Что такое электрическая прочность изоляции и как ее контролировать?

Содержание

Подрывные устройства

Пробой диэлектрика в твердом изоляторе может навсегда изменить его внешний вид и свойства. Как показано на этой фигуре Лихтенберга

Подрывное устройство предназначено для электрического перенапряжения диэлектрика за пределами его диэлектрической прочности таким образом , чтобы преднамеренно причиной электрического пробоя устройства. Нарушение вызывает внезапный переход части диэлектрика из изолирующего состояния в состояние с высокой проводимостью . Этот переход характеризуется образованием электрической искры или плазменного канала, за которым может следовать электрическая дуга через часть диэлектрического материала.

Если диэлектрик является твердым, постоянные физические и химические изменения на пути разряда значительно снизят диэлектрическую прочность материала, и устройство можно использовать только один раз. Однако, если диэлектрический материал представляет собой жидкость или газ, диэлектрик может полностью восстановить свои изолирующие свойства после того, как ток через плазменный канал будет прерван извне.

Коммерческие искровые разрядники используют это свойство для резкого переключения высокого напряжения в импульсных энергосистемах , для защиты от перенапряжения в телекоммуникационных и электроэнергетических системах, а также для зажигания топлива через свечи зажигания в двигателях внутреннего сгорания . Искровые передатчики использовались в ранних радиотелеграфных системах.

Как не путать проводники и диэлектрики

До этого мы с вами очень подробно рассмотрели диэлектрики, узнали, как они работают, как устроены внутри. Теперь же давайте узнаем, как они используются в реальной жизни и как не спутать их с проводниками.

Где применяются диэлектрики

Диэлектрики применяются во многих сферах жизни, а именно в тех, где нужен электрический ток.

Особенно активно их используют в сельском хозяйстве, промышленности и приборостроении.

Твердые диэлектрики

Диэлектрики бывают разные. Например, твердые диэлектрики могут обеспечивать безопасность приборов, работающий на электричестве. Они являются хорошими изоляторами тока, а значит очень сильно влияют на долговечность этих приборов. Одним из примеров можно назвать диэлектрические перчатки.

Жидкие диэлектрики

А вот диэлектрики жидкие нужны немного для другого. Они то используются в конденсаторах, кабелях, системах охлаждения с циркуляцией воздуха и во многих других приборах.

Газообразные диэлектрики

Также существуют и газообразные диэлектрики, хоть они и не так популярны в наши дни. Эти диэлектрики создала сама природа. Например, водород используется для мощных генераторов, у которых просто запредельная теплоемкость, а вот азот помогает по максимуму сократить окислительные процессы. Самым же простым примером газообразного диэлектрика мы считаем воздух. Да-да, это тоже диэлектрик, причем еще и тепло может отводить.

Вибрационное старение изоляции.

Новая микалентная изоляция обладает достаточной гибкостью и хорошо противостоит вибрациям. Однако в результате теплового и других видов старения гибкость ее со временем уменьшается. Изоляция, выдерживающая большие усилия от пусковых токов, может повреждаться в результате меньших по величине, но многочисленных воздействий, связанных с вибрацией электродвигателя. Многократный изгиб изоляции во время работы двигателя возникает больше всего в лобовых частях и наиболее опасен в месте выхода секции из паза. Вибрация, измеренная на подшипниках электродвигателя, не должна превышать:

Разрядник, его назначение, принцип действия

Разрядники представляют собой защитные аппараты. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Один из электродов закрепляют на защищаемой цепи, второй электрод заземляют. Пространство между этими двумя электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между электродами искровой промежуток пробивается и снимает перенапряжение с защищаемого участка цепи.

После пробоя импульсом искровой промежуток становится достаточно ионизированным, чтобы фазные напряжения нормального режима могли пробиться, в связи с этим возникает короткое замыкание. Задача дугогасительного устройства — в наиболее короткие сроки устранить это до того, как сработают устройства защиты.

Принцип действия разрядников. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, который соединяет фазы линии электропередач и заземляющий контур. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, происходит замыкание цепи между фазой и землей и импульс высокого напряжения напрямую уходит в землю.

Измерительные приборы

Приборы для измерения сопротивления изоляции условно делятся на две группы. Это: щитовые измерители переменного тока и малогабаритные приборы (они переносятся вручную). Первые образцы применяются в комплекте с подвижными или стационарными установками, имеющими собственную нейтраль. Конструктивно они состоят из релейной и индикаторной частей и способны непрерывно работать в действующих сетях 220 или 380 Вольт.

Чаще всего замеры сопротивления изоляции электропроводки организуются и проводятся с использованием мобильных устройств, называемых мегаомметрами. В отличие от обычного омметра, это прибор предназначается для измерений особого класса, основанных на оценке состояния изоляции при воздействии на нее высокого напряжения.

Известные модели этих приборов бывают аналоговыми и цифровыми. В первых из них для получения нужной величины испытательного напряжения используется механический принцип (как в «динамо-машине»). Специалисты нередко называют их «стрелочными», что объясняется наличием градуированной шкалы и измерительной головки со стрелкой.

Эти устройства достаточно надежны и просты в обращении, но на сегодня они морально устарели. Основное неудобство работы с ними состоит в значительном весе и больших габаритах. На смену им пришли современные цифровые измерители, в схеме которых предусмотрен мощный генератор, собранный на ШИМ контроллере и нескольких полевых транзисторах.

Такие модели в зависимости от конкретной конструкции способны работать как от сетевого адаптера, так и от автономного питания (один из вариантов – аккумуляторные батареи). Показания по измерению изоляции силовых кабелей в этих приборах выводятся на ЖК дисплей. Принцип их работы основан на сравнении проверяемого параметра и эталона, после которого полученные данные поступают в специальный блок (анализатор) и обрабатываются там.

Цифровые приборы отличаются сравнительно небольшим весом и малыми размерами, что очень удобно при проведении полевых испытаний. Типичными представителями таких приборов являются популярные измерители Fluke 1507 (фото слева). Однако для работы с электронной схемой нужен определенный уровень квалификации, позволяющий подготовить прибор и получить при измерениях минимальную погрешность. Такой же подход потребуется и при обращении с импортным цифровым изделием под обозначением «1800 in».

Важно отметить, что проверять изоляцию кабельной продукции посредством обычных измерительных приборов не имеет смысла. Для этих целей не годится ни самый «продвинутый» мультиметр, ни любой другой подобный ему образец. С их помощью удастся провести лишь приблизительную оценку параметра, полученного с большим процентом погрешности

С их помощью удастся провести лишь приблизительную оценку параметра, полученного с большим процентом погрешности.

Подготовка к измерениям

Подготовка к проведению испытаний изоляции сводится к выбору прибора, подходящего по своим характеристикам для заявленных целей, а также к организации схемы измерений. Наиболее подходящими для большинства случаев считаются следующие приборы:

  1. Мегаомметры типа М4100, имеющие до пяти модификаций.
  2. Измерители серии Ф 4100 (модели Ф4101, Ф4102, рассчитанные на пределы от 100 Вольт до одного киловольта).
  3. Приборы ЭС-0202/1Г (пределы 100, 250, 500 Вольт) и ЭС0202/2Г (0,5, 1,0 и 2,5 кВ).
  4. Цифровой прибор Fluke 1507 (пределы 50, 100, 250, 500, 1000 Вольт).

Мегаомметр М4100

Мегаомметр-Ф-4100

Мегаомметр-ЭС-02021Г

Цифровой измеритель Fluke 1507

Согласно ПУЭ перед замерами сопротивления изоляции потребуется подготовить схему присоединения мегаомметра к элементам проверяемого объекта. Для этого в комплекте измерителя имеется пара гибких проводов длиной не более 2-х метров. Собственное сопротивление их изоляции не может быть менее 100 Мом.

Отметим также, что для удобства проверки изоляции кабеля мегаомметром рабочее концы проводов маркируются, а со стороны прибора на них надеваются специальные наконечники. С ответной стороны измерительные кабели оборудуются зажимами типа «крокодил» со специальными щупами и изолированными ручками.

Теории возникновения пробоя диэлектриков

К этому времени накоплено много экспериментального материала по теме пробоя жидких диэлектриков, но это не помогло обосновать единую теорию его возникновения.

Сейчас наибольшей популярностью пользуются три группы теорий:

  1. тепловая, объясняющая появление газового канала как результата кипения самого диэлектрика в местах локальной повышенной неоднородности поля (пузырьки воздуха и т.п.).
  2. газовая, согласно которой к пробою приводит наличие пузырьков газа, адсорбированных на электродах или растворенных в масле;
  3. химическая, объясняющая пробой как результат химических реакций, имеющих место в диэлектрике при воздействии электрического разряда в пузырьке газа.

Не сложно заметить, что все три теории объединяет признание того, что пробой масла происходит в паровом канале, образованном за счет испарения самого жидкого диэлектрика.

На величину пробивного напряжения оказывает влияние наличие связанной воды. При применении вакуумной сушки трансформаторного масла наблюдается три этапа:

  1. резкое повышение пробивного напряжения, соответствующее удалению эмульсионной воды;
  2. пробивное напряжение изменяется мало и останавливается на уровне 60 кВ. На данном этапе происходит удаление растворенной и слабо связанной воды;
  3. медленное повышение пробивного напряжения за счет удаления связанной воды.

Воздействие на разные газы

Разные газы будут иметь разные длины свободного пробега для молекул и электронов. Это потому, что разные молекулы имеют разный диаметр. Благородные газы, такие как гелий и аргон, одноатомны и обычно имеют меньший диаметр. Это дает им большую длину свободного пробега.

Потенциалы ионизации различаются между молекулами, а также скорость, с которой они повторно захватывают электроны после того, как они были выбиты с орбиты. Все три эффекта изменяют количество столкновений, необходимых для экспоненциального роста свободных электронов. Эти свободные электроны необходимы для возникновения дуги.

Измерения мегаомметром

Сам процесс измерения несложен, но проводить его надо строго соблюдая правила и очередность действий. При поверке создается высокое напряжение, что при небрежном отношении может быть опасным. Потому внимательно читаем правила и строго их придерживаемся.

Подготовка к работе

Перед тем как пользоваться мегаомметром необходимо провести подготовительные работы. Для начала тестируемые цепи отключаются от нагрузки. Если измеряется сопротивление изоляции в домашней проводке, отключаем питание при помощи рубильника или выкручиваем пробки. При измерении кабелей розеточных групп, из розеток вынуть все вилки. При измерении проводки для освещения, из всех осветительных приборов (люстр, бра, точечных светильников) выкрутить лампочки. Только в таком виде — без нагрузки — кабели и провода можно проверять.

Еще один этап подготовки к работе с мегаомметром — подсоединение переносного заземления. Оно необходимо для снятия остаточного напряжения в измеряемых цепях. К шине заземления в щитке крепится медный многожильный провод сечением не менее 1,5 квадрата. Второй его конец зачищается от изоляции, крепится к сухой палке. Провод надо прикрепить так, чтобы медью было удобно прикасаться к проводникам.

Требования по безопасности

На предприятиях измерения мегаомметром могут проводить работники с группой электробезопасности 3 и выше. Даже если измерения проводиться будут дома, надо действовать придерживаясь правил безопасности. Для этого перед тем как пользоваться мегаомметром надо выучить инструкцию. По инструкции надо:

Особое внимание уделите остаточному напряжению. При большой протяженности тестируемой линии накапливается значительный заряд, способный нанести даже летальные повреждения

Подключение мегаомметра к тестируемой линии

В стандартную комплектацию входит три щупа. Один из низ имеет с одной стороны два наконечника. Он используется при измерениях экранированных кабелей для устранения токов утечки (щуп с буквой «Э» цепляется к кабельному экрану).

В верхней части прибора есть три гнезда, в которые подключаются щупы. Они промаркированы буквами:

При подготовке к работе в гнездо «Л» и «З» вставляются одинарные щупы. Так проводится большинство измерений. Только если надо исключить токи утечки берут двойной щуп. Один его наконечник с буквой «Э» вставляют в гнездо с аналогичной надписью, второй — в гнездо «Л».

  • Если надо измерить сопротивление изоляции между жилами кабеля, оба щупа цепляем на оголенную часть проводов.
  • Если проверяется «пробой на землю», один щуп крепим к проводу, второй — к клемме «земля».

Других вариантов нет. Разве что с описанным выше случаем с экранированным кабелем. Но их в частных домах и квартирах практически не используют. Если все-таки есть кабель с экраном и надо исключить токи утечки, используем щуп с раздвоенным концом, провода экранирующей оплетки скручиваем в жгут и добавляем в общий пучок измеряемых проводов.

Проводим измерения

Теперь конкретно о том, как пользоваться мегаомметром. После того, как установили щупы на мегаомметре, надо выбрать тестовое напряжение. Для этого есть специальные таблицы в которых указывается, каким напряжением необходимо проверять сопротивление изоляции для самых разных приборов и устройств, а также какое сопротивление можно считать «нормальным».

Измеряемый объект Тестовое напряжение Минимально допустимое значение сопротивления изоляции Условия, примечания
Электропроводка и осветительная сеть 1000 В 0,5 МОм и выше Для помещений с нормальными условиями эксплуатации проверять 1 раз в 3 года, с повышенной опасностью – 1 раз в год
Стационарные электроплиты 1000 В 1 МОм и выше Плиту разогреть и отключить, проверять не реже 1 раза в год
Электрощиты, распределительные устройства, токопроводы (магистральные кабели) 1000-2500 В Не менее 1 МОм Проверку проводить с каждой линией отдельно
Устройства с напряжением до 50 В 100 В При измерениях полупроводниковые изделия шунтировать
Устройства с напряжением от 50 В до 100 В 250 В Смотреть по паспорту изделия, но не менее 0,5 МОм
Устройства с напряжением от 100 В до 380 В 500-1000 В Смотреть по паспорту изделия, но не менее 0,5 МОм Электромоторы и другие изделия
Устройства с напряжением от 380 В до 1000 В 1000-2500 В Смотреть по паспорту изделия, но не менее 0,5 МОм

При проверке сопротивления изоляции кабелей домашней проводки подают напряжение 500 В или 1000 В. Порядок действий такой:

Если измеренное сопротивление изоляции больше либо равно паспортному значению (или тому, что указано в таблице), с устройством/кабелем все нормально. Если изоляция ниже требуемой есть два пути. Первый — искать причину, устранять, измерять по-новой. Второй — заменять.

Пробой короны

Частичный пробой воздуха происходит в виде коронного разряда на проводниках высокого напряжения в точках с наибольшим электрическим напряжением. Проводники с острыми концами или шарики с малым радиусом склонны к пробою диэлектрика, потому что напряженность поля вокруг точек выше, чем вокруг плоской поверхности. Высоковольтный аппарат имеет закругленные кривые и градуирующие кольца, чтобы избежать концентрированных полей, вызывающих пробой.

Появление

Корона иногда выглядит как голубоватое свечение вокруг высоковольтных проводов и слышится как шипящий звук вдоль высоковольтных линий электропередачи. Corona также генерирует радиочастотный шум, который также можно услышать как «статический» или жужжащий на радиоприемниках. Корона также может возникать естественным образом в виде « огня святого Эльма » на высоких точках, таких как церковные шпили, верхушки деревьев или корабельные мачты во время грозы.

Генерация озона

Генераторы озона с коронным разрядом используются в процессе очистки воды более 30 лет . Озон — токсичный газ, даже более мощный, чем хлор. На типичной установке по очистке питьевой воды газообразный озон растворяется в фильтрованной воде для уничтожения бактерий и вирусов . Озон также удаляет из воды неприятный запах и привкус. Основное преимущество озона заключается в том, что при любой остаточной передозировке он разлагается до газообразного кислорода задолго до того, как вода достигнет потребителя. Это контрастирует с газообразным хлором или солями хлора, которые дольше остаются в воде и могут ощущаться потребителем.

Другое использование

Хотя коронный разряд обычно нежелателен, до недавнего времени он был незаменим при работе копировальных аппаратов ( ксерография ) и лазерных принтеров . Многие современные копиры и лазерные принтеры теперь заряжают фотобарабан с помощью электропроводящего ролика, что снижает нежелательное загрязнение озоном в помещении .

Громоотводы используют коронный разряд для создания проводящих путей в воздухе, которые указывают на стержень, отклоняя потенциально опасные молнии от зданий и других сооружений.

Коронный разряд также используется для изменения поверхностных свойств многих полимеров . Примером может служить обработка пластиковых материалов коронным разрядом, которая позволяет краске или чернилам правильно прилипать.

Кристаллическая решетка поможет разобраться

Сейчас в познании электрических диэлектриков нам поможет разобраться кристаллическая решетка. Для того, чтобы термины не казались нам непонятными, давайте их освежим в своей голове. Кристаллическая решетка – это группа таких точек, которые образуются в веществах (а точнее в кристаллах) под воздействием сдвигов (они, кстати, могут происходить из-за воздействия электрического поля. Отлично, вспомнили. Давайте теперь разбираться.

Как мы помним, в атоме, который в данный момент изолирован, энергия электронов не может принимать какие угодно значения. В таком состоянии энергия будет принимать четко обозначенные значение W1, W2, W3 и т.д. Вот, взгляните на график:

Конечно же, каждый из этих уровней будет немного смещен после того, как атомы войдут в состав твердой кристаллической решетки. В итоге зона, в которой будет концентрировать вся энергия будет общей для всей решетки.

Итак, в кристаллической решетке энергия электронов лежит в пределах четко определенных зон и все значения, которые находятся вне этой зоны, запрещены. Это мы поняли. Двигаемся дальше. По принципу Паули каждая зона может вместить в себя ограниченное количество электронов. Сначала электроны будут заполнять нижние уровни, а когда эти ряды заполняться полностью, они будут заполнять верхние ряды.

И вот теперь ключевая мысль, которую нужно понять, чтобы разобраться в том, почему те или иные вещества проводят электрический ток. Раз электроны постепенно заполняют ряды от нижнего к верхнему, то на самом верхнем ряду они либо заполнят этот ряд полностью, либо только частично.

Так вот, при частичном заполнении ряда электроны смогут свободно по нему перемещаться, а значит и будут проводить ток. Бинго! А вот в случае, если электроны все-таки заполнят верхний уровень, то при воздействии электрического поля никаких сдвигов не произойдет и, соответственно, такое вещество можно назвать диэлектриком.

Очень похожая ситуация происходит и с аморфными твердыми телами (ну например янтарь или полиэтилен). По определению, у таких веществ расположение атомов очень случайно, а зоны, общие для всего кристалла просто не могут существовать, а значит они тоже электрические диэлектрики.

Из чего состоит и как выглядит проверка электрической прочности изоляции?

Осуществляя, к примеру, ремонтные работы на какой-либо электроустановке, следует помнить, что из-за потенциальной угрозы повреждения изоляции на любом его этапе необходимо проводить проверку её прочности после завершения каждой технологической операции. Время испытаний определяется в соответствии с ГОСТом 183-74 и составляет одну минуту. Меньшая продолжительность времени может стать причиной того, что какой-либо дефект не удастся обнаружить, более длительное время создаёт угрозу повреждения изоляции. Соответственно, и уровень напряжения необходим такого уровня, чтобы было возможным выявить неисправности и повреждения, но при этом нельзя допустить появление новых дефектов как следствие самого испытания.

Проверка электрической прочности изоляции проводится только после завершения методики замера сопротивления изоляции. При этом показатели замеров должны полностью соответствовать нормативам. В условиях повышенной влажности или загрязнённости электроустановки проводить подобные испытания нецелесообразно, так как эти субъективные факторы могут стать причиной «пробоя» изоляции, искажая истинную картину состояния электрооборудования.

Организацию и проведение работ по проверке электрической прочности изоляции лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам, ведь помимо обязательных для подобной деятельности лицензии, уровней допуска и сертификатов, они ещё предоставляют услуги специализированных электролабораторий. На мелком бытовом уровне обойтись без этого ещё можно, но для получения разрешительной документации от органов надзора и контроля без лабораторных испытаний невозможно обойтись.

Нарушение электроизоляции

Электрический пробой часто связан с выходом из строя твердых или жидких изоляционных материалов, используемых внутри высокого напряжения. трансформаторы или же конденсаторы в распределение электроэнергии сетка, обычно приводящая к короткое замыкание или перегоревший предохранитель. Электрический пробой может также произойти через изоляторы, которые подвешивают подвесные потолки. линии электропередачвнутри подземных силовых кабелей или линий, идущих к ближайшим ветвям деревьев.

Пробой диэлектрика также важен при проектировании интегральные схемы и другие твердотельные электронные устройства. Изоляционные слои в таких устройствах спроектированы так, чтобы выдерживать нормальные рабочие напряжения, но более высокое напряжение, такое как статическое электричество, может разрушить эти слои, сделав устройство бесполезным. Диэлектрическая прочность конденсаторы ограничивает количество хранимой энергии и безопасное рабочее напряжение устройства.

Физический смысл

Напряженность электрического поля возрастает с увеличением напряжения между проводниками, это могут быть пластины конденсатора или жилы кабеля (в индивидуальной обмотке), в определенный момент возникает пробой изоляции. Величина, характеризующая напряженность в момент пробоя называется электрическая прочность и определяется по формуле:

здесь: U – напряжение между проводниками, d – толщина диэлектрика.

Электрическая прочность измеряется в кВ/мм (кВ/см). Эта формула справедлива для плоских проводников (в виде лент или пластин) с равномерным слоем изоляции между ними, как, например, в бумажном конденсаторе.


Короткие замыкания в электрических аппаратах и кабелях происходят как раз именно из-за пробоя изоляции, в этот момент возникает электрическая дуга. Поэтому электрическая прочность одна из важнейших характеристик изоляции. Требования к электрической прочности изоляции электрооборудования и электроустановок напряжение 1 – 750 кВ изложены в ГОСТ 55195-2012 и ГОСТ 55192-2012 (методы испытаний электрической прочности на месте установки).

Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Основные характеристики разрядников 6-220 кВ приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Технические характеристики разрядников 6 кВ, 10 кВ

Параметр Единица измерения РВО-6 Н РВО-10 Н
Класс напряжения сети кВ 6 10
Наибольшее допустимое напряжение кВ 7,5 12,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождём:
не менее кВ 16 26
не более кВ 19 30,5
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более кВ 32 48
Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более:
с амплитудой тока 3000А кВ 25 43
с амплитудой тока 5000А кВ 27 45
Ток утечки, не более мкА 6 6
Токовая пропускная способность:
20 импульсов тока волной 16/40 мкс кА 5,0 5,0
20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс А 75 75
Длина пути утечки внешней изоляции, не менее см 18 26
Допустимое натяжение проводов, не менее Н 300 300
Высота, не более мм 294 411
Масса, не более кг 3,1 4,2

Таблица 3 – Технические характеристики разрядников 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Параметр Единица измерения РВС-35 РВС-35 Т1 РВС-110М РВС-110М Т1 РВС-220М РВС-220М Т1
Класс напряжения сети кВ 35 110 220
Наибольшее допустимое напряжение кВ 40,5
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождём:
не менее кВ 78 200 400
не более кВ 98 250 500
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более кВ 125 285 530
Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более:
с амплитудой тока 3000А кВ 125 315 630
с амплитудой тока 5000А кВ 130 335 670
Ток утечки, не более мкА 143 367 734
Токовая пропускная способность:
20 импульсов тока волной 16/40 мкс кА 10,0 10,0 10,0
20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс А 150 150 150
Длина пути утечки внешней изоляции, не менее см 115 345 690
Допустимое натяжение проводов, не менее Н 300 500 500
Высота, не более мм 1280 3100 4620
Масса, не более кг 73 175 497

Особенности электроизоляционных материалов

Рассмотренные виды пробоя твердых диэлектриков нашли свое применение в современной электротехнике.

Среди жидких и полужидких диэлектрических материалов, используемых в настоящее время в технике, интерес представляют трансформаторное и конденсаторное масла, а также синтетические жидкости: совтол, совол.

Минеральные масла получают в результате фракционной перегонки сырой нефти. Между отдельными их видами существуют различия по вязкости, электрическим характеристикам.

Например, кабельное и конденсаторное масла имеют высокую степень очистки, поэтому обладают прекрасными диэлектрическими характеристиками. Негорючими синтетическими жидкостями являются совтол и совол. Для получения первой проводят реакцию хлорирования кристаллического дифенила

Эта прозрачная вязкая жидкость обладает токсичностью, способна раздражать слизистую оболочку, поэтому при проведении работ с таким диэлектриком необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности

Совтол — это смесь трихлорбензола и совола, поэтому для данного электроизоляционного материала характерно более низкое значение вязкости.

Обе синтетические жидкости применяют для пропитки современных бумажных конденсаторов, установленных в промышленных устройствах переменного и постоянного тока.

Органические высокополимерные диэлектрические материалы состоят из множества молекул мономеров. Высокими диэлектрическими характеристиками обладает янтарь, натуральный каучук.

У воскообразных материалов, например церезина и парафина, четко выражена температура плавления. Такие диэлектрики имеют поликристаллическое строение.

В современной электротехнике востребованы пластмассы, являющиеся композиционными материалами. В их составе есть полимеры, смолы, красители, стабилизирующие вещества, а также пластифицирующие компоненты. В зависимости от отношения к нагреванию, их подразделяют на термопластичные и термореактивные материалы.

Для работ в воздушной среде применяют электрокартоны, у которых более плотная структура в сравнении с обычным материалом.

Среди слоистых электроизоляционных материалов, имеющих диэлектрические характеристики, выделим текстолит, гетинакс, стеклотекстолит. Эти слоистые пластмассы, в которых в качестве связующего вещества выступают кремнийорганические или резольные смолы, являются прекрасными диэлектриками.

Феномен старения изоляции: причины и способы предотвращения

  • Главная
  • Все статьи
  • Кабель
  • Феномен старения изоляции: причины и способы предотвращения

Выделяют несколько видов изоляции силовых кабелей: резиновая, бумажная из ПВХ.

Изоляция любых проводов рано или поздно начинает устаревать, а значит, терять свои эксплуатационные свойства. Она становится хрупкой, местами сильно трескается, то есть перестает обеспечивать по-настоящему надежную защиту изделия: значительно снижается кратковременная электрическая прочность и другие важные характеристики.

Почему же изоляция довольно быстро приходит к такому состоянию? Этому есть несколько причин, которые, действуя в комплексе или по отдельности, разрушают материал защитной оболочки. К ним относятся частые разряды (обычно появляются при перенапряжении), воздействие тепла и воздуха (окисление) и эксплуатация во влажных помещениях / во влажном климате.

Но перечисленные факторы — лишь основные, тогда как на изоляцию активно действуют еще и побочные. В их числе, к примеру, механические повреждения изделия, большие нагрузки, сильная вибрация, воздействие кислот и других химикатов, электролитические процессы.

Когда изоляция начинает стареть, может развиваться такое явление, как тепловой прибой, основной причиной возникновения которого становятся частичные разряды. Во время каждого такого разряда выделяется энергия, разрушающая молекулы, ионизирующая атомы, сильно нагревающая материал-диэлектрик, а также расходуемая на излучение. Ущерб, приносимый подобного рода разрядами, зависит от того, из какого материала выполнен изолирующий слой. Однако практически во всех случаях в толще последнего образуются многочисленные трещинки, особенно это касается твердых диэлектриков.

Что до изоляции на основе пропитанной маслянистой смесью бумаги, разряды изменяют электрические, физические и химические свойств минерального масла компонентов, а также самой бумаги. Вместе с изменением этих свойств увеличивается проводимость, а значит, возникает серьезная проблема: пробой.

Многочисленное воздействие импульсов на изоляцию ведет к аккумуляции эффекта разрушения. Дестабилизация ее энергетического поля и ускорение процесса старения могут быть вызваны

  • ползущим разрядом (явление возникает в системах с маслобарьерной изоляцией);
  • частичным критическим разрядом (характерно для систем с бумажной изоляцией в пропитке);
  • дендритами (характерно для систем с твердой изоляцией).

Способность изоляции противостоять перечисленным выше типам воздействия известно как «электрическая кратковременная прочность».

К примеру, кабели АПвПуг имеют защищенную от влаги изоляцию.