3.2.Газовая изоляция

Преимущества газовой изоляции: самовосстанавливаемость, стойкость к старению, пожаробезопасность, высокое удельное сопротивление , малый . Применение газов в качестве изолирующей среды позволяет снизить массу и габариты конструкции. Для обеспечения безопасной и надежной конструкции необходимо, чтобы газы удовлетворяли следующим требованиям: 1) газы должны быть стойкими к электрическим разрядам и не выделять токсичных веществ; 2) не вступать в химические реакции с контактирующими материалами; 3) обладать высокой теплопроводностью и иметь низкую температуру сжижения, допускающую работу при высоких давлениях; 4) быть негорючими; 5) иметь низкую стоимость;

В настоящее время в качестве изоляции применяют следующие газы: воздух, элегаз, азот и смесь азота с элегазом.

Э

Рис. 3.1 – Зависимость пробивного напряжения от давления для элегаза

легаз. Прочность элегаза в 2,5 раза выше электрической прочности воздуха. Его электрическая прочность возрастает пропорционально давлению, однако увеличение давления ограничевается возможностью сжижения: температура сжижения при давлении .

Механизм развития разрядных процессов в элегазовой изоляции такой же, как и в воздухе. В резконеноднородных полях зависимость имеет максимум (рис. 3.1). Максимум объясняется образованием при ионизации объемного заряда вокруг электрода, который как бы увеличивает радиус его кривизны, выравнивая тем самым поле. Снижение после достижения максимума объясняется частичной нейтрализацией положительного объемного заряда электронами лавин. Затем разряд переходит в стримерную стадию, и напряжение пробоя уменьшается, приближаясь к начальному напряжению возникновения короны. Выбирая рабочее давление изоляционного газа, следует учитывать эту аномалию (рис. 3.1).

Напряжение возникновения короны и электрическая прочность элегазовой изоляции зависит от однородности поля и площади электродов. Напряжение перекрытия по поверхности твердой изоляции в среде элегаза также как и в воздушных промежутках ниже, чем прочность чистого элегаза. Это объясняется в основном неоднородностью электрического поля возле поверхности изоляции, вызванной наличием загрязнений, влаги и т.п.

Недостатки элегазовой изоляции: 1) необходимость хорошей герметизации конструкции; 2) необходима высокая степень чистоты всей конструкции от пыли, влаги, металлической стружки, волокон. Наличие этих веществ приводит к разложению элегаза и образованию химически активных веществ.

Применение элегаза – изоляция КРУЭ на напряжение 110–220 кВ при . Разрабатывается КРУЭ на 1150 кВ; изоляция кабелей, трансформаторов, конденсаторов. Использование элегаза позволяет на порядок увеличить ток отключения и время отключения тока коммутационными аппаратами.

Азот. Применяется как изолирующая среда трансформаторов (в качестве прослойки, изолирующей трансформаторное масло от воздуха для исключения его увлажнения и окисления), конденсаторов, как чистый так и в смеси с элегазом.

3.3.Вакуумная изоляция

К вакуумной относится газовая изоляция, находящаяся под давлением 0,01–0,2 кПа (для сравнения атмосферное давление составляет 100 кПа). Глубокий вакуум возникает при . Характерной особенностью вакуумной изоляции является высокая электрическая прочность ( при ), хорошие дугогасящие свойства, низкая теплопроводность.

Механизм пробоя вакуума в основном объясняется автоэлектронной и вторичной эмиссией. При локальных нагревах электродов могут образовываться газо- или парообразные выбросы с их поверхности. Пробивные напряжения зависят от чистоты поверхности, формы поля, числа разрядов и др. факторов. В силу этого имеет большой разброс. Для увеличения вакуумной изоляции применяют тренировку (выдержка под напряжением).

Недостатки вакуумной изоляции: 1) сложность получения глубокого вакуума; 2) обработки токоведущих частей; 3) осуществления привода подвижных частей электрооборудования.

Область применения вакуума: КРУ, электровакуумные приборы, высоковольтные выключатели, конденсаторы, вакуумные разрядники.