В целях дальнейшей стандартизации представления материала, а также для того, чтобы можно было привести вместе максимально возможное количество вольт-секундных характеристик, совместная специальная группа рекомендует пользоваться согласованными значениями напряжений.
Рис. 4. Оценка вольт-секундных характеристик (а) и разброс при различных формах графического представления (б, в):
1 - зависимость напряжения пробоя от времени до отсечки; 2 - зависимость пиковых значений от времени до отсечки (по МЭК 60-2); 3 — зависимость пиковых значений от времени до пика (по предложению совместной специальной группы)
Группа предлагает использовать критическое напряжение U0 в качестве статического напряжения, что позволило бы получить точно определенное и поддающееся расчету опорное значение, независимое от эффектов шероховатости поверхности. При этом получаем
(4)
где п - коэффициент использования, учитывающий распределение поля; Е — местная наивысшая напряженность поля; s — размер промежутка.
По этой причине здесь используется однородный не зависимый от давления предел нормализованных вольт-секундных характеристик, поскольку шероховатость поверхности не имеет значения. Именно таким образом на рис. 6 сведены результаты двух публикаций (7, 8) по двум коаксиальным полярностям: равномерная вольт-секундная характеристика дана для давлений до 0,25 МПа, при этом при давлении 0,40 МПа появляется провал, который уменьшается при самой большой крутизне, что было рассмотрено выше (рис. 6,а).
Рис. 6. Нормализованная вольт-секундная характеристика по форме, предложенной совместной специальной группой (коаксиальные цилиндры диаметром 260/100 мм, форма напряжения 1,2/50 мкс, давление газа до 0,40 МПа [7,8]):
а - положительная полярность; б - отрицательная полярность; 1 — верхняя и нижняя границы, р =0,10,0,25 МПа; 2 - нижняя граница, р =0,40 МПа
Рис. 7. Площадь, ограниченная вольт-секундной характеристикой в соответствии С (1)
При отрицательной полярности шероховатость поверхности начинает сказываться при гораздо более низких давлениях. Поэтому были получены равномерные вольт-секундные характеристики для всего интервала давления до 0,40 МПа (рис. 6, в).
В силу значительных объемных и пространственных эффектов в других промежутках (таких, как сфера - сфера) результаты значительно различаются.
С применением критерия (1) представляется возможным и другой подход к стандартизации характеристик, который выносится на обсуждение.
Откладывая на графике
(5)
вместо импульсного напряжения, получаем, что пробой с X %-ной вероятностью произойдет в том случае, если будет достигнуто значение Ах. Если (1) истинно, то для импульсов всех форм при всех давлениях при данной схеме устройства электродов будет получена одна горизонтальная линия.
На рис. 7 сведены вместе результаты, полученные с импульсными напряжениями 0,4/50 и 0,2/50 мкс при давлениях 0,10 и 0,20 МПа. Если взять для 50%-ной вероятности величину А50, то получим почти горизонтальную линию. В силу статистического распределения указанные значения в основном являются гарантированными.
Выводы.
Применение форм представления вольт-секундных характеристик элегазовой изоляции, предложенных совместной специальной группой ИК № 15, 23 и 33, обеспечивает значительное упрощение и стандартизацию. Однако в настоящее время по этому вопросу пока еще нет достаточного количества данных, поэтому необходимо продолжить соответствующие исследования. Необходимо получить дополнительные данные по импульсным напряжениям с крутым фронтом волны и колебательными явлениями на спаде импульса.
Тем не менее, новую форму представления вольт-секундных кривых для элегаза можно принять за основу для координации изоляции по всем участвующим исследовательским комитетам.
