Τι είναι η διηλεκτρική δύναμη;
Φυσική σημασία
Η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου αυξάνεται με την αύξηση της τάσης μεταξύ των αγωγών, μπορεί να είναι μια πλάκα πυκνωτή ή πυρήνα καλωδίου (σε μια μεμονωμένη περιέλιξη), σε κάποιο σημείο συμβαίνει διακοπή της μόνωσης. Η τιμή που χαρακτηρίζει την ένταση κατά τη στιγμή της βλάβης ονομάζεται ηλεκτρική ισχύ και καθορίζεται από τον τύπο:
εδώ: U είναι η τάση μεταξύ των αγωγών, d είναι το πάχος του διηλεκτρικού.
Η διηλεκτρική αντοχή μετράται σε kV / mm (kV / cm). Αυτός ο τύπος ισχύει για επίπεδες αγωγούς (με τη μορφή ταινιών ή πλακών) με ένα ομοιόμορφο στρώμα μόνωσης μεταξύ τους, όπως, για παράδειγμα, σε έναν πυκνωτή χαρτιού.
Βραχυκύκλωμα σε ηλεκτρικές συσκευές και τα καλώδια συμβαίνουν ακριβώς λόγω της βλάβης της μόνωσης, αυτή τη στιγμή προκύπτει ηλεκτρικό τόξο. Επομένως, η ηλεκτρική ισχύς είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της μόνωσης. Οι απαιτήσεις για την ηλεκτρική ισχύ της μόνωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού και των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων τάσης 1 - 750 kV ορίζονται στα GOST 55195-2012 και GOST 55192-2012 (μέθοδοι για τον έλεγχο της ηλεκτρικής ισχύος στο χώρο εγκατάστασης).
Τύποι κατανομής
Σε ομοιογενή διηλεκτρικά, διακρίνονται διάφοροι τύποι κατανομής - ηλεκτρικός και θερμικός. Υπάρχει επίσης ιονισμός ανάλυση, η οποία είναι συνέπεια του ιονισμού των εγκλεισμάτων αερίου σε ένα στερεό διηλεκτρικό. Η ηλεκτρική ισχύς των διηλεκτρικών, από πολλές απόψεις, εξαρτάται από την ανομοιογένεια του πεδίου και από την εμφάνιση διαδικασιών ιονισμού αερίου (ένταση και φύση) ή άλλες χημικές αλλαγές στο υλικό. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι η διάσπαση στο ίδιο υλικό συμβαίνει σε διαφορετικές τάσεις. Επομένως, η τάση κατανομής καθορίζεται από τη μέση τιμή σύμφωνα με τα αποτελέσματα πολλών δοκιμών. Η εξάρτηση της ηλεκτρικής ισχύος του αερίου από την πυκνότητα (πίεση) και το πάχος του στρώματος αερίου εκφράζεται από τον νόμο Paschen: Uκαι τα λοιπά= f (pA)
Αέριο και μόνωση
Φαίνεται, πώς σχετίζεται ο ιονισμός αερίων και η μόνωση ηλεκτρικού εξοπλισμού; Το αέριο και η ηλεκτρική ενέργεια συνδέονται με τον πλησιέστερο τρόπο, επειδή είναι ένα εξαιρετικό διηλεκτρικό.Και ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ένα αέριο μέσο για την απομόνωση εξοπλισμού υψηλής τάσης.
Ως διηλεκτρικό χρησιμοποιείται: αέρας, άζωτο και αέριο. Το Elegaz είναι εξαφθοριούχο θείο, το πιο υποσχόμενο υλικό από την άποψη της ηλεκτρικής μόνωσης. Για τη διανομή και τη λήψη ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, χρησιμοποιούνται περισσότερα από 100 kV (αφαίρεση μονάδων παραγωγής ενέργειας, λήψη ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες πόλεις και ούτω καθεξής), χρησιμοποιούνται πλήρεις διακόπτες (GIS).
Ο κύριος τομέας εφαρμογής του αερίου SF6 είναι ακριβώς ο διακόπτης. Το αέριο, εκτός από το ότι χρησιμοποιείται ως ηλεκτρική μόνωση, μπορεί να προκύψει κατά τη λειτουργία καλωδίων γεμάτων με λάδι (ή καλώδια με εμποτισμένη μόνωση χαρτιού). Δεδομένου ότι η κυκλική θέρμανση και ψύξη του καλωδίου συμβαίνει ως αποτέλεσμα της μετάβασης τάσης διαφορετικών μεγεθών.
Ο όρος «θερμική αποικοδόμηση» ισχύει για καλώδια με εμποτισμένη μόνωση χαρτιού. Η πυρόλυση της κυτταρίνης παράγει υδρογόνο, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και μονοξείδιο του άνθρακα. Κατά τη διαδικασία γήρανσης της μόνωσης, οι προκύπτοντες σχηματισμοί αερίου (σε υψηλή τάση) προκαλούν διάσπαση ιονισμού της μόνωσης. Ακριβώς λόγω των φαινομένων ιονισμού, καλώδια τροφοδοσίας με μόνωση από χαρτί εμποτισμένο με λάδι (με παχύρρευστο εμποτισμό) χρησιμοποιούνται σε ηλεκτροφόρα καλώδια με τάσεις έως 35 kV και χρησιμοποιούνται όλο και λιγότερο στη σύγχρονη ενέργεια.
Λόγοι για τη μείωση της διηλεκτρικής ισχύος
Η πιο αρνητική επίδραση στη διηλεκτρική ισχύ μιας μόνωσης ασκείται από εναλλασσόμενη τάση και θερμοκρασία. Με εναλλασσόμενη τάση, δηλαδή τάση που αλλάζει από καιρό σε καιρό, για παράδειγμα, ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος εκδίδει 220 kV στη γραμμή, λόγω τεχνικής δυσλειτουργίας ή προγραμματισμένης επισκευής, η τιμή τάσης μειώνεται στα 110 kV, μετά την επισκευή γίνεται 220 kV ξανά. Αυτή είναι μια εναλλασσόμενη τάση, δηλαδή, αλλάζει για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Η εναλλασσόμενη τάση είναι αρκετά συχνή. Η μέση τιμή αυτής της τάσης καθορίζεται χρησιμοποιώντας το γράφημα:
Ή καθορίζεται από τον τύπο:
Η θερμοκρασία θέρμανσης του καλωδίου, λόγω της ροής του ηλεκτρικού ρεύματος, μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του αγωγού (συμβαίνει η λεγόμενη γήρανση της μόνωσης). Η εξάρτηση της έντασης κατανομής σε διαφορετικές θερμοκρασίες φαίνεται στο γράφημα:
Ηλεκτρική ισχύς καλωδίων ισχύος
Η πιο απαιτητική βιομηχανία ηλεκτρικής ισχύος είναι πιθανώς προϊόντα καλωδίων. Ο κύριος τύπος καλωδίων που χρησιμοποιείται στη μηχανική ισχύος (έχει σχεδιαστεί για ονομαστική τάση έως 500 kV) είναι καλώδια γεμάτα με λάδι.
Επιπλέον, όσο υψηλότερη είναι η ονομαστική τάση για την οποία έχουν σχεδιαστεί, τόσο υψηλότερο είναι το βάρος του καλωδίου. Το λάδι χρησιμοποιείται ως απαέρωση εμποτισμού και χαμηλό ιξώδες (MN-3, MN-4 και ανάλογα). Η αύξηση της πίεσης λαδιού οδηγεί σε αύξηση της διηλεκτρικής αντοχής της μόνωσης λαδιού-χαρτιού. Καλώδια με πίεση 10-15 ατμόσφαιρες χρησιμοποιούνται σε υψηλή τάση, η τιμή αντοχής φτάνει τα 15 kV / mm.
Τα τελευταία χρόνια, τα καλώδια γεμάτα λάδι έχουν αντικατασταθεί από καλώδια πολυαιθυλενίου με σταυροδεσμούς (καλώδια SPE). Είναι ελαφρύτερα, ευκολότερα στη χρήση και η διάρκεια ζωής είναι η ίδια. Επιπλέον, οι SPE δεν είναι τόσο ευαίσθητες στις αλλαγές θερμοκρασίας και δεν χρειάζονται πρόσθετο εξοπλισμό, όπως δεξαμενές αντιστάθμισης λαδιού (για την αντιστάθμιση της περίσσειας λαδιού σε διαφορετικές πιέσεις). Τα καλώδια πολυαιθυλενίου με σταυροδεσμούς είναι πολύ πιο εύκολο στην εγκατάσταση, οι τερματισμοί και οι σύνδεσμοι είναι ευκολότεροι στη συντήρηση.
Όλος ο κόσμος αναπτύσσει καλώδια SPE (καλώδια XLPE), αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι τέτοιοι αγωγοί είναι ήδη αισθητά καλύτεροι στις παραμέτρους τους από τα καλώδια γεμάτα λάδι:
Το μόνο μειονέκτημα της SPE είναι η εντατική γήρανση, ωστόσο, πολλές μελέτες όλων των παγκόσμιων κατασκευαστών έχουν επιβραδύνει αυτήν τη διαδικασία. Τα λεγόμενα triings δεν είναι πλέον οι αιτίες της βλάβης της μόνωσης.Η αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας στο σύγχρονο κόσμο ενθαρρύνει την ανάπτυξη όχι μόνο πηγών ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και καλωδίων και διακοπτών. Οι μελέτες σχετικά με την ηλεκτρική ισχύ της μόνωσης αποτελούν το κύριο επίκεντρο της μηχανικής ισχύος.
Σχετικά υλικά:
Φόρτωση...
