реферат. Реферат Выпускная квалификационная работа содержит 5 глав, написанных в 106
Скачать 2.82 Mb.
|
Влияние частичных разрядов на старение полимерных диэлектриковЭкспериментально показано, что основной причиной старения ор- ганической изоляции в сильном электрическом поле являются частичные разряды, происходящие в газовых порах, имеющихся в изоляции, и в окружающем изоляцию газе. Доказательством этого являются следующие факты:
Возникновение частичных разрядов, как правило, связано с наличием в органических диэлектриках воздушных включений, которые образуются при их изготовлении, за счет усадки в процессе полимеризации и многих других причин. Под действием частичных разрядов (ЧР) могут происходить следующие процессы:
Механизм электрохимических процессов, приводящих к электрическому старению, многообразен и зависит от материала диэлектрика, однако можно указать следующие основные закономерности: а) образование химически активных продуктов при ионной про- водимости (взаимодействие ионов с металлом электродов, развитие дендритов); б) процессы электролиза и электролитического разложения продуктов загрязнения, воды, пропиточной массы (взаимодействие их с материалом электродов и диэлектрика); в) разрыв химических связей, образование свободных радикалов и их последующее взаимодействие с основным диэлектриком; г) образование поперечных химических связей, повышение мо- лекулярного веса. Указанные факторы вызывают изменение свойств диэлектрика, определяют механизм его старения и приводят к снижению мгновенного пробивного напряжения. Роль тех или иных факторов может быть различном в каждом конкретном случае в зависимости от вида диэлектрика и условий испытания. Измерив, количество разрядов и объем разрушенной части образца полиэтилена с искусственной порой, Мейсон подсчитал, что в среднем каждый единичный разряд разрушает 10-5 см3 полиэтилена. При непосредственном действии разрядов происходит достаточно резкое снижение с течением времени пробивного напряжения, толщины и массы пленок (рисунок 6). Следовательно, эрозия пленок считается основной причиной снижения кратковременного пробивного напряжения. При косвенном действии вне зоны разрядов толщина и масса пленок практически не изменяются, а пробивное напряжение снижается менее значительно, чем при непосредственном действии разрядов (см. рис.1.6). Рисунок 1.6 – Относительные изменения пробивного напряжения (•), массы (Δ) и толщины (0) со временем старения для пленки полиэтилентерефталата при напряжении 12 кВ. Слабое снижение пробивного напряжения, очевидно, связано с уменьшением электрической прочности пленки в результате реакций с озоном и окислами азота. Действие одних только продуктов разряда (озона и окислов азота) недостаточно для интенсивного изменения пробивного напряжения и не приводит к эрозии – к уменьшению толщины и массы пленок. Прямые доказательства роли частичных разрядов при электрическом старении полимерных плѐнок в переменном поле удалось получить в результате проведения испытаний на старение в различных условиях. Во- первых, было показано, исключение частичных разрядов путѐм помещения исследуемых образцов в вакуум при α=200С приводит к чрезвычайно резкому возрастанию времени жизни τ по сравнению со значениями, полученными при испытаниях в воздухе, т.е. при наличии достаточно интенсивных частичных разрядов (рис.1.7). Рисунок 1.7 – Сравнение зависимостей lg τ=f (lgU/U0), полученных для пленки ПТФЭ в вакууме (1) и при атмосферном давлении (2) в переменном поле f=50Гц, α=200С. Во – вторых, исключение частичных разрядов путем снижения напряженности поля до значения E=Eи также приводит к исключительно резкому возрастанию τ по сравнению с теми значениями τ, которые соответствовали бы продолжению отрезка прямой линии, изображающей зависимость lgτ = f(lgE). Этот эффект удалось особенно отчетливо наблюдать при испытаниях на высокой частоте (рис. 1.8, 1.9). В-третьих, увеличение частоты следования разрядов n путем повышения частоты f испытательного напряжения приводит к обратно пропорциональному уменьшению времени жизни τ в интервале Eи< E < E*. Рисунок 1.8 – Зависимости lg τ=τ(lg E) для пленок ПТФЭ в переменном поле частотой 50 Гц (1), 900 Гц (2), 16 кГц (3), 50 кГц (4), 104 кГц (5), 240 кГц (6). Для более обстоятельного исследования роли разрядов в процессе электрического старения полимерных пленок в переменном поле необходимо сопоставить между собой зависимости частоты следования разрядов n и времени жизни τ от напряженности поля и температуры. Рисунок 1.9 – Зависимости lg(τf)+K=υ(lgE) для пленок ПС, К=0 (1), ПТФЭ, К=3 (2), ПЭТФ, К=6 (3) при различных частотах переменного поля. Согласно простейшей теории разрядов в газовых прослойках, в переменном электрическом поле частота разрядов n не должна существенно зависеть от α. Экспериментальной проверкой установлено, что действительно показания индикатора частичных разрядов не зависят от температуры испытуемой пленки ПТФЭ в интервале от 25 до 2500С. С другой стороны, как видно из рисунка 1.8, время жизни полимерных диэлектриков при заданном значении E также почти не зависит от температуры у ПТФЭ – в интервале температур от 20 до 1000С, а у ПС и ПЭТФ – вплоть до значений α, при которых происходит изменение физических свойств пленки только за счет действия повышенной температуры. Неизменность характеристик разрядов и времени жизни полимерных плѐнок при изменении температуры ещѐ раз подтверждает, что старение плѐнок в пределах отмеченного интервала α в переменном поле действительно обусловлено частичными разрядами. |