MATERIALY ELEKTROIZOLACYJNE

gazy (naturalne:powietrze, azot, tlen, wo-dór, aron, hel, neon; syntetyczne: SF₆ ,fre-ony,halony);ciecze dielektryczne(oleje) :na-turalne(rycynowy,rzepakowy);mineralne (naftowy,parafinowy,aronatyczne); synte-tyczne ciała stałe: nieorganiczne (szkło, mi-ka,ceramika,azbest);organiczne (natural-ne:seluloza,kauczuk,parafina;syntetyczne:polietylen,polichlorek winylu, polityren, żywice apoksydowe, gumy syntety- czne);mieszane: żywice, folie, emalie SF₆ - sześcioflorek siarki -elektroujemny, nietoksyczny,b.trwały (do 800^oC), bdb gasi łuk elektr. (wyłączniki ciśnieniowe), nie wywołuje korozji.Wady: 6* cięższy od pow.; pod wpływem wyładowań elektr, rozpada się na związki trującei powodujace korozję (SF₄,S₂F₁₀), b.drogi i trudny w uzyskiwaniuPróżnia-.rozrzedzony gaz p
10^-3Pa; duża wytrz.elektryczna (brak nośników) 5-10*>pow.Wykorzystywany w wyłącz. i aparaturze rozdzielczej średnich nap.

MECHANIZMY WYLADOWAN W GAZACH

Mechanizm Townsend'a - mechanizm przeskoku generacyjnego

Cecha charakt. jest to, że wyst. przy małym iloczynie ap,(odlegóść 1mm-1cm) w obszarze 100-1000hPa*cm Ze wzrostem napiecia pojawia się coraz więcej nośników w proc. Jonizacji zderzeniowej. 0-U1- splyw ladunkow swobodnych do elektrod U1-U2 przyspieszenie czastek ale nie zawiekszanie się ich ilosci U2-Uj proces jonizacji, pojawia się coraz wiecej czastek co prowadzi do lawiny elektronowej i przebicia Mechanizm kanałowy (strimerowy) - nie wystarczy tylko wywołać lawiny elektronów. Odstęp między elektrodami od kilku cm (3;5) do 1m. Kwanty powodują powstanie lawin. Następuje wciąganie lawin bocznych w lawinę główną i połączenie się ich. Ten kanał plazmowy (strimer) rozwija się w kierunku przeciwnym niż porusza się lawina.

Mechanizm strimerowo-liderowy - przy odległościach elektrod > 1m. Wewnątrz lawiny następuje wzrost temp. Co prowadzi do jonizacji termicznej. Kanal wyladowania się poszerza, rozwija się w sposób skokowy. Strumien ostatniego skoku przeksztalca się w wyladowanie glowne.

MECHANIZMY W PROZNI

Mechanizm emisji polowej -przy b. dużym nat. pola i przy niskich temperaturach.

Dwojaki sposób inicjowania przeskoku: prąd emisji elektronowej - prąd o b.dużej gęstości elektronów powodujący promieniowanie mikroostrze (kształtu niciowego)- odparowu-je co prowadzi do przeskoku.; inne zjawisko - elektrony dochodzą do przeciwnej elektrody, rozgrzewają jej powierzchnię (anoda) i emituje ona jony tworzące plazmę - mechanizm anodowy.

Mechanizm makrocząsteczkowego bombardowania elektrod

Następuje oderwanie się bryłki i uderzenie w przeciwną elektrode, rozpad brylki i utworzenie plazmy w przestrzeni miedzyelektrodowej

Teoria międzyelektrodowej wymiany cząsteczek Elektron, który distał się do przestrzeni między elektrodami uderzając w anodę powoduje wybicie kilku nowych cząstek, które są przyspieszane w przestrzeni międzyelektrodowej.Za każdym odbiciem pojawia się coraz więcej cząsteczek.

MECHANIZMY WYLADOWANIA W CIECZACH

Mechanizm elektronowy przebicia cieczy izolacyjnej - występuje tylko w cieczach czystych, za zjawisko przebicia odpowiedzialna jest lawina elektronowa.

Źrodlem pierwotnych elektronow jest smisja z elektrody w miejscu gdzie panuje duze napiecie, lokalne natezenie przewyzszajace natezenie normalne, uderza ok. w czastki oleju i jonizuje je. zwielkrotnia się ilość cząstek przez zderzanie i następuje przebicie cieczy. Mechanizm jonowy - wystepuje w cieczach technicznie czystych oraz cieczach zanieczyszczonych (zanieczyszczenia zostają rozbite na jony i to one powodują przebicie)

Mechanizm gazowy - występuje j/w. Zanieczyszczenia stanowią tutaj pęcherzyki gazu. Następuje lokalne wyładowanie, pojawia się plazma, wzrasta temp. i objętość pęcherzyka. Pęcherzyk zostaje wyciągnięty wzdłuż linii pola i powoduje to zwarcie elektrod. Mechanizm mostkowy w cieczach zanieczyszczonych. Zanieczyszczeni stałe: włókna celulozowe z izolacji kablowej.W zewn.polu elektr. te zanieczyszczenia ulegają polryzacji i poruszają się wzdłuż linii pola, usatawiają się jedna za drugą i tworzą tzw.mostek łączący przeciwne elektrody. Wytrzymałość takiego mostka jest dużo mniejsza niż cieczy (z powodu wilgoci) więc wyładowanie przebiegnie wzdłuż mostka.

MECHANIZMY WYLADOWANIA W CIALACH STALYCH

Mechanizm elektryczny (elekrtonowy) (mech.przebicia istotnego).Wystepuje w materialer czystym i jednorodnym o dużej wytrzymałości istotnej (właściwej) 40-1500 [kV/mm].Pole musi być na tyle duże, aby elektron przeszedł do stanu przewodnictwa i tak aby przyspieszył i spowodował jonizację cząstek. Zaczynają się mnożyć ładunki. Wystepuje prąd przebicia bezpowrotnie niszczący materiał stały. Mechanizm cieplny - gdy ilosc ciepla wywolana pradem uplywu w kanale przewodnictwa jest wieksza niż zdolnosc odprowadzenia ciepla nastepuje jonizacja która prowadzi do przebicia.

Mechanizm wywoływany wyładowaniami niezupełnymi - wył.niezup.wewnątrz wtrącin gazowych w materiałach izolacyjnych; Materiał od środka się zwęgli i coraz bardziej powiększają się dziury i z czasem wyładowanie zupełne

Mechanizm starzenia elektochemicznego

(rozwija się w b.długim czasie).W obecności pola w dielektryku zachodzą różnego rodzaju reakcje chemiczne zależne od: rodzaju materiału; rodzaju przyłożonego napięcia (_;~;udarowe);obecności zanieczyszczeń, wilgoci; podwyższonej temp.

KABLE przewód izolowany, jedno lub wielożyłowy otoczony wspólną powłoką ochronną przeciwdziałającą przedostawaniu się wilgoci i innych szkodliwych czynników wpływających niekorzystnie na izolację.

- żyła robocza - jedno lub wielodrutowa wykonana z miedzi lub aluminium

- ekran na żyle roboczej - polietylen przewodzący - ma za zadanie wyrównać rozkład potencjału na żyle i wygładzić ją.

- izolacja - ( historycznie papier olejowy), obecnie polietylen termoplastyczny lub sieciowany ( do 400 kV) lub guma (kauczuk naturalny lub syntetyczny z materiałami przeciwutleniającymi - ( do 6 kV)) lub polwinit ( plastyfikow.zmiękczany, PCV ( do 6 kV )) - ekran na izolacji - ma za zadanie wyrównanie potencjału na powierzchni izolacji ( polietylen przewodzący + sadza ;

lub taśmy )- żyła powrotna - oplot z drutów miedzianych albo rura aluminiowa lub miedziana ; rura ( izolacja papierowo-olejowa) oplot ( polietylen, polwinit, guma ).

POWSTAWANIE PIORUNA I CECHY

wyładowanie wstępne strimerowo-liderowe: kierunek od chmury do ziemi (40% liderów do ziemi,60% między chmurami); - szybkość przemieszczania 100-2000 km/s -skokowy ruch podczas poruszania się (skoki co 50m w czasie 50mikrosekund) -prąd rzędu 10-100 A -zygzakowaty tor przemieszczania się Z chmur wybiega lider i na wysokości od.50m nad ziemią wychodzi drugi z ziemi i kanałem porusza się w kierunku chmury.

Wyładowanie główne - ruch odwrotny w kanale zjonizowanym: prędkość 10tys-100tys km/s (śr.30tys) czas trwania 60-100mikrosekund prąd w kanale 500-200kA (śr.20kA) stromość naratsania fali 5000A/mikrosekund napięcie 10-100MV

moc chwilowa 700*10¹²W

energia wyładowania 4 -200kWh

---