Влияние полярности электродов на пробивное напряжение газа

Как раньше отмечалось (см. п.1.1) тело лавины электронов состоит из положительных ионов, подвижность которых намного меньше электронов, так как их масса примерно на 3 порядка больше электронов. Поэтому при движении лавины образуется «облако» положительного объемного заряда, расположенного вблизи стержня. Если полярность стержня положительная, то положительный объемный заряд, суммируясь с внешним электрическим полем источника питания, увеличивает результирующую напряженность поля вблизи стержня и приближает этот максимум к противоположному электроду и, как следствие, уменьшается пробивное напряжение промежутка стержень – плоскость.

При отрицательной полярности стержня объемный заряд вычитается из внешнего поля. Результирующая напряженность уменьшается, а пробивное напряжение промежутка растет.

Таким образом, пробивное напряжение газового промежутка при положительном стержне меньше, чем при отрицательном примерно в 2,5 раза.

19. Атмосферный воздух как диэлектрик. Основным диэлектрическим «материалом» для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода линий электропередачи, наружные токоведущие части электрических аппаратов) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей установок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значений напряжения, воздействию которого подвергается установка, и от электрической прочности воздуха. Расстояние в свету при жестких шинах между токоведущими (АФ-4) и заземленными (АФ-3) частями разных. При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков невелика и в однородном поле при межэлектродных расстояниях более 1 см имеет значение, не превышающее 30 кВ/см. В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжения создается резко неоднородное электрическое поле. Электрическая прочность воздуха в таких полях еще меньше и при расстояниях между электродами порядка 1…2 м составляет приблизительно 5 кВ/см, а при расстояниях 10…20 м снижается соответственно до 2,5…1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных линий электропередачи и распределительных устройств в значительной мере определяются электрической прочностью воздуха и при увеличении номинального напряжения очень быстро возрастают.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают влияние давление р, температура Т и абсолютная влажность gвоздуха, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях. В частности, электрооборудование обычного исполнения предназначено для работы на высотах до 1000 м над уровнем моря и при температурах окружающего воздуха до +40 °С. В связи с этим при проектировании внешней изоляции электрооборудования учитывается, что подъем на каждые 100 м над уровнем моря дает снижение разрядных напряжений примерно на 1% и такое же снижение дает увеличение температуры на каждые 3 °С сверх нормальной. В качестве нормальной температуры принимается Т ₀ = 293 К (t₀ = 20 °С), в качестве нормального давления, соответствующего уровню моря, – давление p ₀ = 101,3 кПа ≈ 100 кПа (760 мм рт. ст.); в качестве нормальной влажности воздуха – абсолютная влажность (g₀ = 11 г/м³). Уменьшение абсолютной влажности воздуха в два раза приводит к снижению разрядных напряжений внешней изоляции на 6…8%. Следует отметить, что приведенные данные, характеризующие изменение разрядных напряжений под влиянием атмосферных условий, относятся к межэлектродным расстояниям до 1 м. При расстояниях между электродами больше 1 м влияние атмосферных условий снижается по мере увеличения расстояния. Дождь практически не оказывает влияния на разрядные напряжения промежутков с неоднородным полем.