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 E_ПР 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 Е_ПР. Низкая Е_ПР при 0^о С, т.к. вода находится в эмульсионном состоянии. В состоянии раствора (до 70^о С) примесь воды в меньшей степени снижает Е_ПР. 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 E_ПР 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 Е_ПР (горючие газы, сажа). Если корона переходит в дуговой разряд, то процессы разложения резко ускоряются. Электрическая прочность жидкого диэлектрика, протекающего между электродами, обычно выше Е_ПР неподвижной жидкости (эффект В.С.Дмитриевского), т.к. процессы, связанные с движением и перераспределением примесей являются сравнительно медленными.