Научная статья на тему 'Фізичні процеси при пробої повітряної ізоляці'

Фізичні процеси при пробої повітряної ізоляці Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
90
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОВіТРЯНА іЗОЛЯЦіЯ / ПРОБіЙ / іОНіЗАЦіЯ / СТРИМЕР / ЛіДЕР / ЛАВИНА ЕЛЕКТРОНіВ / LEADER AVALANCHE OF ELECTRONS / AIR INSULATION / BREAKDOWN / IONIZATION / STREAMER

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ліщак І.В., Бінкевич Т.В.

Розглянуто фізичні процеси при пробої повітряної ізоляції. Також розглянуто доцільність використання діелектричних властивостей повітря в енергетичних установках різних класів напруги,а також переваги та недоліки повітряної ізоляції вцілому.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Ліщак І.В., Бінкевич Т.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHYSICAL PROCESSES IN THE BREAKDOWN OF AIR INSULATION

We consider the physical processes in the sample air insulation. It also examines the feasibility of using the dielectric properties of the air in the power plants of different voltage classes, as well as the advantages and disadvantages of air insulation in general.

Текст научной работы на тему «Фізичні процеси при пробої повітряної ізоляці»

УДК 621.311.4:551.5

Лщак 1.В., ст.викл. каф. ЕСМ, Бшкевич Т.В., студент 3 курсу 1ЕСК Нацюналънийутверситет «Лъвгвсъка полтехшка»

Ф13ИЧН1 ПРОЦЕСИ ПРИ ПР0Б01 П0В1ТРЯН01130ЛЯЦП

Розглянуто ф1зичш процеси при пробог повтряног /золяцИ. Також розглянуто дощлътстъ використання д1електричних властивостей повтря в енергетичних установках ргзних клаав напруги,а також переваги та недолгки повгтряноггзоляцггвцглому.

Ключое1 слова: повтряна /золяц1я, пробш, юшзащя, стример, лгдер, лавина електроте.

1золящя електроустановок може бути роздшена на зовшшню \ внутршню . До зовшшньо! ¿золяци вщносяться пов1тряш пром1жки (наприклад, м1ж проводами ЛЕП, м1ж проводами \ опорою) \ частини ¿золяцшних конструкцш, яю стикаються з пов1трям. Внутршня ¿золящя знаходиться всередиш корпусу трансформатора або апарату, кабельно! оболонки \ т.д., вона складаеться з комбшаци р1зних рщких, твердих { газопод1бних д1електриюв.

Доцшьшсть використання д1електричних властивостей пов1тря в енергетичних установках р1зних клас1в напруги пояснюеться меншою вартктю I пор1вняльною простотою створення ¿золяци. Для И виконання ¿зольоваш електроди (проводи, шини тощо) розташовуються на певних вщстанях один вщ одного I вщ земл1 I закр1плюються за допомогою ¿золяцшних конструкцш з твердих д1електрик1в - ¿золятор1в. При цьому чисто пов1тряш пром1жки I пром1жки в пов1тр1 вздовж поверхонь ¿золятор1в утворюють зовшшню ¿золяцш установки.

Для зовшшньо! ¿золяци характерна залежшсть електрично! мщност1 вщ метеоролопчних умов, що визначають стан основного д1електрика - повтря, а також стан поверхонь ¿золятор1в, тобто кшькють I властивост1 забруднень на них. На розрядш напруги пов1тряних пром1жюв впливають тиск Р, температура Т I абсолютна волопсть пов1тря Н, а на розрядш напруги вздовж ¿золятор1в зовшшньо! установки - кр1м того, вид та штенсившсть атмосферних опад1в, кшьккть I склад забруднень в атмосфер! та в1тров1 умови.

Показники метеоролопчних умов безперервно змшюються в час1, тому пов1тряш ¿золяцшш пром1жки вибирають так, щоб вони мали необхщну електричну мщшсть I при таких несприятливих умовах.Зовшшня ¿золящя мае здатшсть швидко вщновлювати свою електричну мщшсть до вихщного р1вня теля пробою I вщключення вщ джерела напруги.

Основний д1електрик зовшшньо! ¿золяци - атмосферне пов1тря не пщвладне процесам старшня, тобто незалежно вщ вплив1в напруг I режим1в роботи обладнання його середш характеристики залишаються незмшними в часг

Електрична мщшсть пов1тря при нормальних умовах становить 25 - 30 кВ при вщстанях м1ж електродами бшьше 1 см. Тому ¿золяцшш вщсташ по

308

поварю в установках високо! I надвисоко! напруги досягають декшькох метр1в. Розм1ри ж електрод1в (провод1в, шин тощо), обраних за густиною струму, мехашчно! мщност11 шших умов, виявляються пор1вняно невеликими, I ращуси кривизни 1х иоверхонь становлять не бшьше одиниць сантиметр1в. При таких сшввщношеннях розм1р1в електрод1в I м1желектродних вщстаней електричш поля в зовшшнш ¿золяци виходять р1зко неоднорщш. Електрична мщшсть пов1тря в таких полях значно нижча: при вщстанях близько 1 м вона становить 5 - 6 кВ / см, а при вщстанях близько 10 м знижуеться ще приблизно в два рази I продовжуе падати при подальшому збшьшенш м1желектродних вщстаней. Тому з ростом номшально! напруги габаритш розм1ри I варткть зовшшньо! ¿золяци значно зростае. Кр1м того, при р1зко неоднорщних полях у зовшшнш ¿золяцп можливий коронний розряд, який викликае додатков1 втрати енерги та штенсивш радюперешкоди.

У зв'язку з цим велике значения мають заходи щодо зменшення р1вня неоднорщност1 електричних пол1в, яю дозволяють обмежити потужшсть втрат на корону до економ1чно виправданого р1вня, знизити штенсившсть радюперешкод до допустимих значень, а також дають деяке збшьшення розрядних напруг.

Збудження та ютзащя атом1в / молекул. Лавина електрошв. Несамосттнии / самосттнийрозряди.

У нормальному сташ неюшзоваш гази е майже щеальними д1електриками. Цей стан порушуеться при напруженост1 поля, при якш в газ1 пщ д1ею сил поля виникае штенсивна юшзащя - газовий розряд. При газовому розряд1 р1зко зростае струм, що стжае з електрод1в. Цей струм е струмом конвекци, який обумовлений рухом заряджених часток м1ж електродами. Щоб описати газовий розряд, необхщно зрозум1ти умови виникнення, руху та зникнення заряджених частинок в електричному полг

Процес вщриву електрона вщ нейтрально! молекули називаеться юшзащею. Для юшзаци молекули потр1бно затратити енергш. Процес збудження - процес переходу електрона на бшьш вщдалену орб1ту, яка може також проходити в мжропроцесах газового розряду; збуджена молекула «живе» ^ 10- с, пот1м вщбуваеться зворотний перехщ електрона на стшку орбпу. Дал1 слщ розглянути основш процеси, при яких молекул! в розрядному пром1жку передаеться енерпя достатня для И юшзаци.

Ударна ютзащя чи ютзащя зткненням. Так називаеться юшзащя при з1ткненш молекули з електроном, прискореним в електричному полг У результат! юшзаци зростае число вшьних електрошв - вщбуваеться розмноження електрошв. Схема юшзаци молекули при з1ткненш з електроном показана на рис. 1.

309

¿1У\ ег Елекгрон " (¿) 1

Гон

е\Щ

е-

Ч I

\ / ^ ^ ^ ^

©

Молекула

е2У3

е-

Рис.1. Схема ударноУ ¡ошзащь

Ударна юшзащя в газах виникае в досить сильних полях, але менших, шж поля, в яких пробиваються рщю та тверд! д1електрики. Фотоютзацгя - це юшзащя в результат! поглинання молекулою кванив променисто! енергп, тобто фотошв. Процес фотоюшзаци схематично зображений на рис. 2. Енерпя фотона виражаеться формулою w=hv, деу - частота випромшювання, с-1;И-стала Планка. Тод1 умова юшзаци виражаеться формулою

> и, (1)

3 умови (1) випливае, що пщвищення частоти збшьшуе здатшсть фотона до юшзаци.У газовому розряд! джерелом фотошв, здатних до юшзаци, служать не тшьки зовшшш випромшювач!, але I сам! молекули, що беруть участь в газовому розрядг У збуджено!

Фотон

е

1а н

(©; = ©

Молекула

еУ1 0-

Рис.2. Схема фотошшзащь

молекули електрон, змщений на зовшшню нестшку орб1ту, утримуеться на нш протягом дуже короткого прсишжку часу 10" с. При поверненш електрона на стшку орбпу молекула випромшюе фотон, який здатний викликати фотоюшзаци нейтральних або вже збуджених шших молекул газу.

Процес, що включае порушення молекули газу в результат! з!ткнення, випромшювання фотона при поверненш електрона на стшку орб!ту та юшзащю цим фотоном ран!ше збуджено! молекули, зображений на рис. 3. Процес юшзаци вторинними фотонами грае виршальну роль у формуванш ¿скрового розряду.

®

©—>

Рис.3 Схема ¡ошзащ! збуджеиоУ молекули.

310

Електрон в результат! з1ткнення збуджуе молекулу, при поверненш електрона на стшку op6ÍTy випромшюеться фотон, юшзуючи шшу збуджену молекулу.

Термоютзащя. Температура е м1рою кшетично! енергн хаотичного (теплового) руху молекул i вшьних електрошв у ra3Í. Величина u;ieï кшетично! eHepriï визначаеться для молекули виразом

W = 3/2kT, (2)

де W - юнетична енерпя теплового руху для молекули; k - постшна Больцмана; T - температура.При досить високш температур! стае можливою юшзащя в результат! з1ткнення молекул з електронами.Процес термоюшзаци вщирае визначальну роль в стовш електрично! дуги, температура якого складае вщ 4000 до 15000 °К.

Поеерхнееа ютзащя. У ряд1 випадюв у розвитку електричного розряду в газовому пром1жку ¿стотну роль може грати поверхнева юшзащя. Так називаеться ефект випускання з електрод1в заряджених частинок, в основному вшьних електрошв. Електрони, що вившьняються в результат! поверхнево1 юшзаци з катода, силами електричного поля вщводяться вщ катода в область газового розряду. При поверхневш юшзаци з анода електрони знову притягуються до аноду i поглинаються ним. Тому для розвитку газового розряду основне значения мае поверхнева юшзащя з катода, яка мае pÍ3HÍ форми:

а) поверхнева ударна юшзащя вщбуваеться пщ д1ею бомбардування поверхш катода позитивними юнами, прискореними в електричному пол1 (рис. .4). Для того щоб звшьнити з катода один електрон, тобто для одноразово! поверхнево! юшзаци, позитивний íoh повинен вшьно пролетки в пол1 напруженост1 Е вщстань Xni = Uni / Е;

' ' I - i /////////// ///////////

Рис.4 Схема ударно'1 поверхнево'1 ¡ошзацн

б) поверхнева фотоюшзащя (фотоелектронна емгая) вщбуваеться при падшш на поверхню катода фотошв досить bhcokoï eHepriï (Рис. 5,а);

в) терм1чна емюя електрошв з катода - це емгая, при якш вшьш електрони в метал1 за рахунок його нагр1вання набувають енергш, достатню для подолання поверхневого потенцшного бар'еру (Рис. 5,6);

г) автоелектронна емгая полягае в тому, що електрони пщ д1ею сил електричного поля вириваються з катода. Автоелектронна емюя вщбуваеться при напруженост1 поля поблизу катода 3- 102кВ/ см. (Рис. 5,в)

311

Фотон

//V

Не

ЯЬ3*10 кВ/см

ее

©е

а)

ш

Нагрт б)

Е

Катод В)

Рис. 5. Схеми поверхнево1 ¡онпацп: а) - ¡ошзащя квантом св1тла; б) -термошшзащя; в)- автоелектронна ¡ошзащя

Лавина електроте. Якщо напружешсть електричного поля досягае значения, при якому можлива ударна юшзащя, то в пол1 виникають лавинш процеси, в яких вщбуваеться розмноження заряджених частинок - електрошв та юшв.

Можна припустити, що у будь-якш точщ поля з напруженютю Е виник вшьний електрон, що волод1е енерпею, достатньою для юшзаци молекул газу. Цей початковий електрон може виникнути, наприклад, в результат! фотоюшзаци молекул газу будь-яким зовшшшм юшзатором. Цей електрон юшзуе молекулу, що призводить до утворення позитивного ¿она I двох електрошв. Розганяючись в електричному пол1, кожен з цих електрошв в свою чергу юшзуе по молекул^ що призводить до утворення трьох позитивних юшв I чотирьох електрошв, I т.д. Цей лавинопод1бний процес зображений на рис. 6.

Електрони та ¿они, що утворилися в лавиш, перемщуються пщ д1ею електричного поля. Так як рухливкть електрошв багато бшьше рухливосп юшв, то в голов1 лавини утворюеться надлишок електрошв, а в И хвост1 переважають позитивно заряджеш ¿они.

Самосттний розряд. Для утворення лавини необхщний хоча б один початковий електрон. У тому випадку, коли початков! електрони безперервно вщтворюються, лавинний процес не припиняеться. Початков! електрони можуть створюватися зовшшшми юшзаторами, в цьому випадку розряд називаеться несамостшним. Вщтворення початкових електрошв може вщбуватися I за рахунок юшзацшних процеЫв у самш лавиш. У цьому випадку процес носить самопщтримуючий характер, I розряд називаеться самостшним.

312

б)

Рис. 6. Схема утворення лавини електрошв (а) 1 розподш у нш заряджених

часток (б)

1ошзащя в лавиш супроводжуеться збудженням частини молекул I випромшюванням фотошв. Випромшюваш фотони можуть викликати вторинну юшзацш в газ1 або на катодг

Умовою самостшного розряду е умова, при якому розряд буде пщтримуватися, якщо навпъ д1я зовшшнього юшзатора припинитися. Однак для початку розвитку розряду необхщний вихщний початковий електрон. Умова самостшного розряду:

у(е а8-1) > 1. (3)

Якщо у(е а8-1) > 1) буде нав1ть незначно перевищувати одиницю, число лавин ,яю розвиваються в пром1жку буде безперервно зростати. Наступи! лавини будуть виникати ще до того, як вс1 позитивш ¿они попередшх лавин пщуть на катод. Отже, електрони будуть рухатися в об'ем1, заповненому позитив ними юнами, I вздовж шляху лавин газ, в пром1жку м1ж електродами, перейде в стан плазми. У випадку однорщного поля умова самостшносп розряду е умовою пробою пром1жку, тому воно може бути використана для визначення пробивно! напруги.

Перех1д в/д лавинно! форми самостшного розряду до /скрового розряду в малых ¡скроеих пром1жках зргвномгрним полем. Виникнення стример1е.

У розрщжених газах кожна лавина веде до наростання числа початкових електрошв, що шщшють наступну лавину. В результат! в кожнш наступит лавиш зростае число юшзаци. Цей процес наростае за експоненщальним законом, поки пром1жок м1ж електродами не заповниться плазмою, що складаеться з позитивних юшв, що залишилися вщ попередшх лавин, \ електрошв ,створених останньо! лавиною. Через високу розрщженост1 газу основну роль у вториннш юшзаци, що створюе нов1 початков! електрони, грае фотоюшзащя з катода. Тому на розрядну напругу пром1жку пом1тно впливае матер1ал катода, що характеризуемся потенщалом поверхнево! юшзаци.

313

При високш щшьносп газу спостер1гаеться шша картина розвитку самостшного розряду. Сиотворення поля позитивними зарядами лавини виявляеться в цьому випадку значним, що призводить до видшення велико1 кшькосл фотоюшв та штенсивно! фотоюшзаци в обсяз1 газу поблизу головки лавини (рис. 7,а). Утвореш вторинш лавини направляються до гол1вки первинно! лавини, де напружешсть поля особливо велика. Електрони вторинних лавин проникають всередину первинно! лавини, утворюючи з !! позитивними юнами канал плазми. Напружешсть поля на юнщ каналу (з боку катода) пщвищуеться, що веде до виникнення нових вторинних лавин i до подальшого проростання плазмового каналу i т.д. Такий канал отримав назву стримера (англ. stream - потк). Коли стример досягае катода, плазмовий канал замикае електроди й розряд переходить в ¿скрову стадш.

Таким чином, у малих пром1жках i в щшьних газах розряд протжае в одно лавиннш форм1, що переходить у стримерну . Основну роль в утворенш вторинних лавин грае фотоюшзащя в об'ем1 газу, тому матер1ал електрода не робить пом1тного впливу на напругу юкрового розряду.

+1_ +1 , +|_ +1

/ ++ + + \ I-+- + 1N 1-+- + Z.. ,_+_ + ±ч

'++.+ + ' /++- + 1 /++-+ ;++_+( J^sf- + + | -+- + -/ I-+-+-: ,_+_ + -,

х + + +1-, /+ + +

+1 w+; + / /

I + + + / \ + ++/

\ + /

J+

. 1

'-+1 + V

+ +-л 1+ - + - + / + -I

'-+ - + i

-гг- -Па) б) в) г) д) Рис.7. Схема розряду стримерноУ форми в малому пром1жку з р1вном1рним

полем:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а - початкова лавина перетнула промгжок; головка лавини ттенсивно випускае фотони; б - фотоюшзащя породила вторинш лавини; електрони вторинних лавин проникають всередину первинно! лавини; почалося утворення плазмового каналу - стримера; в, г-на ктщ плазмового каналу ргзко збтъшуетъся напружешсть поля, що призводить до ттенсивно! фото1ошзацп / виникнення нових лавин; плазмовий канал швидко проростае до катода (позитивнии стример);д - стример досяг катода; розряд переходить в гскрову стадт . Самостшниирозряд в нер1вном1рному поле. Лавинна корона У нер1вном1рному пол1 залишаються в сил1 основш законом1рносп самостшного розряду, але внаслщок змши Е вздовж шляху лавини умова самостшного розряду набувае вигляду:

314

|ас1х = 1п\ 1 + у I = еот1

(4)

де а - коефщент юшзаци.

Дал1 розглянем характеристику самостшного розряду поблизу електрода з малим ращусом кривизни, наприклад проводу. Лавинний процес вииикае на певному шляху 8 поблизу електрода; за дшянкою 8 напружешсть поля вже недостатня для юшзацшних процеЫв. За умови дотримання р1вност1 (4) розряд на дшянщ 8 мае самостшний характер. Проте в даному випадку лавинний процес не призводить безпосередньо до ккрового розряду, так як юшзацшш струми обмежеш великим емшсним опором решти пром1жку. Розряд в такш форм1 отримав назву коронного розряду (корона). Коронний розряд вииикае при деякш початковш напруженосп поля Ен або початковш напруз1 ин. Характер коронного розряду ютотно залежить вщ полярност1 електрода.

Стримерна корона

Повтори! лавини у коронному розряд1 призводять до високо! концентраци позитивних юшв бия коронного вктря. При незначному пщвищенш напруги на пром1жку вщносно початкового ,коронне поле Ед, що створюеться цими зарядами, стае пор1вняльним (у данш област1) з основним полем Е. Внаслщок ще! умови у коронному розряд1 виникають стримери.

Утворення позитивного (анодного) стримера в лавинному коронному розряд1 показано нарис. 8.

+

Л*

♦ . +

\ ♦ + /

\ . / V

а)

+

А

V

б)

и*.

V

В)

Рис. 8. Розвиток позитивного стримера в иер1виом1риому полк

а - заюнчився розвиток початковог лавини; виникають вторинт лавини, що направляютъ-ся до гол1вки початковог лавини; б - по каналу початковог лавини розвиваетъся стример, в глибиш промгжку виникае вторинна лавина; в -стример заповнив канал початковою ла-виною; завершився розвиток вторинноглавини в глибит пром\жку.

315

Фотони, що виникають в головщ лавини, призводять до утворення вторинних лавин попереду \ з боюв головки иервинно! лавини. Вторинш лавини втягуються в первинну лавину, утворюючи илазмовий канал, по якому електрони спрямовуються до аноду. Так як розвиток лавин { плазмового каналу призводить до посилення поля в глибиш пром1жку, одночасно з розвитком плазмового каналу попереду нього вщбуваеться виникнення \ розвиток нових лавин. Ця одночасшсть забезпечуе високу середню швидюсть просування фронту позитивного стримера.

Негативний стример також вииикае при достатнш концентраци позитивних заряд1в в головщ лавини \ розвиваеться в результат! злиття ряду лавин у вигляд! каналу,який швидко розширюеться . Проте виникнення негативного стримера ускладнюеться низькою напружешстю електричного поля поза вузькою зоною юшзаци у стрижня. Просування катодного стримера вглиб пром1жку стримуеться впливом позитивного об'емного заряду лавин, що пщсилюе поле в тш частиш пром1жку, яка вже перетнута лавинами, I р1зко послаблюе поле в шшш частиш пром1жку. Тому виникнення вторинних лавин попереду стримерного каналу стае можливим тшьки теля того, як стримерного канал розвинеться по всш довжиш иервинно! лавини. Таким чином, середня швидюсть просування катодного стримера виявляеться менше, шж анодного.

Перех1д стримера в гскровийрозряд в пром1жках з нер1вном1рним полем При пщйом1 напруги на пром1жку з нер1вном1рним полем, довжина стример1в зростае, поки один з стример1в не перетне весь пром1жок \ не вщбудеться ¿скровий розряд м1ж електродами. У пром1жках з симетричними електродами зазвичай утворюються зустр1чн1 стримери позитивно! та негативно! полярности 1скровий розряд в пов!тр!, в пром!жках з м!ж електродною в!дстанню в десятки сантиметр!в, в!дбуваеться при середн!х напруженостях поля близько 10 кВ / см, що значно менше критично! напруженост! самост!йного розряду в р!вном!рному пол!. Пояснюеться це характером стримерного розряду: стример призводить до спотворення поля в непробитш частини пром!жку ! до п!двищення напруженост! поля поблизу головки стримера.

Коли стример замикае пром!жок, по каналу стримера починае проходити струм розряду м!ж електродами. При цьому п!двищуеться температура каналу ! вииикае ¿нтенсивна терм!чна ¿он!зац!я, що приводить до пщвищення пров!дност! плазмового каналу, п!двищенню струму розряду м!ж електродами ! т. д. В результат! за дуже малий пром!жок часу, близько 10-8 с, формуеться ¿скровий канал високо! пров!дност! ,який яскраво св!титься ! замикае пром!жок м!ж електродами.

По дороз! ¿скрового розряду починае проходити струм короткого замикання м!ж електродами. 1скра при цьому може перейти в стадш дугового розряду, для яко! характерн! дуже мал! напруженост! в розрядному канал!.

Л1дерна стад1ярозряду

Лщер являе собою добре провщний илазмовий канал. Коли л!дерний канал досягае к!нця стримера, настае пауза. Лщер внаслщок його високо! провщност! можна упод!бнити металевого стрижня, що виходить з електрода.

316

Висою напруженосп на юнщ такого стрижня призводять до утворення нового стримера, що продовжуе розрядний канал. Такий мехашзм розвитку розряду дозволяе лщеру перекривати велим вщсташ при вщносно малих середшх напряженностях поля.

1скра

1скра в електричних мережах виникае в результат! пробою пов1тряно! ¿золяци пщ д1ею ¿мпульсу комутацшного або атмосферного перенапруження . На фронт! ¿мпульсу у м1ру зростання струму плазмовий канал сильно роз1гр1ваеться I розширюеться. Розширення вщбуваеться у форм! цил1ндрично! ударно! хвил!. Щ!льн!сть газу вщ центру каналу до його перифери наростае дуже круто. На перифери каналу створюеться оболонка високо! щшьност!, що охоплюе центральну частину каналу, де газ сильно розр!джений ! сильно юшзований. У м!ру розширення каналу щшьшсть оболонки знижуеться. У початковш фаз! розширення каналу носить характер вибуху. Ударна акустична хвиля створюе характерний тр!ск ккрового розряду.

Довга дуга в повтр1

Дуговий розряд в установках високо! напруги виникае м!ж електродами п!д д!ею робочо! напруги сл!дом за ккровим розрядом при Ероб >Екр,. У вЫх випадках прагнуть до якнайшвидшого згасання дуги.Майже всю довжину дуги займае плазмовий стовп.. При з!ткненнях електрони в!ддають енерг!ю молекул, збшьшуючи !х к!нетичну енерг!ю, тобто пщвищуючи температуру газу. При високому тиску температура дуги лежить в межах 4000 - 15000 °К, що забезпечуе ¿нтенсивну терм!чну ¿он!зац!ю.

Електрони надходять в дугового стовпа за рахунок термоелектронно! ем!с!! з катода, роз!гр!того дугою. Перех!д електрон!в з електрода в газ забезпечуеться прикатодним пад!нням напруги, величина якого становить усього к!лька десятк!в вольт. Якщо пад!ння напруги в приелектродних областях дуже мале в пор!внянн! з падшням напруги на плазмовому стовп!, дугу називають довгою. Енерг!я, що пщводиться ¿з зовн!шнього електричного кола до довгш дуз!, вид!ляеться в основному в плазмовому стовп!, так що характеристики довгою дуги та !! стшюсть повшстю визначаеться процесами в стовп! дуги. В установках високо! напруги дуга в пов!тр! практично завжди е довгою.

Висновки:

1золяц!я електроустановок може бути роздшена на зовн!шню ! внутр!шню. Доцшьшсть використання д1 електричних властивостей пов!тря в енергетичних установках р!зних клаав напруги пояснюеться меншою варт!стю ! пор!вняльною простотою створення ¿золяц!!. Для зовшшньо! ¿золяц!! характерна залежн!сть електрично! м!цност! в!д метеоролог!чних умов. Показники метеоролог!чних умов безперервно зм!нюються в час!, тому пов^ряш ¿золяц!йн! пром!жки вибирають так, щоб вони мали необх!дну електричну м!цн!сть ! при таких несприятливих умовах. У нормальному стан! неюшзоваш гази е майже ¿деальними д!електриками. Цей стан порушуеться при напруженост! поля, при якш в газ! п!д д!ею сил поля виникае штенсивна

317

юшзащя - газовий розряд. При газовому розряд1 р1зко зростае струм, що стшае з електрод1в. Цей струм е струмом конвекци, який обумовлений рухом заряджених часток м1ж електродами.

Л1тература

1. Костеико М.В., Богатеиков И.М., Михайлов Ю.А.,. Халилов Ф.Х. Физика грозового розряда и защита линий электропередачи. - Л.: ЛИИ, 1982.

2. Kokkonen M. Development of Lightning Protection for Covered Conductor, ICCC, 2000.

3. Kuffel, E., Zaengl, W. S. High Voltage Engineering. Pergamon Press, Great Britain.

4. P. Chowdhuri, A.K. Mishara, P.M. Martin, "The effects of nonstandard lightning voltage waveshapes on the impulse strength of short air gaps," IEEE Transactions on power delivery, Vol. 09, No. 4, pp.1991-1999, 1994.

5. S. Venkatesan, S. Usa, "Impulse Volt-Time Characteristics of Oil and OIP insulation," American J. Appl. Sci., Vol. 2, No. 2, pp. 591-596, 2005.

6. William A. Chisholm John G. Anderson Lightning and Grounding EPRI AC Transmission Line Reference Book—200 kV and Above, Third Edition.

Summary

Lishchak I.,senior teacher of ch.ESC Binkevych T. 3-rdyear student of ch. ESC Lviv Politechnik National University PHYSICAL PROCESSES IN THE BREAKDOWN OF AIR INSULATION

We consider the physical processes in the sample air insulation. It also examines the feasibility of using the dielectric properties of the air in the power plants of different voltage classes, as well as the advantages and disadvantages of air insulation in general.

Key words: air insulation, breakdown, ionization, streamer, leader avalanche of electrons.

Рецензент - д.т.н., професор Щж Б.Р.

318

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.