Gas làm môi trường cách điện cho thiết bị điện áp cao

Khí làm môi trường cách điện được sử dụng rộng rãi trên đường dây trên không, trong các thiết bị đóng cắt (RU) và các thiết bị điện khác. Không khí, khí SF6, nitơ, hỗn hợp khí SF6 với nitơ, v.v... được dùng làm khí cách điện.

Ưu điểm của cách nhiệt bằng khí — đó là chi phí tương đối thấp, độ bền điện môi tương đối cao, đặc tính "tự phục hồi", dẫn nhiệt tốt.

Ở điều kiện khí quyển bình thường (áp suất P = 100 kPa, nhiệt độ T = 293 K, khối lượng riêng γ = 11 g/m3) và trong điện trường đều, cường độ điện trường của không khí là E = 30 kV/cm.

Giá trị này là điển hình cho khoảng cách điện cực nhỏ hơn 1 m. Ở khoảng cách 1-2 m, cường độ khoảng 5 kV / cm, và ở khoảng cách 10 m trở lên là 1,5-2,5 kV / cm. Sự giảm cường độ điện môi của không khí ở khoảng cách lớn được giải thích bằng lý thuyết dòng chảy về sự phát triển của phóng điện. Giá trị độ bền điện môi của không khí bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất (tỷ trọng) và độ ẩm.

Thiết bị điện thường được thiết kế để làm việc ở độ cao đến 1000 m so với mực nước biển ở nhiệt độ t = < 40°C và γ = 11 g/m3. Khi tăng độ cao thêm 100 m và tăng nhiệt độ thêm 3 ° C, lực không khí giảm 1%.

Độ ẩm tuyệt đối tăng gấp đôi làm giảm sức mạnh từ 6-8%. Những dữ liệu này là điển hình cho khoảng cách giữa các bộ phận mang điện lên đến 1 m. Khi khoảng cách tăng lên, ảnh hưởng của các điều kiện khí quyển giảm xuống.

Nhược điểm chính của không khí là ozon và nitơ oxit được hình thành dưới ảnh hưởng của corona, do đó dẫn đến lão hóa lớp cách điện rắn và ăn mòn.

Hiện nay, các loại khí sau đây được sử dụng để sản xuất khí cách nhiệt: khí SF6, khí nitơ, hỗn hợp khí SF6 với khí nitơ và một số fluorocacbon. Nhiều loại khí trong số này có độ bền điện môi cao hơn không khí. Nhược điểm của nhiều vật liệu cách nhiệt là chúng đã hơn 3.200 năm tuổi và có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính gấp 22.000 lần so với carbon dioxide.

Mặc dù tỷ lệ khí SF6 trong quá trình hình thành hiệu ứng nhà kính là tương đối nhỏ (khoảng 0,2%), nhưng nó được đưa vào danh sách các khí nhà kính do được sử dụng rộng rãi trong ngành điện.

Trong thiết bị đóng cắt điện áp cao mới, khí SF6 được sử dụng làm môi trường cách điện và phóng điện hồ quang (xem - Máy cắt SF6 110 kV trở lên). Công suất chuyển mạch và đặc tính điện môi của thiết bị chuyển mạch phụ thuộc vào mật độ khí SF6, mật độ này phải được theo dõi liên tục. Các công cụ sẽ tự động phát hiện rò rỉ qua các vòng đệm hoặc vỏ bọc.

Áp suất làm việc bình thường (áp suất làm đầy ở 20 ° C) đối với các thiết bị chuyển mạch này là 0,45 đến 0,7 MPa trong khoảng nhiệt độ tối thiểu từ -40 ° C đến -25 ° C. Khí SF6 không độc hại, không gây ô nhiễm hoặc hơi ẩm, không bắt lửa và không có tác dụng làm suy giảm tầng ozone. Tuy nhiên, nó vẫn tiếp tục tồn tại trong khí quyển. Thông tin thêm về khí cách điện này được viết ở đây: Elegas và các thuộc tính của nó

Một loại khí thực luôn chứa một số lượng hạn chế các hạt tích điện - electron và ion. Các hạt mang điện tích tự do được hình thành do tiếp xúc với các chất ion hóa tự nhiên - bức xạ cực tím từ mặt trời, tia vũ trụ, bức xạ phóng xạ... Ngoài ra, các hạt mang điện tích tự do được hình thành dưới tác động của điện trường do quá trình ion hóa.

Quá trình này có thể phát triển dưới dạng tuyết lở. Kết quả là kênh giữa các điện cực thu được độ dẫn điện cao và xảy ra hiện tượng đánh thủng chất điện môi dạng khí. Đọc thêm về nó ở đây: Các loại phóng điện trong chất khí