Ключові слова
електричний пробій
електротепловий пробій
електромеханічний пробій
електрохімічний пробій
Як цитувати
Анотація
В роботі досліджено теорію утворення каналу електричного пробою в полімерних діелектриках. Процес експлуатації електричних мереж досить складний, бо діелектричні матеріали під дією напруженості електричного поля втрачають свої ізоляційні властивості, що спричинює руйнування молекулярних зв’язків. Такому явищу дали назву пробою діелектрика або порушення його електричної міцності та втрати діелектричних властивостей, з наступним утворенням каналу пробою з високою електричною провідністю. Додаткові фактори, такі як умови охолодження ізоляції, зовнішнє механічне навантаження, дія ультрафіолетового випромінювання, температура навколишнього середовища, вологість повітря, наближеність до магістральних шляхів, на яких періодично проводять обробку хімічними реагентами, ступінь забрудненості району, наявність колонії грибів на поверхні, прискорюють процес руйнування ізоляційних властивостей діелектрика. У роботі розглянуто класифікацію видів пробою полімерної ізоляції за фізичною природою виникнення, як-от електричний, електротепловий (тепловий), електромеханічний та електрохімічний пробої. Дослідження цих процесів має суттєвий вплив, адже процес діагностики неозброєним оком деяких видів пробою ускладнюється через протікання процесу всередині ізоляції та не завдає пошкодження всьому ізоляту на відміну від класичної фарфорової або скляної. Прикладом такого процесу є електротепловий пробій. Причина його виникнення зумовлена порушенням теплової рівноваги в діелектрику між процесами тепловиділення та тепловіддачі. Зростання температури діелектрика збільшує його електропровідність, збільшуються струми витоку та виділяється в ізоляції тепло. Підвищення температури впливає на збільшення електропровідності діелектрика, що також виділяє додаткове тепло та створює лавиноподібний процес розігріву діелектрика та подальшого пробою.
Посилання
S. K. M. Haque et al., “Application and suitability of polymeric materials as insulators in electrical equipment”, Energies, vol. 14, no. 10, May 2021, Art. no. 2758, doi: https://doi.org/10.3390/en14102758
V. V. Kyryk, “Osoblyvosti vykorystannia polimernoi izoliatsii v elektrychnykh merezhakh [Features of the use of polymeric insulation in electrical networks]”, Hidroenerhetyka Ukrainy, no. 1-2, pp. 52–57, 2018. (in Ukrainian)
H. Yamada, S. Kimura, and T. Sato, “Electro-optical measurement of prebreakdown current and breakdown time lag in polyethylene using nano-second rectangular pulse voltage”, in Proceedings of the 3rd International Conference on Conduction and Breakdown in Solid Dielectrics, Trondheim, Norway, Jul. 3–6, 1989. pp. 87–91, doi: https://doi.org/10.1109/icsd.1989.69167
V. A. Zakrevskii, V. A. Pakhotin, and N. T. Sudar’, “Effect of the voltage pulse front steepness on the electric strength of polymers”, Technical Physics, vol. 63, no. 12, pp. 1814–1819, Dec. 2018, doi: https://doi.org/10.1134/s1063784219010262
L. Zhao, J. C. Su, and C. L. Liu, “Review of developments on polymers’ breakdown characteristics and mechanisms on a nanosecond time scale”, AIP Advances, vol. 10, no. 3, Mar. 2020, Art. no. 035206, doi: https://doi.org/10.1063/1.5110273
A. M. N. Lima, A. G. S. B. Neto, H. Neff, and E. U. K. Melcher, “Refined dielectric breakdown model for crystalline organic insulators: Electro-thermal instability coupled to interband impact ionization”, in 2010 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), Atlanta, GA, USA, May 23–27, 2010. pp. 63–68, doi: https://doi.org/10.1109/ipmhvc.2010.5958296
V. Kulikov, “Electrical breakdown of polymer materials”, Norwegian Journal of Development of the International Science, no. 62(1), pp. 51–54, 2021.
V. Kulikov, V. Yakovlev, and L. Bobkova, “Model of a streamer discharge channel in monocrystalline CdS”, Norwegian Journal of Development of the International Science, no. 44(1), pp. 21–24, 2020.
Benha University Faculty of Engineering at Shoubra Electrical Engineering Department, “Chapter 4. Breakdown in solid dielectrics”, in High Voltage Engineering Course. Benha Univ., 2014. Accessed: Aug. 23, 2024. [Online]. Available: https://www.bu.edu.eg/portal/uploads/Engineering,%20Shoubra/Electrical%20Engineering/3103/crs-8705/Files/BREAKDOWN%20in%20SOLID%20DIELECTRICS1.pdf
D. Liu and K. C. Kao, “High‐field hole injection, conduction, and breakdown in polyethylene films fabricated by plasma polymerization”, Journal of Applied Physics, vol. 69, no. 4, pp. 2489–2496, Feb. 1991, doi: https://doi.org/10.1063/1.348966
V. A. Zakrevskii, V. A. Pakhotin, and N. T. Sudar’, “Pulsed electric strength of polypropylene film”, Technical Physics, vol. 62, no. 2, pp. 276–281, Feb. 2017, doi: https://doi.org/10.1134/s1063784217020281
K. C. Kao, “New theory of electrical discharge and breakdown in low‐mobility condensed insulators”, Journal of Applied Physics, vol. 55, no. 3, pp. 752–755, Feb. 1984, doi: https://doi.org/10.1063/1.333133
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Микола Сергійович Ніконов, Сергій Юрійович Шевченко