Внутренняя изоляция

Характерная для внутренней изоляции зависимость пробивного напря­жения и_пр от времени приложения напряжения показана на рис. 15.6. Сложный вид этой зависимости объясняется тем, что при разных време­нах процессы в изоляции, приводящие к пробою, имеют различную физи­ческую природу.

В диапазоне I от единиц микросекунд до нескольких миллисекунд в изоляции возможен чисто электрический пробой.

При времени воздействия свыше 1 мс — диапазон II — проявляется влияние твердых частиц примесей, неизбежно присутствующих в техни­чески чистых диэлектриках. Чем дальше успевают сместиться частицы за время воздействия напряжения, тем больше вероятность появления их в той области изоляции, где напряжённость поля достаточно велика для начала развития разряда с частицы. Следовательно, пробивное напряже­ние и будет снижаться по мере увеличения времени воздействия напряжения.

Следующий участок кривой III область теплового пробоя. В зависи­мости от размеров и свойств изоляции и температуры окружающей среды он может занимать диапазон от десятков секунд до нескольких часов.

Последний участок IV зависимости соответствует временам воздей­ствия напряжения от нескольких минут или часов до 10—15 лет и более. Это область, в которой пробой постепенно подготавливается медленно протекающими процессами электрического старения изоляции. Эти про­цессы возникают под действием электрических полей и вызывают необ­ратимое ухудшение диэлектрических свойств изоляции. Интенсивность процессов старения может быть очень малой, поэтому время, необходи­мое для постепенного разрушения изоляции до пробоя, может исчис­ляться годами. Главной причиной такого старения являются частичные разряды. В частности, они могут возникать в газовых включениях (порах,

Рис. 15.6. Зависимость пробивного напряжении U_пр внутренней изооляции от времени воз­действия напряжения

трещинах, кавернах), оставшихся в изоляции при изготовлении или поя­вившихся в процессе эксплуатации.

Электрическая прочность внутренней изоляции при всех временах должна быть выше возможных в эксплуатации электрических воздей­ствий. Пример правильного согласования уровней электрической проч­ности изоляции с уровнями воздействия напряжений показан на рис. 15.7.

При выборе внутренней изоляции надо учитывать не только электри­ческие, но и другие воздействия.

К числу важнейших относятся, прежде всего, тепловые воздействия, которые обусловлены выделением тепла в активных частях оборудования (в проводниках и магнитопроводах), а также диэлектрическими потерями в самой изоляции. Эти воздействия могут значительно ускорять химиче­ские процессы в изоляции, которые ведут к постепенному ухудшению ее свойств.

Механические нагрузки разного рода для внутренней изоляции опасны тем, что могут явиться причиной появления в твердых материалах микро­трещин, в которых затем под действием сильного электрического поля возникнут частичные разряды, что ускорит процесс старения изоляции.

Появление влаги в изоляции приводит к резкому снижению сопротив­ления утечки, так как во влаге содержатся растворенные и диссоцииро­ванные примеси, т.е. свободные ионы. Уменьшение сопротивления утечки опасно тем, что это приводит к росту диэлектрических потерь. Вслед­ствие этого снижается напряжение теплового пробоя и, кроме того, про­исходит дополнительный нагрев изоляции, что влечет за собой ускорение темпов теплового старения.

Даже относительно небольшое увлажнение минерального масла (несколько десятков граммов влаги на тонну масла) приводит к значитель­ному уменьшению электрической прочности маслонаполненной изоляции при длительном воздействии напряжения (в течение нескольких секунд и более).