t примечание. Данные разброса результатов повторяющихся измерений при одинаковых условиях: первая строка - прн переменном напряжении 50 Гц; вторая строка - при атмосферных перенапряжениях; третья - прн коммутационных перенапряжениях.

межутки в диапазоне средних напряжений (герметизированные выключатели), делают таким образом, чтобы образовывалось слабонеоднородное поле. Необходимо внимательно следить за отсутствием нарушений воздушной изоляции (например, в лабораториях - путем очистки).

В таких условиях напряжение пробоя обладает относительно малым разбросом и может быть аппроксимировано функцией нормального распределения (например, [33, 43, 194, 205, 215]). Если сравнить это с качественно отличающимся процессом зажигания в элегазе, приводящим к экстремально распределенным пробивным напряжениям (см. п. 2.3.2), то необходимо предположить, что на открытом воздухе причиной

Относительное отклонение результатов измерений (например, д) в одинаковых условиях

Рнс. 4.6. Зависимость напряженности пробоя £пр max в воздухе от радиуса г электродов [192] (расстояние между цилиндрическими электродами много больше, чем их радиусы)

явлений, описываемых нормальным распределением, является более случайный характер имеющихся граничных условий (движение воздуха, пыль и т. д.).

Если в ходе эксперимента необходимо выполнить оценку матема-

пряжения пробоя ы*пр,

0,010,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5

его можно вычислить с помощью соотношеия (4.1) [177] по значению пробивной напряженности поля fnp [192] (рис. 4.6):

Мпр=.Бпрт1, (4.4)

где d - расстояние между электродами; ц - коэффициент неоднородности.

Сходные описания предварительного расчета математических ожиданий имеются, например, в работе [216]. Математическое ожидание напряжения пробоя меняется лишь очень незначительно в зависимости от длительности приложенного напряжения; в большинстве случаев эффектом времени практически следует пренебречь (см. § 5.7)-рис. 4.7, а. Это подтверждается равным образом известной классической номограммой шарового разрядника [216, 217], построенной на основании современных измерений при электродах с большой площадью поверхности и малой кривизной [205, 218, 219]. Напряжение пробоя сильно зависит от качества поверхности электродов: при шероховатой поверхности вследствие усиления напряженности поля на микровыступах макроскопическая пробивная напряженность обычно оказывается ниже 25 кВ/см (см. рис. 4.6). Этот эффект, особенно сильный для электродов с большой площадью поверхности, следует определять в предварительных экспериментах.

Ожидаемый коэффициент вариации зависит в первую очередь от длительности приложенного напряжения и поэтому от формы импульсов напряжения (рис. 4.7, б): при импульсах атмосферных перенапряжений и*<:0,025, для коммутационных перенапряжений и*<0,017 и для переменного напряжения у*<0,010.

fl) 1000 800 600

200 О

Ь) 0,03 0,015

1,5 2,0

0,5 1,0 1,5 2,0

Рис. 4.7. Математическое ожидание (о) и коэффициент вариации (б) напряжения пробоя воздушного промежутка шар - плоскость, обладающего нормальным распределением [205] (радиус шара г=0,25 м; Я -пробой; С -

образование стримеров)

/ - импульсы атмосферных перенапряжений -(-1,2/50; 2 и 3 - импульсы коммутационных перенапряжений соответственно -Ь180/2300 н -(-800/7400

4.2.3. Воздушная изоляция в сильноиеоднородном поле.

В промежутках с неоднородным полем напряженность е, при которой существуют стабильные частичные разряды, определяет уровень напряжения пробоя и идентична удельному пробивному напряжению Unv/d. Результаты исследований в промежутке стержень - плоскость (табл. 4.2) показывают, что до пробоя имеют место стабильные частичные разряды. При импульсах атмосферах перенапряжений и постоянном напряжении математическое ожидание пробивного напряжения Ыпр* пропорционально напряженности начала частичных разрядов е и линейно связано с межэлектродным расстоянием d (рис. 4.8, кривая /),

«„p=ed. "(415