Разряд по сухой поверхности изолятора. Сухоразрядное напряжение.

В большинстве точек земного шара сухая погода является преобладающей по продолжительности. Поэтому изучение разряда по сухой поверхности изолятора дает представление о его поведении в течение большей части периода эксплуатации. С этой целью все нормы и стандарты на внешнюю высоковольтную изоляцию предусматривают измерение разрядного (либо выдерживаемого) напряжения по поверхности сухих изоляторов при воздействии напряжения промышленной частоты. Измеренное напряжение для краткости называют сухоразрядными (U_CP либо сухим выдерживаемым U_C.B; обычно считают, что U_C.B=0,9U_CP.

У большинства изоляционных конструкций поверхностный газовый разряд протекает в резко неравномерном поле. Типовая изоляционная конструкция с таким полем приведена на рис. 3.1. Вдоль поверхности изолятора, приведенного на рис. 3.1, электрическое поле распределяется тем более неравномерно чем больше удельная поверхностная емкость изолятора С₀. С увеличением неравномерности поля растет продольная напряженность поля Е_х у электрода и облегчается возникновение разряда по поверхности изолятора.

Рис. 3.1 – Развитие стримера вдоль поверхности изолятора. 1,2 — электроды: 3 — стример.

Поверхностная емкость С₀ влияет также на само протекание газо­вого разряда. Это влияние можно проследить по рис. 6-1, на котором вдоль поверхности изолятора показан развивающийся стример. Ток стримера, протекающий под действием продольной составляющей на­пряженности поля, замыкается током смещения в емкости С₀ Δs (Δs — площадка под головкой стримера). Чем больше эта емкость, тем больших значений может достигать ток стримера, а следовательно, тем более возрастает проводимость стримера и возрастает потенциал головки стримера, что в конечном счете способствует развитию разряда. Таким образом, возрастание С₀ ведет к снижению разрядного напряжения по поверхности.

Рис. 3.2 – Повышение разрядного напряжения изолятора с помощью ребер: 1,2 — электроды: 3 — стример.

Влияние С₀ на протекание разряда, очевидно, тем значительнее, чем выше частота тока, а следовательно, больше емкостная проводимость ωC₀Δs. С ростом частоты приложенного напряжения стример, следуя пути с максимальной проводимостью, стремится прижаться к поверхности изолятора. Стримеры, развивающиеся вдоль поверхности изолятора, называют скользящими разрядами.

Сухоразрядное напряжение изолятора удается существенно повысить, сделав его поверхность ребристой. Особенно эффективны ребра вблизи электродов, где напряженность поля максимальная (рис. 3.2). Ребра снижают в месте их расположения поверхностную емкость С₀ и создают барьер для развивающегося стримера. При наличии ребер разряд может частично развиваться по поверхности изолятора и частично по воздуху, а при большом числе сильно выступающих ребер почти полностью по воздуху. Такой характер разряда имеет то достоинство, что силовая дуга, следующая за импульсным перекрытием, не соприкасается и не обжигает поверхность изолятора.

Поверхностное разрядное напряжение повышают также путем выравнивания электрического поля вдоль поверхности изолятора, т. е. снижения продольных градиентов.

При решении практических задач часто возникает необходимость в быстрой, хотя бы и приближенной, оценке сухоразрядного напряжения изоляционной конструкции. Для этой оценки используется величина так называемого сухоразрядного расстояния L_СР — кратчайшего расстояния между электродами изоляционной конструкции, примерно равного строительной высоте изоляции l_ст. Определение U_CP производят по кривым разрядного напряжения воздушных промежутков стержень – стержень или стержень – плоскость при промышленной частоте, принимая l_ст в качестве расстояния s между электродами. Для изоляции, расположенной на металлическом баке (вводы), более подходит эквивалентный промежуток стержень — плоскость; для изоляции с более симметричными электродами, например гирлянды линейных изоляторов, U_CP следует находить как среднее (арифметическое) между U_р обоих типов промежутков.