Пробой жидких диэлектриков
Лекция № 11
Жидкие диэлектрики отличаются более высокой электрической прочностью, чем газы в нормальных условиях. Электрический пробой тщательно очищенных жидкостей при кратковременном воздействии электрического поля происходит за счет ударной ионизации и холодной эмиссии с катода в сочетании.
Следовательно, электрическая прочность в таких условиях составляет примерно 100 МВ/м. Это на два порядка выше, чем у газов и объясняется тем, что требуется большая напряженность поля, чтобы электрон, двигаясь в более плотной среде, с меньшей длиной свободного пробега l накопил энергию, достаточную для ионизации.
У загрязненных масел (жидкостей) возникают такие вторичные явления, как образование мостиков из твердых частиц или пузырьков газа, т.е. проводящих каналов.
Наиболее часто встречающейся примесью в жидких диэлектриках является влага, которая может находиться в растворенном или эмульсионном состояниях.
На рисунке 3.11 показана зависимость EПР на переменном напряжении от температуры для сухого (1) и увлажненного (2) трансформаторного масла.
В отрицательных температурах до 40 оС, электрическая прочность растет, т.к. кристаллы льда имеют большую электрическую прочность ЕПР. Низкая ЕПР при 0о С, т.к. вода находится в эмульсионном состоянии. В состоянии раствора (до 70о С) примесь воды в меньшей степени снижает ЕПР. При температурах, больших чем 70 оС, в трансформаторном масле начинается процесс кипения легких фракций, образуются газы и электрическая прочность снижается. При наличии воздушных включений происходят и процессы химического разложения жидкости под действием ионизации (вольтазация жидкости).
Рисунок 3.11 – Зависимость EПР от температуры для сухого (1) и увлажненного (2) трансформаторного масла
При пробое происходит и образование короны, под действием которой происходят процессы интенсивного разложения жидкости и образование продуктов, резко снижающих ЕПР (горючие газы, сажа). Если корона переходит в дуговой разряд, то процессы разложения резко ускоряются. Электрическая прочность жидкого диэлектрика, протекающего между электродами, обычно выше ЕПР неподвижной жидкости (эффект В.С.Дмитриевского), т.к. процессы, связанные с движением и перераспределением примесей являются сравнительно медленными.