Αέριο ως μονωτικό μέσο για εξοπλισμό υψηλής τάσης

Τα αέρια ως μονωτικό μέσο χρησιμοποιούνται ευρέως σε εναέριες γραμμές, σε μονάδες διανομής (RUs) και σε άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό. Ως μονωτικά αέρια χρησιμοποιούνται αέρας, αέριο SF6, άζωτο, μείγμα αερίου SF6 με άζωτο κ.λπ.

Πλεονεκτήματα της μόνωσης αερίου — είναι σχετικά χαμηλό κόστος, σχετικά υψηλή διηλεκτρική αντοχή, η ιδιότητα της «αυτοίασης», καλή θερμική αγωγιμότητα.

Υπό κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες (πίεση P = 100 kPa, θερμοκρασία T = 293 K, πυκνότητα γ = 11 g / m3) και σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, η ηλεκτρική ισχύς του αέρα είναι E = 30 kV / cm.

Αυτή η τιμή είναι χαρακτηριστική για απόσταση ηλεκτροδίων μικρότερη από 1 m. Σε αποστάσεις 1-2 m, η ισχύς είναι περίπου 5 kV / cm και σε απόσταση 10 m και άνω, είναι 1,5-2,5 kV / cm. Η μείωση της διηλεκτρικής ισχύος του αέρα σε μεγάλες αποστάσεις εξηγείται από τη θεωρία του streamer για την ανάπτυξη της εκκένωσης. Η τιμή της διηλεκτρικής ισχύος του αέρα επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, την πίεση (πυκνότητα) και την υγρασία.

Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός είναι συνήθως σχεδιασμένος να λειτουργεί σε υψόμετρο έως και 1000 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας σε θερμοκρασία t = <40 ° C και γ = 11 g / m3. Με αύξηση του υψομέτρου κατά 100 m και αύξηση της θερμοκρασίας κατά 3 ° C, η δύναμη του αέρα μειώνεται κατά 1%.

Μια διπλή αύξηση της απόλυτης υγρασίας μειώνει την αντοχή κατά 6-8%. Αυτά τα δεδομένα είναι τυπικά για την απόσταση μεταξύ ενεργών τμημάτων έως και 1 μ. Καθώς η απόσταση αυξάνεται, η επίδραση των ατμοσφαιρικών συνθηκών μειώνεται.

Το κύριο μειονέκτημα του αέρα είναι ότι το όζον και το οξείδιο του αζώτου σχηματίζονται υπό την επίδραση της κορώνας, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί σε γήρανση της στερεάς μόνωσης και διάβρωση.

Επί του παρόντος, για την παραγωγή μόνωσης αερίου χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα αέρια: αέριο SF6, άζωτο, μείγμα αερίου SF6 με άζωτο και ορισμένοι φθοράνθρακες. Πολλά από αυτά τα αέρια έχουν υψηλότερη διηλεκτρική αντοχή από τον αέρα. Το μειονέκτημα πολλών μονώσεων είναι ότι είναι άνω των 3.200 ετών και έχουν δυναμικό θερμοκηπίου 22.000 φορές μεγαλύτερο από αυτό του διοξειδίου του άνθρακα.

Παρά το γεγονός ότι το μερίδιο του αερίου SF6 στο σχηματισμό του φαινομένου του θερμοκηπίου είναι σχετικά μικρό (περίπου 0,2%), περιλαμβάνεται στον κατάλογο των αερίων θερμοκηπίου λόγω της ευρείας χρήσης του στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας.

Στο νέο σύστημα διανομής υψηλής τάσης το αέριο SF6 χρησιμοποιείται ως μονωτικό και μέσο τόξου (βλ. Διακόπτες κυκλώματος SF6 110 kV και άνω). Η ικανότητα μεταγωγής και οι διηλεκτρικές ιδιότητες των συσκευών μεταγωγής εξαρτώνται από την πυκνότητα αερίου SF6, η οποία πρέπει να παρακολουθείται συνεχώς. Οι διαρροές μέσω των σφραγίδων ή του περιβλήματος θα πρέπει να ανιχνεύονται αυτόματα από τα εργαλεία.

Η κανονική πίεση λειτουργίας (πίεση πλήρωσης στους 20 °C) για αυτές τις συσκευές μεταγωγής είναι 0,45 έως 0,7 MPa στην ελάχιστη περιοχή θερμοκρασίας από -40 °C έως -25 °C. Το αέριο SF6 είναι μη τοξικό, μη ρυπογόνο ή υγρασία, δεν είναι εύφλεκτο και δεν έχει αποτέλεσμα καταστροφής του όζοντος. Ωστόσο, συνεχίζει να υπάρχει στην ατμόσφαιρα. Περισσότερες πληροφορίες για αυτό το μονωτικό αέριο γράφονται εδώ: Ο Έλεγας και οι ιδιότητές του

Ένα πραγματικό αέριο περιέχει πάντα έναν περιορισμένο αριθμό φορτισμένων σωματιδίων — ηλεκτρόνια και ιόντα. Οι φορείς ελεύθερου φορτίου σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε φυσικούς ιονιστές - υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο, κοσμικές ακτίνες, ραδιενεργή ακτινοβολία, Επίσης, φορείς ελεύθερου φορτίου σχηματίζονται υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου ως αποτέλεσμα ιονισμού.

Αυτή η διαδικασία μπορεί να αναπτυχθεί με τη μορφή χιονοστιβάδας. Ως αποτέλεσμα, το κανάλι μεταξύ των ηλεκτροδίων αποκτά υψηλή αγωγιμότητα και συμβαίνει διάσπαση του αερίου διηλεκτρικού. Διαβάστε περισσότερα γι 'αυτό εδώ: Τύποι ηλεκτρικών εκκενώσεων σε αέρια