Частичные разряды в бумажно-масляной изоляции

Начальные ч.р. в бумажно-масляной изоляции представляют собой пробои масляных пленок, которые возникают в местах с повышенной напряженностью поля, например у острых краев электродов. Кажущаяся интенсивность их невелика и составляет 10^-14—10^-13 Кл.

Начальные ч.р. воздействуют только на масло, и разрушают его с выделением газа. Количество выделяемого газа невелико, поэтому он сразу же растворяется в масле. Устойчивые газовые включения в изоляции не образуются.

Напряжение появления начальных ч. p. U_ч.р зависит от толщины изоляции d:

где k_ч.р — коэффициент пропорциональности.

Начальные ч.р. разрушают изоляцию очень медленно, поэтому для некоторых условий они допустимы в изоляции при рабочем напряжении.

Критические ч.р. в бумажно-масляной изоляции возникают в тех случаях, когда в единицу времени под воздействием ч.р. выделяется газов больше, чем за то же время растворяется в масле. Это происходит либо при длительном существовании начальных ч.р., либо при повышении напряжения на изоляции, когда увеличивается количество очагов ч.р. Критические ч.р.— это разряды в газовых включениях. Кажущаяся интенсивность критических ч.р. на 3—4 порядка больше, чем начальных ч.р. Повышение избыточного давления в изоляции приводит к увеличению напряженности появления критических ч.р., поскольку при этом уменьшаются размеры газовых пузырьков и увеличивается растворимость газа.

Критические ч.р. за несколько полупериодов могут привести к существенному разрушению твердой изоляции, поэтому они недопустимы.

Интенсивность начальных ч.р. в бумажно-масляной изоляции должна быть такой, чтобы в течение запланированного срока службы критические ч.р. не возникали.

Срок службы бумажно-масляной изоляции можно выразить как

где V — полный объем масла в конструкции; С_г — концентрация газа, растворенного в масле при его насыщении; В – количество газа, выделяющегося при частичном разряде в масле с энергией 1 Дж; Р_ч,_р— мощность ч.р.

Связь срока службы со средней напряженностью поля в изоляции устанавливается экспериментально и определяется выражением

где а =4÷7для переменного напряжения и а =8÷12 для постоянного напряжения; коэффициент А зависит от конструкции, свойств диэлектрика и вида приложенного напряжения.

Возникновение критических ч.р. в газовых пузырьках приводит при переменном напряжении к развитию так называемого ветвистого пробоя. Достаточно мощные ч.р. сопровождаются выделением тепла, что приводит к разложению масла и прожогу прилегающих к пузырьку слоев бумага. Процесс наиболее интенсивно идет вдоль силовых линий поля, т.е. поперек слоев бумаги. Продукты разложения (углерод и воскообразные вещества), откладываясь в каналах пробоя, образуют высокопроводящие нити. На их конце поле резко-неоднородно и напряженность очень велика. Появление составляющей напряженности поля, направленной вдоль слоев бумаги, приводит к развитию разряда в масляных каналах между слоями бумаги. Появляются многочисленные побочные каналы. Одновременно процесс углубляется в толщу изоляции, особенно если ленточная изоляция наложена с отрицательным перекрытием. Разряд приобретает ветвистый вид. В результате, например, в кабелях расстояние между точкой начала развития ветвистого пробоя у токопроводящей жилы и концом его у металлической оболочки достигает многих десят­ков сантиметров, а иногда даже и нескольких метров.

Ветвистый пробой развивается медленно, иногда в течение нескольких лет.