Весьма важной зависимостью является зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами при нормальных атмосферных условиях.
Наиболее надежные результаты до напряжения свыше 1600 кВ были получены в НИИПТ. Они показаны на рис. 2-6. Следует остановиться на одной кривой пробивного напряжения между стержнями, приведенной в статье, опубликованной в 1952 г. в США. Эта кривая показана на рис. 2-7. Сравнение этой кривой с кривой 1 рис. 2-6, приведенной также на рис. 2-7 (кривая 2), обнаруживает очень большую разницу между ними: американская кривая при s 2 м идет значительно ниже кривой НИИПТ. Возникает очень серьезный вопрос, какой же из этих кривых следует верить? Анализ американских данных показывает, что их испытания были, по-видимому, проведены при вертикальном расположении стержней, причем высота соединенного с землей (нижнего) стержня была значительно меньше расстояния между стержнями. Проведенное в НИИПТ при этих условиях испытание дало результаты, показанные на рис. 2-7 кружками. Как видно, эти кружки почти точно ложатся на американскую кривую. Если при вертикальном расположении стержней нижний стержень имеет высоту, равную или большую расстояния s, получается кривая 2 рис. 2-7. Отсюда видно (это было известно и раньше), что если нижний стержень недостаточно длинен, влияние земли снижает пробивное напряжение.
Отметим еще, что пробивное напряжение между кольцом и плоскостью (кривая 4 на рис. 2-6) лежит еще ниже, чем на американской кривой. Этот случай является наиболее тяжелым при определении габаритов изоляции, если они превышают 2 м. Большая разница между габаритами, даваемыми кривыми 1, 3 или 4 рис. 2-6, заставляет очень осторожно подходить к их применению. Интересно познакомиться с результатами определения пробивного напряжения между контактами разъединителей или отделителей воздушных выключателей в разомкнутом положении, а также между выводами трансформаторов, приведенными на рис. 2-8. Как видно, опытные точки ложатся достаточно близко к кривой НИИПТ (1) для стержней. Поэтому для расчета расстояний между разомкнутыми контактами разъединителей и между выводами трансформаторов и выключателей можно пользоваться кривой рис. 2-8, вводя, конечно, необходимый запас. Как видно из рис. 2-6 и 2-7, полученные в разных лабораториях данные могут значительно расходиться.
Рис. 2-6. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами. 1 — стержень — стержень; 2 — кольцо — кольцо в одной плоскости; 3 — стержень — плоскость; 4 — кольцо — плоскость (данные Тиходеева, НИИПТ).
Рис. 2-7. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами.
1 — стержень — стержень на плоскости (данные Хагенгаза, Ролфза и Деньяна, СшА); 2 — стержень — стержень (данные Тиходеева, НИИПТ); ООО - стержень — короткий стержень на плоскости (данные Тиходеева).
Поэтому интересно сравнить величины пробивного напряжения между стержнями и между стержнем и плоскостью, полученные в разных лабораториях. Такое сравнение произведено на рис. 2-9 и 2-10, причем данные США из рис. 2-7 на рис. 2-9 не включены. Из рис. 2-9 видно, что разброс пробивных напряжений между стержнями при больших искровых промежутках относительно невелик. Разброс больше на рис. 2-10. Однако, если исключить старые данные Пика и мало надежные данные Рота, то разброс и в этом случае станет небольшим. Мы не будем останавливаться на пробивном напряжении между плоскими, шаровыми и цилиндрическими электродами, так как сведения о нем даны в [Л. 1-1].
Рис. 2-8. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между разомкнутыми контактами разъединителей и отделителей воздушных выключателей.
Перейдем к импульсному пробивному напряжению. На рис. 2-11 и 2-12 дано сопоставление пятидесятипроцентного пробивного напряжения по данным разных лабораторий для электродов стержень— стержень и стержень—плоскость. Сплошными линиями проведены кривые, полученные в лаборатории ЛПИ [Л. 2-3]. Эти кривые получены с помощью мощного генератора импульсов, дававшего энергию разряда 155 кдж при разрядной емкости 0,0167 мкф.
Регистрация разрядов велась электронным осциллографом с холодным катодом, включенным через емкостный делитель, градуированный при помощи разрядника с шарами диаметром 2,5 м. Указанные кривые следует считать наиболее достоверными.
На рис. 2-13 дано пятидесятипроцентное пробивное напряжение между проводом и плоскостью. Следует заметить, что при недостаточной емкости генератора импульсов сильное развитие короны на проводе вызывает искажение формы волны импульса и пробивное напряжение оказывается заниженным. Только с помощью указанного выше мощного генератора импульсов удалось получить пробои с неискаженной формой волны импульса и поэтому представленные на рис. 2-13 кривые можно считать вполне надежными. Подобное исследование до сих пор нигде не было повторено.
На рис. 2-14 и 2-15 приведены вольт-секундные характеристики для электродов стержень—стержень и провод—плоскость. Следует заметить, что импульсное пробивное напряжение дает значительный разброс. Пример такого разброса приведен на рис. 2-16. В данном случае кривая построена по 104 точкам.
Рис. 2-13. Зависимость импульсного пробивного напряжения между проводом и плоскостью. Волна 1,5/40 мксек (данные Горева, Залесского и Рябова).
Рис. 2-16. Вольт-секундная характеристика стержневого промежутка. Данные Горева, Залесского и Рябова.
Легко видеть, что при малом числе точек (10—20) результаты могут быть очень ошибочными. Интегральная кривая вероятности пробоя показана на рис. 2-17.
Она несколько отличается от кривой нормального распределения, показанной пунктиром.
Рис. 2-17. Интегральная кривая (1) вероятности пробоя по рис. 2-16; пунктиром показана кривая (2) нормального распределения.
Рис. 2-18. Зависимость поправочного коэффициента k. от предразрядного времени.
Из нее видно, что наибольшее отклонение от средних значений, представленных кривой рис. 2-16, может достигать 11—12%, правда, при вероятности, значительно меньшей 1 %.
Импульсное пробивное напряжение зависит от плотности и влажности воздуха.
Рис. 2-19. Зависимость пробивного напряжения между стержнем и плоскостью от расстояния при повышенной частоте. 1 — частоты 1—5 кгц; 2 — частота 30 кгц (данные Мерхалева, НИИПТ)
Влияние плотности воздуха на пятидесятипроцентное пробивное напряжение можно считать таким же, как и при промышленной частоте. Поэтому сказанное выше о поправке на плотность воздуха при 50 Гц относится и к импульсам. Однако при малых предразрядных временах влияние плотности воздуха уменьшается.
Влияние влажности воздуха учитывается так же, как и при 50 Гц, однако, влияние это меньше, как можно видеть из кривых 2 и 3 рис. 2-5.
Приведем еще данные о пробивном напряжении при затухающих колебаниях высокой частоты. На рис. 2-19 приведено пробивное напряжение между стержнем и плоскостью при разных частотах колебаний, наложенных на постоянное напряжение таким образом, что наибольшая амплитуда результирующего напряжения равна удвоенной постоянной составляющей. Сравнение рис. 2-19 с рис. 2-10 показывает, что при частотах 1—5 кгц пробивное напряжение несколько ниже, чем при 50 Гц. При 30 кгц и 50 Гц пробивные напряжения почти одинаковы.
