Введение
1. Обзор литературы
1.1. Общие сведения по теории искрового электрического пробоя
1.1.1. Лавинный механизм ударной ионизации
1.1.2. Стримерный разряд
1.1.3. Лидерный разряд
1.2. Влияние барьерной изоляции на стримерные и лидерные процессы в воздухе
2. Техника и методика эксперимента
2.1. Описание экспериментальной установки и оборудования
2.2. Барьерная изоляция
2.3. Методика проведения экспериментов. Статистическая оценка результатов
испытаний
3. Барьеры расположены перпендикулярно заземленной плоскости
3.1. Конфигурация барьеров и последовательность действий эксперимента ..... 23
3.2. Анализ полученных результатов
3.2.1. Зависимость напряжения пробоя от расстояния между электродом и
барьером
3.2.2. Зависимость напряжения пробоя от межэлектродного расстояния ....... 28
3.2.3. Измерение длины стримеров
3.2.4. Поведение и времена возникновения лидерных каналов.
3.2.5. Заряд и токи, наведенные стримерами на заземленную плоскость ....... 34
3.2.6. Упрощенное моделирование искажения напряженности электрического
поля накопленным барьерами поверхностным зарядом
3.3. Выводы
4. Барьеры расположены параллельно горизонтальной плоскости
4.1. Конфигурация барьеров и последовательность действий эксперимента ..... 42
4.2. Анализ полученных результатов
4.2.1. Зависимость напряжения пробоя от высоты зазора
4.2.2. Поведение лидеров при наличии зазора
4.3. Выводы
5. «Канал» в диэлектрике
5.1. Конфигурация барьеров, метод создания «сплошного» диэлектрического
барьера из отдельных листов и последовательность действий эксперимента
5.2. Анализ полученных результатов
5.2.1. Зависимость напряжения пробоя от ширины канала
5.2.2. Упрощенное моделирование распространения и нагрева стримерной
ветви в барьерной изоляции при наличии канала
5.3. Выводы
6. Заключение
7. Список литературы
Приложение: Удельная поверхностная и объемная сопротивления стёкол
Купить

В сильных электрических полях возможны процессы, в которых газообразные
диэлектрики перестают играть роль электрической изоляции. Так, при достижении
определенного значения напряженности электрического поля, возникает явление
электрического пробоя, в частности – искрового пробоя. Искровой электрический пробой,
а также предшествующие ему стадии лавинного, стримерного и лидерного разряда, с точки
зрения физики - это прежде всего потеря промежутком между электродами изоляционных
свойств и возникновение между ними проводящего канала. Данный процесс нарушает
нормальное функционирование высоковольтных устройств, вследствие чего существует
актуальная задача: суметь предсказать и предотвратить появление разрядной активности.
Наличие твердых диэлектрических элементов влияет на разрядные процессы. В
высоковольтных устройствах диэлектрические барьеры используются для защиты системы
от пробоев, влекущих повреждение деталей и нарушение работы самого аппарата. Они
препятствуют развитию стримеров и осложняют стримерно-лидерный переход.
Создаваемая таким образом «барьерная изоляция» позволяет снизить напряжение пробоя
при неизменном межэлектродном расстоянии, что важно для создания компактных
высоковольтных устройств. Однако, как будет показано в данной работе, барьерная
изоляция не всегда повышает напряжение пробоя – возможен и противоположный
результат, облегчающий стримерно-лидерный переход.
Вследствие наличия множества форм диэлектрических барьеров, а также различного
их расположения относительно оборудования, они не всегда удовлетворяют необходимым
требованиям защиты высоковольтных устройств, что ведет к появлению разрядной
активности. Использование существующих методов по определению напряжения пробоя в
воздухе для систем с наличием барьерной изоляции также стоит под вопросом. C научной
точки зрения, влияние различных форм барьерной изоляции изучено слабо – природа и
характеристики процессов известны далеко не полностью. Знание же этой информации
поможет производить более выгодную и электропрочную изоляцию, не допускающую
развития нежелательной разрядной активности, а также более точно давать оценку
выдерживаемых напряжений.
Самые простые конфигурации диэлектриков уже изучены, однако, остается
открытым вопрос существования специфических «опасных» конфигураций, информации о
которых на данный момент мало. Таковы, в частности, случаи наличия узких воздушных
каналов, а также зазоров различной ширины в диэлектрике. В данной работе были
поставлены эксперименты с использованием таких конфигураций, а именно
рассматривались следующие типы барьерной изоляции: один или два (образующие воздушный зазор) барьера, расположенные перпендикулярно заземленной горизонтальной
плоскости вдоль возникновения разрядной активности; барьерная изоляция, образующая
зазор, расположенный параллельно заземленной горизонтальной плоскости; барьер,
имеющий «канал» - протяженную выемку. Таким образом, изучалось влияние
диэлектрических барьеров, расположенных в системе высоковольтный электрод-сфера –
заземленная плоскость, на напряжение стримерно-лидерного перехода, на поведение и
характеристики стримеров и лидеров, при воздействии на систему стандартного грозового импульса.
Общие методы испытаний при наличии барьерной изоляции, условия проведения
этих испытаний и требования к объекту испытания, а также рекомендации по оценке
результатов испытаний в данной работе проводятся согласно ГОСТ 1516.2-97, что важно
для достоверности полученных результатов и дальнейшего их использования в других работах.
Актуальность работы связана с вопросами использования барьерной изоляции для
предотвращения нежелательной разрядной активности. Учитывая стремление сделать
высоковольтные устройства более компактными, широких воздушных промежутков в них
почти не остается; в таких условиях представляет интерес тот факт, что ограничение
воздушного промежутка между электродами твердым диэлектриком может не повышать, а
снижать напряжение пробоя. Важным вопросом является получение новых
закономерностей и рекомендаций для воздушных зазоров в высоковольтной изоляции.
Таким образом, можно выделить основную цель работы:
- Выявить влияние воздушных зазоров в барьерной изоляции различной
конфигурации на напряжение пробоя, на поведение стримеров и лидеров в воздухе, при
воздействии на систему стандартного грозового импульса.
Для достижения данной цели, ставятся следующие задачи:
- Накопление экспериментальной базы данных по особенностям предпробойных и
пробойных процессов при наличии воздушных зазоров между твердыми диэлектрическими
элементами в воздухе при воздействии на систему грозовыми импульсами напряжения;
- Объяснение результатов экспериментов, с привлечением компьютерного моделирования;
- Выработка рекомендаций по выбору воздушных зазоров в высоковольтной изоляции.
Купить