Аналіз видів пробою полімерної ізоляції

Abstract

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.

The paper investigates the theory of electrical breakdown channel formation in polymeric dielectrics. The process of operating electrical networks is quite complex, since dielectric materials lose their insulating properties under the influence of electric field intensity, which causes the destruction of molecular bonds. This phenomenon is called dielectric breakdown, or a violation of its electrical strength and loss of dielectric properties, followed by the formation of a breakdown channel with high electrical conductivity. Additional factors, such as insulation cooling conditions, external mechanical stress, ultraviolet radiation, ambient temperature, air humidity, proximity to main roads where chemicals are periodically treated, the degree of contamination of the area, the presence of a fungal colony on the surface, accelerate the process of destruction of the insulating properties of the dielectric. The paper considers the classification of polymer insulation breakdown types according to the physical nature of their occurrence, such as electrical breakdown, electromechanical breakdown, and electrochemical breakdown. The study of these processes has a significant impact, because the process of diagnosing some types of breakdown with the naked eye is complicated due to the process occurring in the middle of the insulation and not causing damage to the entire insulation, unlike classical porcelain or glass. An example of such a process is an electrothermal breakdown. It is caused by a disturbance in the thermal equilibrium in the dielectric between the processes of heat generation and heat transfer. An increase in the temperature of the dielectric increases its electrical conductivity, leakage currents, and heat generated in the insulation. An increase in temperature increases the electrical conductivity of the dielectric, which also generates additional heat and creates an avalanche-like process of dielectric heating and subsequent breakdown.