3. Вакуумнаяизоляция

К вакуумной относится газовая изоляция, находящаяся под дав- лением 0,01–0,2кПа(для сравнения атмосферное давлениесостав-

ляет 100 кПа). Глубокий вакуум возникает при

P10^3Па . Харак-

терной особенностью вакуумной изоляции является высокая элек-

трическая прочность (E10⁶В/см

при

L10^3см ), хорошие

дугогасящие свойства, низкая теплопроводность.

Механизм пробоя вакуума в основном объясняется автоэлек- тронной и вторичной эмиссией. При локальных нагревах электро- дов могут образовываться газо- или парообразные выбросы с их поверхности. Пробивные напряжения зависят от чистоты поверхно- сти, формы поля, числа разрядов и других факторов. В силу этого

^Uпр

имеет большой разброс. Для увеличения

^Uпр

вакуумной изо-

ляции применяют тренировку (выдержка под напряжением).

Недостатки вакуумной изоляции:

1. сложность получения глубокоговакуума;

2. сложностьосуществленияпривода подвижныхчастейэлектро- оборудования;

3. сложностьобработки токоведущихчастей.

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

4. Жидкаяизоляция

Жидкая изоляция, как и газовая, обладает самовосстанавливаю- щимися свойствами и хорошими теплопроводящими свойствами. Кроме того, некоторые жидкие диэлектрики обладают и дугогася- щими свойствами.

В качестве жидких диэлектриков в настоящее время использу- ются различные нефтяные масла, а также синтетические, кремний- органические и фторорганические жидкости.

Электрические разрядывжидкихдиэлектриках могутиметьэлект- рический, тепловой или электрохимический характер или их соче-тание.На электрическую прочность жидких диэлектриков значитель-ное влияние оказывают различные примеси: вода, газы, волокни- стые материалы, а также однородность поля и температура.

5. Кратковременная и длительная электрическаяпрочность внутреннейизоляции

В течениедлительного времени происходит старение изоляциии снижениеееглавногопараметра–электрической прочности.Однакоесли рассматривать зависимостьпробивногонапряжениянабольшомпромежуткевремени(10^–6–10⁶с),товыясняется, чтонаотдельных интервалахвременимеханизм разрушения изоляции имеетразлич- нуюфизическую природу.При этомграницы действиятого или ино- гомеханизма разрушения весьма условныизависят от конструкции изоляции, вида материалаиусловийработы.Крометого, зависи-

мостьпробивного напряженияотвремени еговоздействияU_прf

(кривая«жизни» изоляции)(рис.3.2) являетсястатистическойхарак-теристикой, для которой среднеквадратичное отклонениепробив- ныхнапряжений может достигать значительнойвеличины.

Рис. 3.2. Зависимость пробивного напряжения от времени воздействия напряжения

ЗависимостьU_прfможноразбитьнанесколькозон(рис. 3.2), в каждой из которых главную роль будет играть определенный ме- ханизм разрушения. Границы разделения зон носят ориентировоч- ный характер и для различных видов изоляциимогутотличаться.

В интервале времени I от микросекунд до нескольких миллисе- кунд главную роль в разрушении изоляции играют электрические процессы. В этом интервале свободные электроны под действием электрического поля приобретают энергию, достаточную для иони- зации нейтральных молекул и образования лавины электронов. Для развития электрического пробоя в этом случае необходимо, чтобы время приложения напряжениябыло больше времени развития разряда_р. Очевидно, что это время будет зависеть от толщины

и свойств материала, а также от наличия примесей. Так, для жидких

диэлектриков при

10^3с

снижение электрической прочности

можно объяснить влиянием примесных твердых частиц, вокруг ко- торых происходит некоторое увеличение напряженности электри- ческого поля. Электрические процессы, аналогичные рассматривае- мым, могут развиваться в изоляции при воздействии атмосферных и внутренних перенапряжений. Поэтому для обеспечения надежной работы оборудования, импульсная прочность внутренней изоляции должна быть больше возможных атмосферных и внутренних пере- напряжений с учетом их ограничения защитной аппаратурой.

В интервале II (от долей секунд до нескольких часов) главным механизмом пробоя являются тепловые процессы. Реальная изоля-

ция обладает конечным значением проводимости, кроме того, в изо- ляции протекают поляризационные процессы, связанные с потерей энергии. Поэтому при длительном воздействии напряжения имеет место разогрев изоляции, что в свою очередь приводит к дальней- шему увеличению диэлектрических потерь и дальнейшему увели- чению мощности, рассеиваемой в диэлектрике. Значительную часть тепла изоляцияможетполучатьоттоковедущих частей, нагреваю- щихся при протекании по ним тока. При нарушении баланса полу- чаемой и отводимойотизоляции тепловой энергии процесс может приобретать лавинный характер, что в конечном итоге приводит к тепловомуразрушениюипробою изоляции.Также вэтоминтервале возможностарение изоляции от возникновения частичных разрядоввгазовых включенияхирасслоениях изоляции,которыемогутвоз-никатьвизоляцииврезультате импульсныхперенапряжений.

В интервале времени от нескольких часов до нескольких лет (зо- ны III и IV) старение изоляции и пробивные напряжения определя- ются медленно протекающими процессами. Главную роль здесь иг- рают частичные разряды слабой интенсивности. В жидкой изоляции процесс медленного старения связан с окислительными процессами, которые развиваются при соприкосновении жидкости с металлами, кислородом и озоном.

Электрическая прочность внутренней изоляции при длительном воздействии напряжения должна быть выше уровня возможных от- клонений рабочего напряжения. Однако, определение электриче- ской прочности изоляции при длительном воздействии напряжения экспериментально невозможно, т. к. для этого требуется длитель- ный срок. Поэтому прочность изоляции в больших интервалах оп- ределяют по результатам измерения интенсивности процесса старе- ния (R_из, tg, ЧР и т. п.).

В связи с изложенным можно говорить о прочности изоляции при атмосферных перенапряжениях, внутренних перенапряжениях и длительном воздействиинапряжения.