Пробой стекла связан со многими факторами, среди которых необходимо учитывать не только химический состав стекла, но и однородность электрического поля, в котором работает диэлектрик, длительность приложения напряжения, а также термические и механические напряжения в самом стекле.
Поэтому пробой стекла, как и других твердых диэлектриков, может представлять собой электрический или тепловой пробой в зависимости от преобладания факторов, вызывающих ту или другую форму пробоя.
Кратковременная электрическая прочность стекла мало зависит от состава. В однородном электрическом поле электрическая прочность стекол колеблется в пределах 100—300 кВ/мм и мало зависит от толщины образца.
В неоднородном электрическом поле толщина диэлектрика сказывается в большей степени и это обстоятельство необходимо учитывать при разработке реальных конструкций изоляторов. Большой разброс значений электрической прочности стекол, определенных различными исследователями, объясняется, по-видимому, применением для испытаний масел различного качества. Известно, что величина электрической прочности диэлектрика в значительной степени зависит от электрических свойств испытательной среды. Так, испытания стеклянных образцов, проведенные фирмой Sediver в маслах с различной электрической прочностью, дали совершенно различные величины электрической прочности стекла. При этом все результаты отличались от тех, которые были получены при испытании образцов стекол в воздухе [Л. 7]. Поэтому фирма считает нерациональным испытание стеклянных изоляторов в условиях, при которых пробой диэлектрика происходит в среде, отличающейся от его естественной среды. Фирмой разработана специальная жидкость, которая имеет удельное объемное сопротивление 3-108 Ом-см; диэлектрическую проницаемость 4,2 и электрическую прочность 20 кВ/2,54 мм. Испытание стеклянных изоляторов в такой среде дает значение электрической прочности, превышающее значение электрической прочности фарфоровых изоляторов, обладающих идентичной толщиной диэлектрика. В то же время испытание фарфоровых и стеклянных изоляторов в трансформаторном масле по методике ГОСТ 6490-67 и ГОСТ 14197-69 приводит к обратным результатам.
Рис. 1-12. Пробивное напряжение подвесных изоляторов в зависимости от температуры.
1 — сухоразрядное напряжение; 2 — фарфоровый изолятор; 3 — изолятор из пирекса; 4 — изолятор из закаленного щелочного стекла.
На снижение величины электрической прочности стекла при испытании в трансформаторном масле или других изоляционных средах большое влияние оказывают дефекты стекла: пузыри, инородные включения, свили.
Учитывая отсутствие единой методики определения электрической прочности стекла и пробивного напряжения стеклянных изоляторов, а также плохое совпадение получаемых результатов, национальные стандарты некоторых стран предусматривают возможность определения пробивного напряжения стеклянных изоляторов импульсным напряжением. Во время этих испытаний импульсные волны, возрастающие ступенями, создают напряжения, которые развиваются в диэлектрике быстрее, чем распространение разрядов в воздухе. Эта методика имитирует работу изоляторов в реальных условиях при грозовых разрядах и позволяет более достоверно определить эксплуатационную надежность стеклянных изоляторов.
Тепловой пробой стекла может произойти, как указывалось ранее, в случае применения составов с большими диэлектрическими потерями и при длительной эксплуатации изоляционных конструкций при высоких температурах.
В [Л. 38] исследовано поведение подвесных изоляторов из фарфора, щелочного стекла и пирекса с точки зрения их устойчивости к тепловому пробою. Результаты исследования изображены на рис. 1-12.
