1tom269

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 540

domieszka SF₆ w izolacji powietrznej lub azotowej zwiększa zdecydowanie jej wytrzymałość. Wzrost ciśnienia w układzie z SF₆ o polu zbliżonym do jednostajnego powoduje w przybliżeniu proporcjonalny wzrost wytrzymałości, a ponadto — zwiększenie wartości krytycznej współczynnika niejednostajności pola /?„ (rys. 10.35), powyżej której ujawnia się różnica między napięciem początkowym U₀ i napięciem przeskoku U Gdy jj < p_c{, elektrody gładkie, a gaz czysty, wówczas    ^P

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 540

= £,

per

a P P 1013

(10.63)

gdzie: £„_cr — naprężenie krytyczne, wg rys. 10.34b; a — odstęp elektrod, cm; p — ciśnienie, hPa.

Orientacyjne charakterystyki ilościowe przedstawiono na rys. 10.36. Typowe przegięcie krzywej U* (tzw. siodło) jest związane z pojawieniem się ulotu ciągłego, wpływającego na wyrównanie pola.

Występowanie wyładowań niezupełnych powoduje zmniejszenie wytrzymałości gazu, dlatego istotny jest brak w nim zanieczyszczeń, nierówności powierzchni elektrod i ruchomych lub nieruchomych cząstek o właściwościach przewodzących.

10.2.1.6. Wytrzymałość układów z dielektrykiem ciekłym

Jako dielektryk ciekły są stosowane: oleje mineralne (transformatorowe, wyłącznikowe, kablowe), syntetyczne (chlorodwufenyle, oleje silikonowe) i roślinne (olej rycynowy)

Tablica 10.10. Mechanizmy przebicia dielektryków ciekłych

Rodzaj mechanizmu	Czynniki warunkujące	Kryteria i podstawowa zależności		Uwagi i objaśnienia
Elektronowy	silne pole (10^3 kV/cm) autoemisja, rozwój lawiny elektronowej	ą, = c\h		E^ natężenie krytyczne. C — stała, vth kwant energii odpo-wiadającej częstotliwości drgań wiązań chemicznych atomów'
Jonowy	dysocjacja zanieczyszczeń, przewodnictwo jonowe	nagły wzrost przewodnictwa ze wzrostem należenia pola tuż, przed przebiciem
Gazowy	obecność pęcherzyków gazowych, lokalny wzrost natężenia pola £ w^r pęcherzyku, jonizacja	r * 1“ <7(2*:,+c2) j^AU * Sy —s2 [ 2r \j 2rE J		a,, e2 — przenikalności odpowiednio cieczy i gazu w pęcherzyku; <7 — napięcie powierzchniowe; A U — spadek napięcia w pęcherzyku: r — promień początkowy pęcherzyka
Mostkowy	obecność zanieczyszczeń włóknistych i wilgoci, polaryzacja zanieczyszczeń i tworzenie się mostków	Ea = Ea = Ecr =	[ 2)c7l£, + 2£,) "U ' 2kT "U L(/l^3-l)r^3J *^d>'^C3>>£‘ " k7"l- —^ ^2 gdy » a, i P = 3^l>	clye2—jw;k- stała Boltzmanna, k = "i,38-10" ^23 J/K; T temperatura bezwzględna: r — promień cząsteczki zanieczyszczeń; P — współczynni k niej ed nos taj ności pola; ^11 cząsteczka półkolista na elektrodzie
Konwekcyjno- zaburzeniowy	ciecz czysta, silne pole, nośniki ładunku z elektrody	vu > V, v, = u,£		vu — prędkość unoszenia; t>s prędkość skierowania; E — natężenie pola; r. przenikalność elektr.; u9 ruchliwość ładunku; g — masa właściwa cieczy. Unoszenie i zaburzenie przy zanieczyszczeniach wpływają hamująco na wyładowanie

oraz gazy izolacyjne w stanie ciekłym (SF₆, N_?), a nawet — ze względu na dużą przenikalność i wytrzymałość elektryczną — gliceryna i woda. Wytrzymałość tych dielektryków zawiera się w' granicach 150—500 kV/cm, a ich przenikalność elektryczna względna s_r od 2 do 45 (nie wliczając wody o «, = 80).

W dielektrykach ciekłych pod wpływem naprężeń elektrycznych powstają złożone procesy wyładowcze, prowadzące do utraty nie tylko ich właściwości elektrycznych, lecz także do ich przebicia. Procesy te zależą w dużym stopniu od czystości cieczy i od czasowo-przestrzennego rozkładu naprężeń. Można wyselekcjonować pięć mechanizmów przebicia cieczy, co pokazano w tabl. 10.10. Wpływ rodzaju napięcia i rozkładu pola na wytrzymałość cieczy może być znaczny.

10.2.1.7. Wytrzymałość dielektryków stałych

Wyładowanie elektryczne w dielektryku stałym powoduje trwałe naruszenie jego właściwości wytrzymałościowych, a przy przebiciu oznacza jego zniszczenie. Wyodrębnione mechanizmy przebicia przedstawiono w tabl. 10.11.

Podstawowy problem wytrzymałości wiąże się ze starzeniem dielektryków prowadzącym do ich degradacji. Występowanie wyładowań niezupełnych przy napięciu roboczym, praca układu przy podwyższonej temperaturze i towarzyszące temu zmiany struktury chemicznej dielektryka prowadzą do przebicia dielektryka. Intensywność procesu starzenia charakteryzują: krzywa degradacji, krzywa życia i czas życia układu. Krzywa degradacji jest zależnością wielkości przyjętej do oceny stanu zestarzenia (np. wytrzymałości elektrycznej) od czasu starzenia, przy stałej intensywności narażeń. Krzywa życia określa zależność intensywności narażeń od czasu starzenia na poziomie krytycznym wielkości służącej do oceny stanu zestarzenia. Czas życia jest to czas, po którym wartość wielkości służącej do oceny stanu zestarzenia dielektryka maleje do poziomu uznanego umownie za krytyczny.

Tablica 10.11. Mechanizmy przebicia dielektryków stałych

Rodzaj mechanizmu		Czynniki warunkujące	Kryteria i podstawowe zależności	Uwagi i objaśnienia
Elektryczny lub przebicia istotnego (wysokotemperaturowego)	samoistny	dielektryk czysty i jednorodny, silne pole elektryczne (lokalnie 10^3kV/cm), co najmniej 1 elektron w paśmie przewodnictwa plus dodatkowa energia w stanie jonizacji AW>0		Ecr — natężenie krytyczne; AW —    szerokość pasma dodatkowych poziomów dozwolonych dyskretnie;/: stała Boltzmanna, k = 1.38 10 ^23 J/K; 7„ temperatura krytyczna dielektryków amorficznych; C stała charakteryzująca dielektryk; E0 —    charakterystyczna wytrzymałość elektryczna wg kryterium energetycznego; kx współczynnik (równy a/40 lub 1); a — współczynnik jonizacji zderzeniowej, a — grubość dielektryka
	lawinowy lub strime-rowy		E__!<L_. “ ln(M) V^a
Cieplny		straty upływowe i polaryzacyjne w dielektryku, ciepło dostarczone większe niż ciepło oddane	oraz t/p,h = kyja dla a < 1 mm przy udarach: ^^=S}^a7"^expfe)	6^rr,h napięcie przebicia cieplnego; 7^,, Tcx temperatura początkowa i krytyczna; /. przewodność cieplna; y0 — przewodność elektryczna przy T0; a — współczynnik temperaturowy stratności; k — współczynnik zależny od T0, y0, a, ż dążący asymptotycznie do wartości odpowiadających dużym grubościom; C'„ — pojemność cieplna jednostki objętości; ta czas krytyczny