Рис. 4.11. Функция суммарной частости напряжения пробоя искаженного воздушного промежутка шар - плоскость при переменном напряжении [шар (г=75 см) с выступом-острием (/=0,35 см)-плоскость; d=l м; 25 кВ/см]

у - функция суммарной частости при наличии стримерной стадии г("р ); 2 - Функция суммарной частости всего промежутка ("п ); 3 - функция суммарной частости при пробое вследствие тлеющего разряда Fiiu.)

Пробоя загрязненной изоляции интерпретируют в предположении, что функция поведения поверхностного пробивного напряжения аппроксимируется распределением Вейбулла и что в логарифмическом масштабе кривая времени до пробоя является прямой линией (рис. 4.12, а). Это дало возможность соотнести измеренные поверхностные пробивные напряжения с одним значением проводимости. Для этой проводимости слоя загрязнений поверхностные пробивные напряжения обладают распределением Вейбулла (рис. 4.12, б), однако ее использование при исследовании изоляторов еще нуждается в подтверждении.

Изоляторы из органических материалов ведут себя в сухом чистом состоянии так же, как изоляторы из неорганических материалов. Однако при наличии загрязнений и увлажнений из-за эрозии поверхности под действием частичных разрядов, а также из-за диффузии влаги образуются следы

0,95 0,90

0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,50

0,20

0,10 0,05

0,01\

°) KB

Ь) 0,99

0,90 0,80

0,60

0,40

0,20

0,10

0,05

0,03 0,02

0,01

80 85 90 95 100 105 110 115 кВ

Рис. 4.12. Пробивное поверхностное напряжение перекрытия скользящего разряда по поверхности длииностержневого изолятора LF75/16 [241]: а -кривая напряжения скользящего разряда («ск = fJs - "xI Пх = 0,3; напряжение отключается; светлые точки - отсутствие пробоя; темные точки - пробой); б - распределение Вейбулла напряжения скользящего разряда для >cso=20 мкс, где каждая пара значений (Wj; ks i) из рис. а пересчитана по

формуле

«0 =

(напряжение «о поддерживалось в интервале шириной Ди)

разрядов и взаимная независимость опытов едва ли может быть гарантирована. Это напоминает пробой твердых материалов при длительном приложении напряжения (см. § 4.5) [242].

4.3. Изоляция сжатым газом

В настоящее время среди используемых в качестве высоковольтной изоляции сжатых газов преобладающим техническим значением обладает шестифтористая сера - элегаз (SFe). По этой причине приведенный ниже материал ограничен описанием элегаза и тесно связан с монографией [25]. Описание других газов и газовых смесей целесообразно опустить.

4.3.1. Проблемы техники исследований. Если в каком-либо замкнутом объеме газа имеет место пробой, то изолирующая способность восстанавливается уже не столь быстро, как в открытом воздухе. Способность к восстановлению, а поэтому и независимость экспериментов, тем ниже, чем большая энергия вложена в единицу объема. От энергии зависят масштабы плазмохимических реакций, происходящих в сжатом газе при электрическом пробое [25]. С этой энергией далее связана величина пространственного заряда, остающегося в объеме после пробоя и способного оказать влияние на результаты последующих опытов. Поэтому необходимо, хотя бы и вопреки соображениям экономичности, не снижать интереса к независимости испытаний и стремиться снизить энергию в канале разряда. Для этого используются защитные сопротивления резисторов, включенных между испытуемым образцом и источником напряжения, а также - при длительном приложении напряжения - быстродействующие выключатели. Хорошим решением является использование искрового промежутка, включаемого при разряде параллельно испытываемому образцу и принимающего на себя ток разряда.

Важной причиной взаимной зависимости опытов являются частицы в сжатом газе, которые могут привести к пробою, а затем и сами могут быть уничтожены во время пробоя. По этой причине онн в меньшей степени снижают напряжение пробоя в последующем опыте и при увеличении числа приложений напряжения значение напряжения пробоя возрастает (рис. 4.13). Это явление, используемое в технике лишь для гомогенных систем (например, в конденсаторах со сжатым газом), называют эффектом кондиционирования. Рекомендуется кондиционировать изоляцию со сжатым газом перед началом основной ста-

кВ 200

о 10 20 30 40

Рис. 4.13. Эффект кондиционирования (тренировки) в элегазе (радиусы коаксиальных цилиндров 0,6 и 2 см; Р2о = 0,4 МПа; дефект- частица шарообразной формы диаметром 0,2 мм; штриховая линия - опыты в невозмущенном поле; k - число пробоев