Поверхностный разряд

При работе высоковольтного оборудования неизбежно контактирование его изоляции с воздухом (фарфор, масло и т. п.). При определенных условиях вдоль поверхности раздела этих диэлектриков возникает разряд, который и получил название – поверхностный.

Разрядные напряжения по поверхности диэлектрика зависят от рода диэлектриков, состояния его поверхности, рода приложенного напряжения и формы электрического поля. Рассмотрим три характерных случая (рисунок 14).

Рисунок 14 - Характерные случаи расположения диэлектрика

в электрическом поле

Диэлектрик находится в однородном поле. Силовые линии параллельны поверхности диэлектрика (редкий случай – а).

Диэлектрик находится в резко неоднородном поле. Тангенциальная составляющая электрического поля преобладает над нормальной (характерно для неполярной изоляции - б).

Диэлектрик находится в резко неоднородном поле. Нормальная составляющая преобладает над тангенциальной (проходные изоляторы - в).

Рассмотрим распределение напряженности поля по поверхности проходного изолятора (рисунок 15). На эквивалентной схеме замещения С₀ представляет собой ёмкость единицы поверхности изолятора относительно электрода и называется удельной поверхностной ёмкостью, К₀ - емкость между соседними единицами поверхности изолятора. Из схемы замещения видно, что токи i₀, протекающие через ёмкости К₀, неодинаковы: через ближайшие к электроду l емкости К₀ протекают токи всех последующих емкостей С₀. В результате напряжение на поверхности изолятора распределяется неравномерно, и напряженность у края электрода l будет тем выше, чем больше соотношение С₀/ К₀.

Так как емкость К₀ довольна стабильна и равна в среднем 2-3 пФ, а С₀ зависит от e диэлектрика 3 изолятора и его толщины, то распределение напряжения по поверхности изолятора будет тем более неравномерно, чем больше поверхностная емкость С₀.

Напряжение возникновения скользящего разряда зависит от величины поверхностной ёмкости С₀, через которую замыкается ток стримера, может быть определено по эмпирической формуле Теплера

,

где С₀ - удельная поверхностная ёмкость, Ф/см .

Рисунок 15 - Распределение напряжения по поверхности диэлектрика

Длина искр скользящего заряда l зависит от поверхностной ёмкости и скорости изменения напряжения (так как эти величины определяют ток стримера, развивающегося на поверхности диэлектрика) и может быть определена по эмпирической формуле

l_ск= .