Gas als isolatiemedium voor hoogspanningsapparatuur
Gassen als isolatiemedium worden veel gebruikt op bovengrondse leidingen, in schakelinstallaties (RU's) en andere elektrische apparatuur. Als isolatiegassen worden lucht, SF6-gas, stikstof, een mengsel van SF6-gas met stikstof enz. gebruikt.
Voordelen van gasisolatie - het is relatief lage kosten, relatief hoge diëlektrische sterkte, de eigenschap van "zelfherstellend", goede thermische geleidbaarheid.
Onder normale atmosferische omstandigheden (druk P = 100 kPa, temperatuur T = 293 K, dichtheid γ = 11 g / m3) en in een uniform elektrisch veld is de elektrische sterkte van lucht E = 30 kV / cm.
Deze waarde is kenmerkend voor een afstand tussen de elektroden van minder dan 1 m. Op afstanden van 1-2 m is de sterkte ongeveer 5 kV / cm, en op een afstand van 10 m en meer is deze 1,5-2,5 kV / cm. De afname van de diëlektrische sterkte van lucht op grote afstand wordt verklaard door de streamer-theorie van de ontwikkeling van de ontlading. De waarde van de diëlektrische sterkte van lucht wordt beïnvloed door temperatuur, druk (dichtheid) en vochtigheid.
Elektrische apparatuur is meestal ontworpen om te werken op een hoogte tot 1000 m boven zeeniveau bij een temperatuur van t = <40 ° C en γ = 11 g / m3. Met een toename van de hoogte met 100 m en een toename van de temperatuur met 3 ° C, neemt de kracht van de lucht met 1% af.
Een dubbele toename van de absolute luchtvochtigheid vermindert de sterkte met 6-8%. Deze gegevens zijn typerend voor de afstand tussen delen onder spanning tot 1 m. Naarmate de afstand groter wordt, neemt de invloed van atmosferische omstandigheden af.
Het grootste nadeel van lucht is dat onder invloed van de corona ozon en stikstofoxide worden gevormd, wat weer leidt tot veroudering van vaste isolatie en corrosie.
Momenteel worden de volgende gassen gebruikt voor de productie van gasisolatie: SF6-gas, stikstof, een mengsel van SF6-gas met stikstof en enkele fluorkoolwaterstoffen. Veel van deze gassen hebben een hogere diëlektrische sterkte dan lucht. Het nadeel van veel isolatiematerialen is dat ze meer dan 3.200 jaar oud zijn en een broeikasgaspotentieel hebben dat 22.000 keer groter is dan dat van koolstofdioxide.
Ondanks het feit dat het aandeel van SF6-gas in de vorming van het broeikaseffect relatief klein is (ongeveer 0,2%), staat het op de lijst van broeikasgassen vanwege het brede gebruik ervan in de energie-industrie.
In nieuwe hoogspanningsschakelaars wordt SF6-gas gebruikt als isolerend en vonkend medium (zie — SF6 stroomonderbrekers 110 kV en hoger). Het schakelvermogen en de diëlektrische eigenschappen van de schakelapparaten zijn afhankelijk van de SF6-gasdichtheid, die constant moet worden gecontroleerd. Lekkages door de afdichtingen of behuizing moeten automatisch door het gereedschap worden gedetecteerd.
De normale werkdruk (vuldruk bij 20 ° C) voor deze schakelapparaten is 0,45 tot 0,7 MPa in het minimale temperatuurbereik van -40 ° C tot -25 ° C. SF6-gas is niet giftig, niet vervuilend of vocht, is niet brandbaar en heeft geen ozonafbrekend effect. Het blijft echter in de atmosfeer bestaan. Meer informatie over dit isolatiegas vindt u hier: Elegas en zijn eigenschappen
Een echt gas bevat altijd een beperkt aantal geladen deeltjes - elektronen en ionen. Vrije ladingsdragers worden gevormd als gevolg van blootstelling aan natuurlijke ionisatoren - ultraviolette straling van de zon, kosmische straling, radioactieve straling.Ook worden vrije ladingsdragers gevormd onder invloed van een elektrisch veld als gevolg van ionisatie.
Dit proces kan groeien in de vorm van een lawine. Als gevolg hiervan krijgt het kanaal tussen de elektroden een hoge geleidbaarheid en treedt een doorslag van het gasvormige diëlektricum op. Lees er hier meer over: Soorten elektrische ontladingen in gassen