Dielectricilor gazoși au proprietăți izolante ridicate numai la tensiuni joase. Proprietățile de izolare ale gazului, datorită faptului că atomii și moleculele de gaze în stare naturală sunt particule neutre, neîncărcate. Sub acțiunea ionizatori externe (raze spațiale și solare, radiații radioactive) în toate gazele au o cantitate mică de particule încărcate electric de electroni și ioni într-o mișcare termică haotică, adică Aceasta are loc de ionizare a gazului. Sub influența unui câmp electric extern produce deformarea elastică a cojilor de electroni ale atomilor și deplasarea lor în raport cu nucleele lor. În cazul în care o moleculă de gaz are o structură structură ionică care apare ca ion cu deplasare în raport cu celălalt. Ca rezultat, electronii și polarizarea ionică. Dacă gazul este format din molecule dipol, și se produce dipol polarizare. Gradul de polarizare a atomilor și moleculelor de gaz caracterizate printr-un pronitsaemostyuε dielectric. Majoritatea dielectricilor gazoși utilizați în electrice, polaritate și pronitsaemostε≈1 dielectric.
Ionizarea rezultatelor de gaz în care gazul devine o mică conductivitate electrică. Concomitent cu ionizare a gazului are loc și recombinarea ioni pozitivi și negativi pentru a forma molecule neutre și atomi. La o intensitate redusă a câmpului electric este stocat echilibru între procesul de ionizare și recombinare.
Figura 2 Dependența
curent la tensiune,
ppendIx la volum
Caracteristica curent-tensiune arată că în zona câmpului electric slab crește curent de gaz proporțional cu tensiunea aplicată și legea lui Ohm se observă. In figura 2, aceasta corespunde unei porțiuni a OA. Caracteristica acestei porțiuni este aceea că, în plus față de ionizare a gazului are loc, de recombinare se produce datorită asocierii de ioni pozitivi si electroni supusi mișcării termice aleatoare continuă. molecule de gaz neutre formate ca rezultat al recombinării. Conductivitatea specifică a aerului în câmpurile slabe este de aproximativ 10-15cm / m.
Odată cu creșterea în continuare tensiune proporționalitatea dintre curentul și prăbușiri de tensiune. începe actuale să crească mai lent decât tensiunea și caracteristica curent-tensiune începe să se curba (porțiunea AB în figura 2). creșterea tensiunii conduce la faptul că, atunci când o anumită valoare a curentului său de conducere devine independentă de tensiune. saturația curentă se produce ceea ce corespunde părții orizontale a soarelui Figura 2. În această regiune toate particulele încărcate care sunt formate în izolator sub influența Ionizatoarele externe, sunt transportate de câmpul electric la electrozii, nu recombina. Curentul care curge în dielectric ajunge la saturație. Curentul de saturație depinde de distanța dintre electrozi în condensator.
Curba OC curent-tensiune caracteristică corespunde non-self. Pentru a menține netranspunerea autodescărcare necesită formare continuă în fanta de evacuare a particulelor încărcate sub influența factorilor externi. Ionizarea gazului are loc în principal din cauza electronilor, deoarece ionii pozitivi au o mobilitate mai mici.
Cu creșterea în continuare a tensiunii de particule încărcate viteza crește brusc, astfel încât acestea apar coliziuni frecvente cu particule de gaz neutre. Ca rezultat, electronii sunt separați de atomii lor și formarea de noi particule încărcate electric: electroni liberi și ioni. Acest proces este numit de impact ionizare (porțiunea CE) și provoacă defalcare a gazului. In procesul de impact de ionizare a electronilor initiale determinate de factori externi, sunt implicați în desfășurarea ulterioară a ionizare, crearea de noi electroni.
Rezultatul este o avalanșă de electroni primar, care, la o viteză de 105m / s este deplasată spre anod. În calea canalului avalanșă format, format din electroni si ioni pozitivi, în care densitatea de încărcare crește rapid și atinge maximul la capul unei avalanșe la anod. Odată cu creșterea de tensiune, non-auto-descărcare devine independentă. Autodescarcare poate exista în absența ionizatoare de externe. Creșterea concentrației de ioni și electroni are loc în același timp, datorită noilor procese elementare asociate cu auto descarcare.
In unele tipuri de avalanșe de electroni cu descărcare produc electroni prin impactul ionilor pozitivi pe catod. În funcție de presiunea gazului, rezistența circuitului extern, gradul de neuniformitate a câmpului electric și a altor factori, diverse forme de descărcare.
Defalcarea în prezența aerului în ea un câmp electric uniform la presiune atmosferică, distanțele mari între electrozi, dar o sursă de curent de putere mică, are loc o scânteie. Cu acest tip de deversare, avalanșelor de electroni separat se coaguleze și să formeze un canal continuu. electroni Mai mult mai rapid în mișcare muta spre anod, astfel încât canalul constă în principal din ioni pozitivi și este numit un streamer. Unitatea de bandă este mutat la catod la o viteză de 106 m / s. Când unitatea de bandă ajunge la catod, iar canalul de plasmă conductiv electric se închide decalajul de descărcare, formarea trecerii principale a scânteii. defalcare de tensiune de gaz este tensiunea la care are loc descărcarea scânteie. În cazul în care tensiunea la sursa de alimentare este suficientă, descărcarea scânteie se poate deplasa într-un arc de cerc.
defalcare de gaze într-un câmp electric neuniforma diferă de defalcare într-un câmp uniform. Câmpul neuniforma se formează între vârful și cilindrii coaxiale plane, între suprafețele sferice, dacă distanța dintre ele este mai mare decât raza sferei.
defalcare a gazului într-un câmp electric neuniforma are loc la o tensiune mai mică decât defalcare a stratului de gaz într-un câmp electric uniform. Mai întâi vine o defalcare electrică parțială a stratului de gaz la electrodul cu o rază mai mică, ca cea mai mare intensitate a câmpului electric observate la suprafață. În cazul în care descărcarea tensiunii are loc într-o corona. Odată cu creșterea în continuare a tensiunii devine coroană de descărcare prin scânteie, și la un arc de putere sursă suficientă.
Într-un câmp electric uniform la t = constproboy dielectric gazos este exprimat prin următoarea formulă:
Tensiunea gdeUpr = defalcare a stratului de gaz B;
h distanței dintre electrozi, m;
La 3 de mai jos prezintă dependența de tensiune defalcare lucrări diferite de presiune de gaz pe distanța dintre electrozi.
Figura 3 Dependența tensiunii de cădere a presiunii gazului de diferite lucrări pe distanța dintre electrozi
Rezistența electrică a gazului depinde de natura sa, structura moleculei sale. rezistența electrică a gazului depinde puternic de densitatea sa, adică prin presiunea la t = const: prin urmare, formula utilizată pentru a calcula tensiunea defalcare a aerului
tensiune gdeUpr defalcare la o anumită temperatură și presiune;
tensiune Upro-defalcare în condiții normale;
δ-relativă densitate a aerului.
Densitatea relativă se calculează după cum urmează:
Figura 3 arată că tensiunea de străpungere crește cu presiunea și cu creșterea stratului între electrozi. La presiuni mai mari, distanța dintre moleculele individuale devine mai mică, în scădere de electroni înseamnă cale liberă și energia suplimentară a particulelor încărcate necesare pentru ionizare poate fi obținută prin creșterea intensității câmpului electromagnetic. (= 280 V pentru vozduhaUpr) și apoi începe să crească din nou în regiunea de gaze rarefiate presiunea este redusă, iar distanța dintre electrozi tensiunea defalcare este redusă la minimum. Acest lucru se datorează faptului că, în regiunea de gaze rarefiate reduce drastic numărul de atomi și molecule, care sunt obiecte de ionizare și, în consecință, procesul de ionizare de impact are loc la tensiuni mai mari.
Figura 4-dependență de tensiunea de străpungere a aerului între vârful și planul cu polarități diferite ale vârfului.
Câmpul neuniforma al eșantionului de gaz depinde de polaritatea electrozilor. Atunci când vârful unui plan de tensiune defalcare pozitiv încărcat și încărcat negativ va fi mai mic decât la vârful încărcat negativ. Distanța dintre electrozi în ambele cazuri neschimbate.
O astfel de dependență se datorează faptului că în jurul marginii ionii încărcați pozitiv sunt acumulate și distribuite în direcția suprafeței încărcată negativ. În acest caz, vârful pe măsură ce crește în grosimea gazului, reducând traseul de descărcare prin scânteie. Pentru a crește tensiunea de străpungere a unui gaz dielectric și pentru a evita apariția corona electrice, marginile ascuțite ale electrozilor trebuie să fie rotunjite.
IzmenenieEprvozduha într-un câmp uniform la electrozii rasstoyaniyahmezhdu schimbare prezentat în Figura 5
Figura 5 aer dependența rezistenței electrice asupra distanței dintre electrozi din domeniu omogen în timpul normal de ± 50 Hz., T = 20 ° C, mPa r≈0,1.
La distanțe mici între electrozi există o creștere semnificativă a rezistenței electrice a aerului. Acest lucru se datorează faptului că dezvoltarea procesului de ionizare este dificilă din cauza mici lungimea totală a electronului înseamnă cale liberă. Deoarece descompunerea gazului de proces are loc foarte repede, valoarea rezistenței dielectrice (tensiune defalcare sau decalaj de gaz) sub alternativ valoarea de vârf a tensiunii este determinată de:
În practică, apar cazuri defalcare a gazelor la frontieră cu un dielectric solid. Exemplul poate fi reprezentat sub forma unui condensator plat dublu strat cu grosime variabilă stratului și permitivitatea relativă. Deoarece gazele au o rezistență electrică un pronitsaemostεi dielectric inferior inferior, acestea sunt la un dezavantaj. Straturile dielectrice cu un pronitsaemostyuεstremyatsya dielectric și de descărcare de deplasare mai mare parte a tensiunii de pe straturile mensheyε. Tensiunea de străpungere a aerului la interfața cu dielectric solid să fie mai mică decât tensiunea de străpungere pentru aceeași distanță în gazul în absența unui dielectric solid (vezi. Figura 6).
Figura 6 Dependența tensiunii de suprapunere
distanța aeriană pentru diverse materiale
în comparație cu o tensiune defalcare
corespunzătoare diferenței de aer.
defalcare a diferenței de aer
porțelan, sticlă în contact săraci
Deoarece rezistența electrică a aerului este mică, gazul pentru a crește de izolare aplicat gazele comprimate de mare, de exemplu, hexafluorura de sulf. Principala hexafluorură de sulf caracteristici (SeF6): densitate-6700 kg / m3 la t = 00Cip = 0,1 MPa; pronitsaemostε dielectric, atunci când p = 1.0021 = 0,1 MPa; Electric prochnostEpr = 7,2 MV / m.
De asemenea, gaz de înaltă rezistență izolator dielectric are o putere mai mare arc de stingere. Datorită proprietăților sale hexafluorură este utilizat în comutatoare în cabluri de înaltă tensiune, switchgears.
Descrierea configurării de laborator
Diagrama schematică a configurării de laborator pentru izolatori de testare este prezentată în figura 7
Figura 7 Diagrama schematică a instalației AII-70 la tensiune AC izmereniyaUprna
Aparatul de testare include:
QF1-breaker;
TV1-reglare a transformatorului;
transformator de filament TV2-kenotron;
transformator TV3-test pentru creșterea tensiunii;
Principiul aparatelor operare pentru testarea tipului de izolație AII-70.
mostre IzmerenieUpr de material lichid și solid poate fi realizată prin instalații produse în serie.
Aparate pentru testarea de tip izolație AII-70 pentru materiale leniyaUpr definite și testarea izolației cablurilor. Stresul maxim în timpul testului asupra curentului alternativ de 50 kV la 70 kV curent continuu, de înaltă tensiune transformator de putere 2 KW.
Tensiunea din rețea prin intermediul contactelor de blocare și siguranțe furnizate la transformator de reglare TV1, angajat pentru tensiune variabilă continuu și un kenotron TV2 transformator cu filament. Includerea înaltă tensiune realizată prin încorporarea vyklyuchatelyaQF1 automată cu trei înfășurări; două dintre ele sunt conectate în serie (cu un comutator este triate zaschityS2). Poziția deschisă a comutatorului corespunde „sensibile“ protecție automată funcționează în defalcarea pe partea de curent alternativ și rămâne aprins când curentul în circuitul tensiunii redresate nu depășește 5 mA. Când pereklyuchatelS2 închis, a făcut o protecție „dur“ automat nu declanșat de un scurt circuit pe partea de înaltă și rămâne aprins atunci când tensiunea de ieșire laterală ridicată la 50 kV nu depășește 2 kW. Acest mod ar trebui să dureze nu mai mult de 1 minut. Măsurarea tensiunii pe proba realizată voltmetromkVklassa 1.5 pe partea de joasă tensiune, este gradat în kilovolți. Condensatoare. Cu rolul de a proteja împotriva supra-tensiune a înfășurării primare. tensiunea secundară a transformatorului de înaltă tensiune în modul inactiv nu diferă de sinusoidal cu mai mult de 5% cu curba tensiune sinusoidală. RezistorR1 servește la protejarea transformatorului împotriva supraîncărcării în modelul defalcare. Aparatul este prevăzut cu un recipient cu electrozi pentru materiale lichide de testare standard. Testele cu curent continuu produs prin intermediul unui redresor jumătate de undă, care este utilizat pentru obținerea kenotronVL1; pe proba aplicată tensiune de curent continuu de polaritate negativa. Dacă este necesar să se măsoare curentul de scurgere, utilizat în acest scop în lanțul de anod mikroampermetrPA1. Protecția împotriva suprasarcinilor microammeter efectuate folosind razryadnikaFV1, șunt condensatorul C3 și soprotivleniyaR2. Aparatul este prevăzut cu un control, pază și post de împământare pentru îndepărtarea de încărcare din proba de testare și de împământare de ieșire de înaltă tensiune. Eroarea în măsurarea tensiunii de test nu este mai mare de ± 2%.
Testele folosind acest aparat pot fi efectuate în următoarele trei moduri.
Testul 1.Kratkovremennoe rectificat de tensiune la 70 kV la o durată de cel mult 10 minute, la intervale de 3 minute.
testul 2.Prodolzhitelnoe tensiune rectificat timp de până la 8 ore.
3.Kratkovremennoe test pentru tensiune 50 kV AC la durata nu mai mult de 1 minut, la intervale de 5 minute.
Familiarizat cu schema instalației de laborator, examinează dispozitivul și funcționarea aparatului FIA-70.
Înainte de includerea configurare de laborator în rețea pentru a face următoarele:
a) se conectează electrozii la vârfuri de tensiune înaltă.
b) să stabilească o distanță predeterminată între electrozi.
c) setati butonul autotransformatorului în poziția zero,
d) Pentru a include un cadru de laborator într-o rețea utilizând automată vklyuchatelyaQF1. Cu ajustarea autotransformator TV1 modifica tensiunea de la zero la tensiunea de străpungere la o rată de 1 kV / sec. Deoarece tensiunea de defalcare a celei mai mari voltmetrului fix la punctul de defalcare. După destrămarea mânerului auto-transformator set TV1 la zero și a dezactiva instalarea.
3. Scoateți procedura descrisă pentru zavisimostUpr = f (h) de aer într-un câmp electric uniform. Tensiunea defalcare este determinată de distanța dintre electrozi plat 0,5, 1, 1,5, 2,0, 3,0 și 4,0 cm. Rezultatele testului sunt prezentate în Tabelul 1.
Tabelul 1 Rezultatele investigării rezistenței electrice a aerului într-un câmp electric uniform (plan - plan)
Distanța dintre electrozi h, m