Электрическая прочность технически чистых масел зависит от концентрации и вида примесей, так как частицы примесей вызывают местные искажения электрического поля, а также образуют цепочки, вдоль которых облегчается развитие разряда.
Рис. 1.9. Зависимость максимальных значений средних разрядных напряжений трансформаторного масла от длины промежутка острие — острие при импульсах разной формы и 50 Гц
Рис. 1.10. Изоляционная конструкция с резконеоднородным полем (Ен, Ет— нормальная и тангенциальная составляющие напряженности)
Главной из возможных примесей в технических маслах является вода, повышение концентрации которой выше растворяющей способности масла приводит к образованию эмульсии. Слияние отдельных капель и образование тончайших водяных каналов при некотором напряжении, приложенном к промежутку, приводит к сильному искажению электрического поля и снижению электрической прочности промежутка. Загрязнение масла в процессе эксплуатации продуктами воздействия дуги на масло и стенки ДУ, растворенными газами также существенно снижает его электрическую прочность.
Для расчета изоляционных промежутков можно использовать кривые зависимости Uр от расстояния между электродами в технически чистом масле для электродов стержень— стержень (рис. 1.9).
При расчете разряда в масле вдоль поверхности твердой изоляции нужно учитывать, что, как и при поверхностном разряде в газах, влияние твердой изоляции определяется расположением ее поверхности относительно силовых линий и конфигурацией электрического поля. В слабонеоднородных полях, если граница раздела проходит между твердой изоляцией и маслом, разряд происходит примерно вдоль силовой линии и наличие твердого диэлектрика незначительно меняет Up. При 50 Гц и расстояниях между электродами меньше 0,2 м Uр снижается не более чем на 10—15 %, а при импульсах — еще меньше.
В случае сильнонеоднородного поля со значительной составляющей напряженности, нормальной к поверхности твердой изоляции Ен (рис. 1.10), картина развития разряда качественно такая же, как и в газах. При подъеме напряжения у острого края электрода появляется корона (начальные частичные разряды), затем появляются скользящие разряды, которые при развитии на полной длине вызовут разряд по поверхности твердого диэлектрика. На напряжение появления скользящих разрядов Uск главным образом оказывают влияние толщина d и относительная диэлектрическая проницаемость εr твердой изоляции, если ее поверхность находится в нормальном состоянии (сухая чистая поверхность). Для наиболее распространенных видов твердой изоляции с εr=4,0-4,5 получены эмпирические формулы для действующего Uск, кВ, и длины lск, м, скользящих разрядов в масле при промышленной частоте (толщина изоляции d, м):
Для электродов в виде соосных цилиндров эквивалентная толщина диэлектрика рассчитывается по формуле
где Rвш и Rвт— соответственно радиусы внешнего и внутреннего электродов.
При lск=l происходит перекрытие, поэтому Up=Uск+1280l. Формула справедлива для l>0,05 м.
