Розряд по поверхні твердого діелектрика

Розрядні напруги в повітрі уздовж поверхні твердого діелектрика значно менше, ніж по тому ж шляху в чисто повітряних проміжках, і залежать від ступеня неоднорідності електричного поля, розташування поверхні щодо силових ліній поля і стану поверхні твердого діелектрика.
В однорідному полі, коли силові лінії спрямовані уздовж чистої сухій поверхні твердого діелектрика (найпростіша модель опорного ізолятора), середня напруженість залежить від гігроскопічності діелектрика і головним чином від вологості повітря (рис. 6-5). При нормальних умовах і s> 0,1 м для порцеляни
У звичайних опорних ізоляторів з неоднорідним полем при малій нормальної складової напруженості розрядна напруга в сухому стані залежить від конструкції арматури та розрядного відстані h (рис. 6-6). Відносні значення розрядних напруг для опорних ізоляторів складної конструкції в сухому стані представлені на рис. 6-7.

Мал. 6-5. Залежність середньої напруженості Тепер перекриття порцелянових циліндрів в однорідному полі від відносної вологості повітря.

Мал. 6-7. Відносні розрядні напруги в сухому стані для складних опорних ізоляторів (D = h).

Розрядна напруга під дощем опорного ізолятора з розвиненою поверхнею приблизно відповідає разрядному напрузі повітряного проміжку стрижень - площина з таким же розрядних відстанню, тому воно може бути оцінений по кривим на рис. 6-1. Для наближених розрахунків можна приймати середню напруженість під дощем, рівній Залежності розрядних напруг в сухому стані і під дощем для гладкого фарфорового стрижня (без ребер) показані на рис. 6-8.
У разі різко неоднорідного поля з переважаючою нормальної складової напруженості (схема ізоляції, відповідна плоскому конденсатору, показана на рис. 6-9) розрізняють наступні стадії розряду:
1) корона - розрядний процес у вузькій області у краї електрода; виникає при напрузі Uк;
2) ковзний розряд - ниткоподібні розряди уздовж поверхні твердого діелектрика, що охоплюють значну частину розрядного відстані; виникає при напрузі Uск,
3) повне перекриття - відповідає розвитку ковзають розрядів на всю довжину розрядного проміжку уздовж поверхні твердого діелектрика.

Мал. 6-6. Розрядні напруги в сухому стані для опорних ізоляторів внутрішньої установки. а - із зовнішнім арматурою; б - з внутрішньої арматурою.

Напруги Uк і U ск можуть бути визначені за емпіричними формулами

де d - товщина твердого діелектрика, м; e - відносна діелектрична проникність.
Довжина каналу ковзаючого розряду l ск

де U - амплітудне значення прикладеної напруги, кВ; - питома поверхнева ємність, Ф / м2; dU / dt - максимальна швидкість зміни прикладеної напруги, кВ / мкс; - при позитивній полярності і - при негативній полярності напруги.
Напруга U nep повного перекриття визначається з умови рівності довжини l ск змінного розряду відстані між електродами по поверхні твердого діелектрика.
При розрахунку ізоляції з електродами у вигляді співвісних циліндрів (прохідний ізолятор) користуються формулами для плоского конденсатора, але замість товщини діелектрика d підставляють величину

де Rн - радіус зовнішнього електрода; R в - радіус внутрішнього електрода.
Для порцелянових прохідних ізоляторів з ізоляційним відстанню по фарфору менше 0,3 м середня напруженість повного перекриття в сухому стані становить 0,4-0,45 МВдейств / м.

Мал. 6-8. Залежність розрядного в сухому стані Uсух і розрядного під дощем Uд напружень гладкого без ребер фарфорового стержня від його довжини h.

Мал. 6-9. Схема ізоляції з різко неоднорідним полем і переважної нормальної складової напруженості поля.