Воздушная изоляция

Основным диэлектрическим «материалом» для создания внешней изо­ляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода линий электро­передачи, наружные токоведушие части электрических аппаратов) распо­лагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей установок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значения напряжения, воздействию которого подвергается установка, и от электрической прочности воздуха.

При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воз­душных промежутков относительно невелика и в однородном поле при межэлектродных расстояниях более 1 см имеет значение, не превышаю­щее 30 кВ/см. В большинстве изоляционных конструкций при приложе­нии высокого напряжения создается резко неоднородное электрическое поле. Электрическая прочность воздуха в таком поле еще меньше и при расстояниях между электродами порядка 1-—2 м составляет приблизи­тельно 5 кВ/см. При расстояниях 10—20 м она снижается соответственно

до 2,5—1,5 кВ/см. Поэтому габариты воздушных линий электропередачи и распределительных устройств в значительной мере определяются элек­трической прочностью воздуха и при увеличении номинального напряже­ния очень быстро возрастают.

Выбор изоляционных расстояний для реальных конструкций аппаратов осуществляется по зависимостям электрической прочности (пробивного напряжения) от расстояния между электродами Ь для типовых промежут­ков. Промежуток стержень — плоскость наилучшим образом соответ­ствует промежуткам реальных конструкций подстанций. А для реальных конструкций линий электропередачи типовыми промежутками являются промежутки провод — стойка опоры и провод — провод. Разрядные напряжения У_р типовых промежутков приведены на рис. 15.3.

Так как для появления начального электрона, образования лавины электронов и ее развития в полный пробой промежутка требуется опреде­ленное время, то электрическая прочность изоляции должна зависеть от времени приложения напряжения. Эта зависимость называется вольт-секундной характеристикой. Характерными точками на ней являются про­бивные напряжения при стандартизированных воздействиях — грозовом и коммутационном импульсах (см. ниже) и переменном (50 Гц) напряже­нии. Зависимости электрической прочности для стандартизированных воздействий экспериментально получены для всех типовых промежутков. В качестве примера они даны на рис. 15.4.

Рис. 15.3. Рис. 15.4.

Рис. 15.3. Разрядные напряжения Г/_р воз­душных промежутков при переменном напряжении частотой 50 Гц:

I — стержень—-плоскость; 2 — провод (арматура гирлянды) — стойка опоры; 3 — провод- -провод

Рис. 15.4. Разрядные напряжения С_р воз­душных промежутков:

/ — стержень—плоскость, наименьшие зна­чения разрядных напряжений при воздей­ствии коммутационных, импульсов положи­тельной полярности; 2 — стержень—-плоскость, грозовые импульсы 1,2/50 мкс положительной полярности; 3 -— перемен­ное напряжение 50 Гц

Отношение электрической прочности при импульсном воздействии к напряжению пробоя при частоте 50 Гц называется коэффициентом импульса. Обычно коэффициент импульса больше единицы. Но для длин­ных воздушных промежутков, как видно из рис. 15.4, из-за специфики развития разряда в них при воздействии коммутационных импульсов положительной полярности он может снизиться до 0,8.