1tom273

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 548

Wyładowania niezupełne rozpoczynają się, gdy natężenie pola na krawędzi mniejszej elektrody (x = 0) osiągnie wartość krytyczną E_a przy napięciu początkowy^

U₀ = U_l = ——. Napięcie to można wyznaczyć z zależności empirycznej

U₀ - kE„C ”    (10.72)

gdzie: k,n — stałe współczynniki; C — pojemność odniesiona do jednostki powierzchni dielektryka stałego przy elektrodzie o mniejszych wymiarach.

Wyładowania ślizgowe o charakterze kanałowym rozpoczynają się wówczas, gdy napięcie i prąd osiągają wartości umożliwiające wystąpienie jonizacji cieplnej. Według danych empirycznych Toeplera następuje to, jeżeli we wzorze (10.72) iloczyn kE_c, = 1,92- 1Ó"⁴ kV-F°'⁴⁴-cm °- , zaś współczynnik n = 0,44. A zatem wzór na napięcie początkowe wyładowań ślizgowych (w kV) przyjmuje postać

(10.73)

t/osi = 1,92C"°-⁴⁴10‘⁴

Pojemność C wyrażona w F/cm² układu płaskiego o grubości dielektryka a i przenikalno-ści względnej s, wynika z zależności C = —-, a układu cylindrycznego o promieniach

R i r — z zależności C = ^S°°^r . Charakterystyki napięcia Uośi z uwzględnieniem tych

R

R ln— r

zależności przy różnych wartościach promienia R i s_r = 1 przedstawiono na rys. 10.44d. Jeżeli e, > 1, to odczytaną z rysunku wartość Ł7₀a należy pomnożyć przez wyrażenie

0,44

^r ’ .. , Wyładowanie ślizgowe — jak pokazano na rys. 10.45 — może znacznie obniżyć wytrzymałość układu izolacyjnego. Według empirycznej zależności napięcie przeskoku przy iskrach ślizgowych wynosi

V_pi[ = 27

(10.74)

gdzie: / — droga przeskoku; l₀ — droga przeskoku w układzie bez iskier ślizgowych przy napięciu odpowiadającym początkowemu napięciu wyładowań ślizgowych.

0    10    20    30    40 cm 50

Rys. 10.45. Zależność napięcia przeskoku od drogi:

1 bez \yyładowań ślizgowych; 2 — przy wyładowaniach ślizgowych, L^roii — napięcie początkowe wyładowań ślizgowych

Znaczne zmniejszenie wytrzymałości w układach skłonnych do wyładowań ślizgowych wymaga stosowania środków- przeciwdziałających takim wyładowaniom. Należą do nicn-

—    ograniczenie pojemności jednostkowej C;

—    stosowanie sterowania oporowego (powierzchni pólprzewodzących), ograniczająceg⁰ składową wzdłużną natężenia pola elektrycznego;

—    stosowanie barier (kloszy, kołnierzy, żeber) na drodze rozwoju wyładowania;

—    stosowanie ekranów sterujących rozkład pola elektrycznego na powierzchni izolatora-

Rys. 10.46. Różne układy ekranów w izolatorach przepustowych i odpowiadające im rozkłady pola przy: a) EJE_X = const; b) E_x = const, E, = /(r) — krzywe 1 oraz E_r — const, E_x =/(*) krzywe 2

L_i_

0    X-]    X2 X

x

b)

r.

Możliwe są trzy kryteria sterowania pola (rys. 10.46):

—    kryterium stałego stosunku składowej promieniowej E_r i składowej wzdłużnej E_X(EJE_X = const);

—    kryterium stałej wartości składowej wzdłużnej E_x = const, przy £, = /(r);

—    kryterium stałej wartości składowej promieniowej E_r = const, przy E_x = f(x). Kryteria te są spełniane przez odpowiedni dobór średnicy i długości koncentrycznych ekranów z folii przewodzącej, wprowadzone do dielektryka tworzącego izolator. Wybór kryterium zależy od geometrii i przeznaczenia izolatora.

10.2.2. Dobór i koordynacja izolacji

Dobór izolacji, jej materiałów i geometrii musi odpowiadać funkcji jaką ta izolacja ma spełniać w układzie. W zależności od potrzeb, w należytym stopniu muszą być brane pod uwagę nic tylko jej właściwości elektryczne, mechaniczne i termiczne, lecz także względy technologiczne, ekonomiczne i środowiskowe. W jej realizacji musi być stosowany kompromis przy doborze poszczególnych właściwości, gdyż żadna izolacja nie jest jednakowo odporna na różne rodzaje narażeń. Istnieją jednak cechy dominujące w określonych warunkach. Na przykład: w warunkach napowietrznych, w których Występuje izolacja zewnętrzna, istotna jest odporność na wyładowania powierzchniowe; ^vv przypadku izolacji maszyn wirujących musi być przede wszystkim brana pod uwagę odporność na działanie podwyższonych temperatur; zaś odporność na wyładowania ■uezupełne ma dominujące znaczenie w przypadku izolacji kabli; natomiast w układach ''■ izolacją gazową SF₆ i olejową ważna jest jednostajność rozkładu pola.

W każdym przypadku musi być prawidłowo dobrany poziom napięć znamionowych ¹ roboczych, szczególnie ze względu na wyładowania niezupełne w izolacji wewnętrznej (stałej, ciekłej, złożonej) i jej charakterystyki starzeniowe. Wytrzymałość tej izolacji "yrnaga skoordynowania z wytrzymałością części zewnętrznej, zaś wartość napięcia Probierczego — ze spodziewanymi narażeniami napięciowymi i z wytrzymałością urządzeń ochronnych.

. Izolacja współpracujących ze sobą urządzeń o jednakowym napięciu znamionowym P^]e jest i nie powinna być jednakowo wytrzymała. Napięcie wytrzymywane, czyli napięcie ' h ^le f¹*⁰ P^ow°duje jeszcze przebicia izolacji, podlega zróżnicowaniu w zależności nic tylko miejsca zainstalowania, wartości i roli urządzeń w układzie, lecz także od możliwości *^egencrujących izolacji po wystąpieniu wyładowania. Dopuszczenie ewentualnych wyła-°Wań powinno być ograniczone do miejsc, w których nie powodują one uszkodzenia ^rz4dzeń i porażenia obsługującego jc personelu.