Elektrická pevnost izolačních systémů 1
Elektrické namáhání, elektrická pevnost druh izolace vnější, vnitřní tvar a vzdálenost elektrod atmosférické podmínky znečištění izolace časový průběh elektrického namáhání doba namáhání Elektrická pevnost - rázová - krátkodobá - dlouhodobá 2
Nosiče náboje Elektrická pevnost plynů koróna (trsový výboj, sršení) jiskrový výboj nárazová ionizace obloukový výboj postupná ionizace fotoionizace tepelná ionizace povrchová ionizace m e v 2 2 e W h f Wi, f = i c λ 3
Townsendovy výboje α, γ ionizační čísla α = p f E p n = n 0 e αx lavina 4
Podmínka samostatného výboje γ ( α e d 1) = 1; αx = 18 až 20 Přeskokové napětí v homogenním elektrickém poli Paschenův zákon U P = ln Bpd Apd 1 ln 1 + γ A, B = A L konstanty U i 5
Poměrná elektrická pevnost plynů vztažena k E P vzduchu při p = konst. d = konst. deriváty halových prvků ( < α ) CCl 4 6,3 SeF 4 4,5 C 2 H 5 J 3,0 CCl 2 F 2 2,5 (freon) SF 6 2,3 2,5 (elegaz) 6
Elektrická pevnost kapalných izolantů Vliv nečistot a vlhkosti E P = 5 až 30 kv/mm 7
Diagnostické metody u olejů analytické obsah vody číslo kyselosti číslo zmýdelnění usazeniny a kaly fyzikálně chemické elektrická pevnost rezistivita ztrátový činitel poměrná permitivita Elektrody s obalem v homogenním elektrickém poli a při nečistém oleji Bariéry (mezistěny) v nehomogenním elektrickém poli u elektrod (delor, clophen, askarol, pyralen, sovol) 8
Bariéry v elektrickém poli 9
Druhy průrazu pevných izolantů Čistě elektrický průraz je charakteristickou vlastností izolantů Vyloučit vliv: nehomogenit tvaru a materiálu elektrod ohřátí izolantu chemických změn okrajových jevů 10
Tepelný průraz Dielektrické ztráty - prosakujícím proudem - orientační polarizací - nestejnorodostí materiálu - častečnými výboji v izolaci C P = UI cosϕ UI tgδ Z = C C C0 δ 2 P Z = ωcu tgδ δ φ tg δ = f ϑ,ω, E ( ) 11
pro výpočty ( ϑ ϑ ) αθ α 0 p z1 = & p 01 e = & p 01 e α LL teplotní činitel dielektrických ztrát ( α > 0) 12
Válcová stěna s E = konst. (kondenzátorová průchodka) U S = 1,6m λ αp 01 ; m = f r r 1 2 ( 1 2 V; W / K m, K, W / V m) U S λ.... napětí na mezi tepelné stability.... tepelná vodivost 13
Stárnutí izolantů Napěťově-časová charakteristika pevné izolace Izolace z papíru impregnovaného olejem; např. tyto izolační systémy: Kabely, kabelové koncovky, silové kondenzátory, transformátory proudu, průchodky, silové transformátory. V provozu vzniká: Narušení izolace částečnými výboji, účinky vzdušného kyslíku a 14 teploty, navlhnutí izolace.
Elektrické výboje 15
Druhy elektrických výbojů: koróna jiskrové obloukové klouzavé částečné 16
Koróna a/r 25 U 0 počáteční napětí Elektrostatické odlučovače U = 50 až 120 kv primární, sekundární trubové (vertikální) sběrací elektrody - průřez -průřez 17
Komorový odlučovač 18
Koróna na vedení Počáteční napětí koróny U 0 rovnoběžné dráty ve vzduchu (20 C - 101,3 kpa - 50 Hz) U 0 = δ E 0m 2 2 r ln a r E = U 2 r ln a r 19
Svazkové vodiče dvojsvazek Q 1 /2 Q 1 /2 E = Q 1 2πε ε r 0 R E m = Q 1 2πε r ε 2 0 r + 2πε Q r ε 1 0 2 ( r + a) 20
Ztráty korónou hrotová přechodová obalová koróna 21
Ultrakoróna + + 22
Přeskokové napětí v závislosti na doskoku 23
Vysokotlaký oblouk Oblouk - nízkotlaký (nárazová ionizace) - vysokotlaký (tepelná ionizace) a) krátký b) dlouhý Vznik oblouku -přeskok mezi elektrodami -působení pojistky - rozpojení kontaktů Vlastnosti značné proudy při malém napětí vysoká teplota (5 10 3 K - volně hořící oblouk, 12 až 15 10 3 K - silně chlazený) 24
Výboje po povrchu pevného izolantu (klouzavé výboje) 25
Průchodkové uspořádání 26
Prostředky omezující výskyt výbojů Vhodnou konstrukcí 27
Částečné výboje 28
29
30
Měření částečných výbojů měřené veličiny: q (pc)..... zdánlivý náboj Q (pc).... součtový náboj za čas. interval n (s-1)..... četnost výbojů U i (V)..... počáteční napětí U h (V)..... zhášecí napětí P(W)..... výkon částečných výbojů 31
Měřicí obvod Podle - druhu měřeného objektu - druhu a velikosti rušení Rušení -vnější (nezávislé na U) -vnitřní (závislé na U) 32
Metody měření částečných výbojů elektrické tgδ měření rušení metoda se snímací impedancí neelektrické akustické optické chemické galvanická lokalizační - diferenciální elektromagn. sonda - induktivně vázaná sonda 33