2. Экспериментальный закон Пашена.

Экспериментальный закон Пашена выявляет зависимость Епр, давления на расстояние Uпр=f(Ph).

Для воздуха Uпр min=280В=0,28кВ – значение ниже которого не может быть (0 тоже не может быть).

В

U_пр

неоднородном электрическом поле электрическому пробою предшествует ионизация в местах с напряжённостью E>EU ионизации.

Резко неоднородное поле наблюдается при форме электродов Игла-Плоскость. При «+» на игле положительные ионы образуют объёмный заряд, который увеличивает напряжённость в основном промежутке, которая является как бы продолжением иглы.

Е

U_пр

пр(+игла-плоскость)=0,5 Епр.

При ионизации электроны движутся к «+», а ионы к «-». Ионы – положительный, объёмный заряд. Пробой происходит при меньшей напряжённости:

Е_{пр(-игла+плоскость)}= Е_пр.

Ударная ионизация. Из молекулы выбивается электрон под действием ударов свободных электронов.

Фотонная ионизация: Wф=Wион.

3. Пробой жидких диэлектриков.

Епр жидкого диэлектрика обычно больше Епр воздуха.

Епр жидких диэлектриков зависит от:

• Химической природы.

• Наличия примесей(особенно H2O и др. полярных диэлектриков).

• Наличия воздушных включений.

• Других факторов (неоднородности поля, температуры, формы испытательного напряжения и т.д.).

Чисто электрический пробой развивается и завершается силами электрического поля. Образуются лавины электронов и ионов. Они вырываются из молекул диэлектрика и электродов.

Рисунок 2.18

Епр=f(%H2O) – для трансформаторного масла.

(влага)

Рисунок 2.19

Мостики высокой проводимости образуют нити плёнки, обладающие высокой проводимостью. Аналогично примеси взвешенных частиц, мостики проводимости образуют взвешенные увлажнённые частицы изоляции.

Епр и Uпр трансформаторного масла в значительной мере зависят от наличия примесей и влаги. Высокая скорость старения, взрыво- и пожароопасность, резкая зависимость Uпр от наличия влаги и примесей вызывает необходимость периодического определения Uпр трансформаторного масла и температуры вспышки паров масла в смеси с воздухом.

Назначение трансформаторного масла:

• Дополнительная электрическая изоляция.

• Отвод тепла от обмотки трансформаторного, при этом Uпр теплового пробой .

• Для гашения дуги в маслонаполненных выключателях.

• В маслонаполненных кабелях.

• В масляных конденсаторах с большой реактивной мощностью.

Необходимость периодического испытания трансформаторного масла вызвана его недостатками:

• Высокая скорость старения.

• Взрыво- и пожароопастность.

• Резкая зависимость Uпр от примесей влаги.

Причина периодических испытаний – не допустить аварии.

4. Пробой твёрдых диэлектриков.

1) Электрический пробой твёрдых диэлектриков происходит под действием сил электрического поля, развивается и завершается силами электрического поля. При этом образуется лавина электронов, вырываемых и выбиваемых из электродов и молекул твёрдого диэлектрика.

λтв<λжид<λгаз

Uпр.тв>Uпр.жид>Uпр.газ

Образовавшийся канал разряда после снятия напряжения не восстанавливается – это недостаток.

Епр твёрдых диэлектриков зависит от:

1. Химической природы.

2. Епр=f(h) h Eпр т.к. увеличивается вероятность совпадения слабых мест.

3. Наличия примесей (влаги)

4. Старения. Епр tgδ Pиз Т.

2) Электротепловой пробой твёрдых диэлектриков развивается под действием тепла, выделяемого в диэлектрике, а завершается силами электрического поля.

При Т>Ткр Ра>РТ – разогрев Т UпрUраб.

1. Р

   Рисунок 2.20

   _а1=U₁²ωC tgδ –тепло, выделяемое в диэлектрике (потери) при U=U₁.

2. P_a2=U₂²ωC tgδ – тепло, отводимое в диэлектрике при U=U₂>U₁.

3. P_T=σ_TS₀(T-T­₀) – тепло, отводимое с поверхности диэлектрика.

Т – температура диэлектрика.

Т₀ – температура окружающей среды.

Т_1р, Т_2р – рабочая температура диэлектрика при напряжениях U₁ и U₂ соответственно.

Т_1кр, Т_2кр – критическая температура диэлектрика при напряжениях U₁ и U₂ соответственно.

σ_Т – коэффициент теплопередачи.

S_ox – площадь охлаждаемой поверхности.

Критическая температура – это максимальная температура, при которой Р_а=Р_Т (тепловое равновесие).

При T≤T_кр Р_а=Р_Т – тепловое равновесие, т.е. тепло, выделяемое диэлектриком в секунду, равно теплу, отводимому от диэлектрика за секунду.

Тепловое равновесие устанавливается в интервале температур Т_кр≥Т=Т_р.

При Т>Т_кр Р_а>Р_Т – нарушается тепловое равновесие, происходит разогрев диэлектрика до Т>>Т_кр.

При разогреве диэлектрика Т, tgδ, P_a, U_пр_Uраб – пробой диэлектрика.

В параллельной схеме замещения .

U₂ – напряжение, при котором Т_1кр=Т_2кр, Р_а=Р_Т.

;

.

U_Тпр зависит от условий охлаждения σ_Т.

Охлаждение, U_Тпр.

В процессе старения R_из tgδ P_a T_кр U_Ткр_Uраб.

Поэтому измеряют R_из и tnδ для того, чтобы предупредить аварийный пробой изоляции.

R_из≥R_из.min;

tgδ<tgδ_max.