetsvärdet når 15 kV / mm.
Under de senaste åren har oljefyllda kablar ersatts av tvärbundna polyetenkablar (SPE-kablar). De är lättare, lättare att använda medan livslängden är densamma. Dessutom är SPE: er inte så känsliga för temperaturförändringar och behöver inte ytterligare utrustning, till exempel oljekompenseringstankar (för att kompensera för överskott av olja vid olika tryck). Tvärbundna polyetenkablar är mycket lättare att installera, avslutningar och kopplingar är lättare att underhålla.
Hela världen utvecklar SPE-kablar (XLPE-kablar), vilket har lett till att sådana ledare redan är märkbart bättre i sina parametrar än oljefyllda kablar:
Den enda nackdelen med SPE är intensiv åldrande, men många studier av alla världstillverkare bromsade denna process. De så kallade försöken är inte längre orsakerna till isoleringens nedbrytning.Tillväxten av energiförbrukning i den moderna världen stimulerar utvecklingen av inte bara elkällor utan också kabelprodukter och kopplingsdon. Studier av isoleringens elektriska styrka är huvudfokus inom energiteknik.
Relaterade material:
Läser in...
