Пробой диэлектриков. Элементарные процессы при разряде в газе. Электрическая прочность электроизоляционных материалов. Основные виды пробоя, страница 17

Об ионизационном пробое говорят тогда, когда при длительном действии электрического поля вследствие частичных разрядов в местах с низшей электрической прочностью в неоднородных электроизоляционных материалах наступают необратимые постоянные изменения, которые ухудшают свойства электроизоляционного материала настолько, что происходит пробой. Ионизационный пробой является следствием электрического старения изоляции (электрической прочности, определяемой при кратковременном действии напряжения, которое равномерно повышается вплоть до пробоя).

Ионизационный пробой - пробой, обусловленный ионизационными процессами из-за частичных разрядов в диэлектрике, характерен для неоднородных диэлектриков с газовыми включениями. При больших напряжённостях в газовых включениях возникает ионизация, т.е. активизация атомов (например, образование озона в воздушных включениях, эрозии диэлектрика на границе, пор, заполненных ионами газа) и другие электрофизические и электрохимические процессы, приводящие к постепенному разрушению изоляции. Ионизационный пробой может развиться по поверхности диэлектрика, т.е. возможен поверхностный ионизационный пробой.

5.6.4. Электрохимический пробой

Электрохимический пробой - пробой, обусловленный химическими (электрохимическими) процессами, происходящими в диэлектрике под действием электрического тока. Электрохимический пробой происходит не мгновенно, а развивается постепенно. Характерное время до наступления электрохимического пробоя называется временем жизни электрической изоляции.

Об электрохимическом пробое говорят тогда, когда электрическое поле вызывает необратимые химические изменения электроизоляционного материала, вследствие которых его свойства постоянно ухудшаются, пока не наступит пробой. Этот процесс называется электрохимическим старением электроизоляционных материалов. Он проявляется, как правило, при воздействии электрического поля неизменного направления и связанного с этим электролиза. Происходит химическое изменение материала в электрическом поле (пример, прорастание металлических древовидных побегов – «дендритов» в результате электролиза).

5.6.5. Электромеханический пробой

Электромеханический пробой подготовляется механическим разрушением материала (образованием микроскопических трещин) силами электрического поля (давлением электродов). Кроме того, возможны смешанные виды пробоя.

5.7. Кратковременная и длительная электрическая прочность электроизоляционных материалов

Главной причиной введения понятий кратковременной и длительной электрической прочности изоляции были полученные экспериментально. Было обнаружено, что значения электрической прочности, полученные при испытаниях с кратковременным действием напряжения, существенно выше, чем значения электрической прочности, полученные при длительном рабочем режиме и являющиеся определяющими при оценке срока службы и надежности соответствующего оборудования. Обычно эта зависимость изображается,  как показано на рис. 5.16;  из этого изображения на первый взгляд кажется, что это – зависимость пробивного напряжения от времени. По сути дела же независимой переменной является напряжение, а зависимой переменной – время до пробоя.

Каждая точка такой зависимости является средним результатом большого количества измерений, поэтому ее построение является очень трудоемким и дорогостоящим, так как после пробоя образцы электроизоляционных материалов, как правило, становятся негодными.

Из рис. 5.16 видно, что чем больше напряжение, тем меньше время до пробоя. Следовательно, кратковременно электроизоляционный материал можно использовать и при относительно высоком напряжении без опасности пробоя, но для длительных режимов нужно выбрать рабочее напряжение существенно меньшим и так, чтобы имелся еще определенный резерв или запас электрической прочности.

Практическое значение графического изображения зависимости пробивного напряжения и длительности действия напряжения заключается также в том, что его можно экстраполировать за пределы полученных опытных данных и, следовательно, лучше оценить значения, экспериментальное определение которых требует очень много времени.