Физические процессы в изоляции кабельных линий
В твердой изоляции силового электрооборудования до 80% дефектов (проблемных мест) можно определить по результатам анализа частичных разрядов. Непосредственное измерение частичных разрядов в изоляции осуществить практически невозможно, поэтому анализ выполняется по так называемому кажущемуся частичному разряду, т.е. по реакции системы на воздействие высоким напряжением. В соответствии с теорией изоляции, частичные разряды невозможны в вакууме. Таким образом, для возникновения разряда в месте с высокой плотностью потока электрического поля необходима среда, способная к ионизации. Если рассматривать энергию разряда, относящуюся только к электрическому импульсу на зажимах измерительного устройства, то это явление непосредственно связано с изменением проводимости в месте разряда. В процессе развития частичного разряда среда в месте его возникновения изменяет свое агрегатное состояние от начального до плазменного состояния вещества. Следовательно, разряд – это вторичное явление, сопровождающееся локальным свечением среды. Первичным является поток электрического поля.
По аналогии с ферромагнитными средами, среды с диэлектрическими свойствами можно рассматривать как биполярные. Допустим, что в диэлектрике отсутствуют объемы, обладающие электрическим потенциалом одного знака, а среда диэлектрика представляет собой хаотично расположенные электрические диполи, сколь угодно малые поляризованные области пространства. При отсутствии внешнего электрического поля суммарное поле диэлектрика равно нулю, а энергия внутреннего электрического поля минимальна. При наличии внешнего электрического поля диполи диэлектрика выстраиваются в направлении внешнего поля (электронизация), а среда дополнительно поляризуется. Процесс идет до тех пор, пока суммарное поле диполей, направленное навстречу к внешнему полю, не станет равным по напряженности внешнему полю, рис. 1.
Таким образом, заряд электрической емкости изоляции это процесс накопления энергии электрического поля в диэлектрике. Пробой диэлектрика возможен при условии, когда напряженность внешнего поля на участке цепи становится большей суммарной напряженности поля диполей. Частичный разряд при номинальном напряжении возникает в местах изоляции с большой плотностью электрического поля, т.е. в местах неоднородностей изоляции.