Разряд вдоль поверхности диэлектрика в сухом состоянии

Разряд в длинных воздушных промежутках.

При развитии разряда в длинном (> 1 м) резконеоднородном разрядном промежутке при достижении напряжением начального значения со стержня развивается пучок стримеров. Образованный при этом объемный заряд приводит к уменьшению напряженности электрического поля вблизи электрода с малым радиусом кривизны, вследствие чего развитие разряда прекращается. Напряжение на промежутке возрастает, и через некоторое время становятся возможными новые вспышки стримеров. Вследствие нагрева воздуха в зоне развития стримеров появляется другое образование - канал лидера. Лидер имеет непосредственный контакт с электродом. Последующие вспышки стримеров возникают с конца лидера и приводят к его удлинению. Начиная с некоторого момента времени развитие разряда вместо вспышечного становится непрерывным.

При достижении стримерами плоскости начинается “сквозная фаза” развития разряда. В этой фазе резко возрастает ток разряда и вследствие возрастающего падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника начинает уменьшаться напряжение на промежутке. Значение разрядного напряжения промежутка соответствует началу сквозной фазы. Сквозная фаза завершается перекрытием промежутка лидерным каналом и главным разрядом.

Внесение твердого диэлектрика в воздушный промежуток может существенно изменять условия и даже механизм развития разряда. Величина разрядного напряжения, как правило, снижается и зависит не только от состояния воздуха и формы электродов, но и от свойств твердого диэлектрика, состояния его поверхности и расположения ее относительно силовых линий поля.

Особенности развития разряда в однородном поле заключаются в том, что внесение твердого диэлектрика в разрядный промежуток снижает его электрическую прочность за счет следующих

процессов:

а) адсорбции влаги из окружающего воздуха на

поверхности диэлектрика и усиления электричес-

кого поля у электродов из-за перераспределения

зарядов в тончайшей пленке мкм); Рис.1. Твердый диэлектрик

влаги, образующейся за счет гигроскопичности в однородном поле

диэлектрика (рис.1);

б) наличия микрозазора между диэлектриком и электродом, усиления напряженности в этом микрозазоре из-за разности относительных диэлектрических проницаемостей воздуха и твердого диэлектрика

В неоднородном электрическом поле электрическая прочность промежутка уменьшается, в основном, за счет неоднородности поля. Гигроскопические свойства диэлектрика и наличие микрозазоров значительно меньше влияют на разрядные напряжения, чем в однородном поле.

Для изоляционных конструкций по типу опорных изоляторов тангенциальная составляющая напряженности электрического поля больше, чем нормальная составляющая > (рис.2). Силовые линии поля имеют наибольшую концентрацию у электродов. Возможно возникновение коронного разряда у электродов, воздействие которого опасно особенно для полимерной изоляции (наличие озона и окислов азота). Могут образоваться под воздействием стримеров обугленныеследы с повышенной проводимостью. Это справедливо и для случая В этом случае каналы стримеров, развивающихся. Е вдоль поверхности диэлектрика, имеют значительно большую емкость по отношению Е к внутреннему электроду, через них проходит сравнительно большой ток. При определенном значении напряжения ток возрастает настолько, что температура стримерных каналов становится достаточной Рис.2. Модель опорного изолятора для термической ионизации. Термически ионизированный

канал стримерного разряда превращается l

в канал скользящего разряда (рис.3).

Проводимость канала скользящего E

разряда значительно больше проводимости E

канала стримера. Поэтому падение напряже- Рис.3. Модель проходного

ния в канале скользящего разряда меньше, а изолятора

на неперекрытой части промежутка больше, чем в каналах стримера. Это приводит к удлинению канала скользящего разряда и полному перекрытию промежутка при меньшем значении напряжения между электродами (по сравнению со случаем > ). Ток определяется емкостью канала разряда по отношению к противоположному электроду. Чем больше емкость, тем ниже разрядное напряжение при неизменном расстоянии между электродами по поверхности диэлектрика.

Влияние параметров отражено в эмпирической формуле Тёплера, согласно которой длина канала скользящего разряда

(4.1)

где c - коэффициент, определяемый опытным путем, С - удельная поверхностная емкость (емкость единицы поверхности диэлектрика, по которой развивается разряд, относительно противоположного электрода), Ф/см. Напряжение скользящего разряда и разрядное напряжение вычисляются по эмпирическим формулам:

(4.2)

(4.3)

Из последней формулы видно что рост длины изолятора дает относительно малое повышение разрядного напряжения. Для увеличения разрядного напряжения можно уменьшить удельную поверхностную емкость С за счет увеличения толщины диэлектрика (создание ребристой поверхности).

Дата добавления: 2015-06-27