Частичные разряды в изоляции

Понятие частичные разряды (ч. р.) в твердом диэлектрике - это местные пробои на поверхности или внутри изоляции аппарата в виде короны скользящего разряда или частичного пробоя элемента изоляции. Характеристики ч. р. позволяют выбирать допустимые рабочие и испытательные напряженности изоляционной конструкции аппарата высокого напряжения. Возникновение ч. р. сопровождается как нейтрализацией некоторого заряда q в толщине ди-

электрика, так и изменением напряжения на внешних электродах образца емкостью Сx на величину ∆Ux = q ч.р. / C x. Эквивалентная схема может быть представлена тремя емкостями, где Сх = С0 + ( Сv C d / (C v + C d)), или суммой полной емкоcти С0 и последовательно включенных емкостей: емкости элемента диэлектрика Сv с газовым включением, где развивается ч. р., и оставшейся части диэлектрика Сd по рисунку 1.24.

В результате можно получить

Нейтрализация заряда и связанное с этим изменение напряжения на образце приводит к высокочастотным колебаниям в электрической схеме в виде всплесков тока, снижения внешнего сетевого напряжения и появления электромагнитных колебаний в области ч. р. изоляции. Такие изменения в изоляции могут оценить регистрирующие устройства в виде индикаторов ч.р. (ИЧР) или радиоизлучения ч. р. (ИРИ). Если к твердому диэлектрику прикладывать кратковременные импульсы напряжения (грозового или коммутационного характера) амплитудой выше рабочего напряжения, то в нем развиваются микроскопические трещины. В некоторых аморфных диэлектриках (стекло, канифоль, целлулоид) трещины самозалечиваются и при повторных импульсах возникают в новом месте. В большинстве твердых диэлектриков при импульсах ч. р. развивается по пути предыдущего, вследствие чего микротрещина (дефект) увеличивается. Явление, отражающее накопление дефекта в изоляции, называется кумулятивным эффектом. Снижение пробивного напряжения изоляции в зависимости от числа воздействий характеризуется коэффициентом кумулятивности Кк, равным отношению пробивных напряжений при единичных и многократных воздействиях:

Кк = Uпр1 / Uпрn.

Известны следующие виды ч. р. в изоляции по рисунку 1.25:

начальные ч. р., слабая интенсивность которых не приводит к заметному разрушению изоляции или уменьшению напряжения ч. р. при кратковременном воздействии;

критические ч. р., значительная интенсивность которых вызывает заметное разрушение ( кумулятивный эффект) изоляции, сопровождающее снижением напряжения ч. р.

В обоих случаях имеют место напряжения возникновения U vч.р. и погасания U vч.р. частичного разряда и при постоянном напряжении возникающие ч. р. оказывают существенное влияние на старение изоляции. Здесь, как и при переменном напряжении возможны пробои участков изоляции с пониженной электрической прочностью (газовые включения). Однако, при постоянном напряжении интенсивные ч. р., типа критических, отмечаются только при включении напряжения или при его быстром изменении во времени. Поэтому ч. р. образуются на границах газовых включений в виде поверхностных зарядов от ионизации процессов, напряженности дополнительного поля, которое направлено против основного, и вызывает ослабление результирующей напряженности. Различают напряженность погасания ч. р., когда идет стекание поверхностных зарядов через проводимость изоляции и пропитывающие составы поверхности, и напряженность включения ч. р., зависящие от приложенного напряжения.