РАЗРЯДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ВДОЛЬ ПОВЕРХНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ
4-1. Корона на воздухе и под маслом
Всякие разрядные явления на изоляции аппаратов высокого напряжения, как правило, нежелательны. Однако эти явления могут быть различного характера и их значение для работы аппаратов также может быть различно. Поэтому необходимо рассмотреть, оценить и по возможности количественно охарактеризовать такие разрядные явления, как корона, скользящие разряды и разряд по поверхности.
Явление короны на токоведущих частях аппарата или на его изоляции может возникнуть при напряжении, несколько превышающем рабочее, но при неблагоприятных атмосферных условиях (повышенная температура и пониженное давление, дождь, тающий снег и т. п.), особенно при наивысших напряжениях, она может возникнуть и при рабочем напряжении.
Как известно, корона представляет местную ионизацию воздуха (или масла в маслонаполненных аппаратах), которая возникает в областях повышенных градиентов. Корона в воздухе разлагает его, причем появляются озон и окислы азота. Озон является сильным окислителем, он вызывает коррозию металлических частей аппаратов в области его возникновения. Окислы азота, соединяясь с водой, существующей во влажном воздухе или сконденсированной в виде тонкой пленки на поверхности металла или изоляции, образуют азотистую или азотную кислоту, которые также вызывают коррозию металла и разрушение органических изолирующих материалов. На поверхности фарфора кислоты создают проводящую пленку, которая уменьшает поверхностное сопротивление изоляции и может привести к разряду по поверхности изоляции. Корона является также источником радиопомех. Явление короны представляет собою прерывистый процесс — ряд импульсов тока, следующих один за другим с большей или меньшей частотой. Эти частоты могут быть близкими к радиочастотам, и тогда они будут восприниматься радиоприемниками, т. е. будут создавать радиопомехи. Интенсивность радиопомех быстро падает с удалением от их источника, однако на подстанциях они могут быть достаточно сильными и могут нарушать работу высокочастотной связи по проводам и радиосвязи.
При относительно невысоких рабочих напряжениях нетрудно выполнить аппаратуру так, чтобы напряжение начала короны лежало значительно выше рабочего напряжения. При напряжениях 220 кВ и выше избавиться от короны при рабочем напряжении становится все труднее и на этот вопрос приходится обращать серьезное внимание.
Чтобы по возможности повысить коронное напряжение, следует применять загугленную форму токоведущих частей аппаратов, избегать острых углов и кромок, прикрывать гайки и концы болтов экранами и т. п.
Вычислить напряжение начала короны можно только при немногих формах электродов. Практически для токоведущих частей аппаратов обычно приходится определять его опытным путем.
Представляет интерес произведенный Дрейфусом (L. Dreyfuss) [Л. 4-1], [Л. 4-2] расчет коронного напряжения между двумя квадратными или ромбовидными полосами, расположенными, как показано на рис. 4-1. Его расчет привел к зависимости коронного напряжения от расстояния между полосами следующего вида:
Приведенные на рис. 4-1 опытные кривые хорошо подтверждают эти формулы. При а = 90°, например, по рис. 4-1 можно определить коэффициент k2. Он равен 13,0. Таким образом,
(s — в сантиметрах).
Рис. 4-1. Коронное напряжение квадратных стержней, расположенных параллельно (данные Дрейфуса).
Рис. 4-2. Коронное напряжение шара, расположенного против плоскости (данные Гудлета, Эдвардса и Перри).
Пользуясь данной формулой, можно экстраполировать приведенные результаты и на большие расстояния s.
Гудлет, Эдвардс и Перри (В. L. Goodlet, F. S. Edwards, F. R. Perry) [Л. 4-3] определили коронное напряжение в системе шар — заземленная плоскость. Результаты их исследования показаны на рис. 4-2. Начальные части кривых, не приведенные на рис.4-2, соответствуют пробою, который происходит без предварительного образования короны. Этот рисунок показывает, что зависимость коронного напряжения от расстояния между шаром и плоскостью очень мала, так что увеличение этого расстояния лишь незначительно увеличивает коронное напряжение. Но при достаточно большом диаметре шара можно получить и соответственно большое коронное напряжение.
Явление короны под маслом при одинаковой форме электродов наступает при значительно более высоком напряжении, чем в воздухе. Но оно еще более нежелательно, так как вызывает очень сильные радиопомехи и разлагает масло с выделением водорода и сажи. Последняя, отлагаясь на изолирующих частях аппарата, снижает разрядное напряжение по их поверхности, что может привести к аварии.
Количественные данные о величине коронного напряжения в масле очень скудны.
Рис. 4-3. Сравнение коронного напряжения под маслом и на воздухе.
Кривые 1 и 2 — корона под маслом; кривая 3 — корона между иглами в воздухе.
Немногие данные были получены в ВЭИ [Л. 4-4]. Они представлены на рис. 4-3. Для сравнения на том же рисунке приведена кривая коронного напряжения между иглами в воздухе. Она лежит много ниже кривой коронного напряжения между иглой и плоскостью в масле.
Чрезвычайно большое значение имеет корона (в данном случае этот термин обычно не применяется) или ионизация — в бумажно-масляной изоляции. Этот вопрос был уже подробно рассмотрен в гл. 3 и здесь мы на нем больше не будем останавливаться.
