Plyn jako izolační médium pro vysokonapěťová zařízení
Plyny jako izolační médium jsou široce používány na venkovních vedeních, v rozváděčích (RU) a dalších elektrických zařízeních. Jako izolační plyny se používá vzduch, plyn SF6, dusík, směs plynu SF6 s dusíkem atd.
Výhody plynové izolace — to je relativně nízká cena, relativně vysoká dielektrická pevnost, vlastnost "samohojení", dobrá tepelná vodivost.
Za normálních atmosférických podmínek (tlak P = 100 kPa, teplota T = 293 K, hustota γ = 11 g / m3) a v rovnoměrném elektrickém poli je elektrická síla vzduchu E = 30 kV / cm.
Tato hodnota je typická pro vzdálenost elektrod menší než 1 m. Ve vzdálenostech 1-2 m je síla asi 5 kV / cm a ve vzdálenosti 10 m a více je to 1,5-2,5 kV / cm. Pokles dielektrické pevnosti vzduchu na velké vzdálenosti je vysvětlen streamerovou teorií vývoje výboje. Hodnota dielektrické pevnosti vzduchu je ovlivněna teplotou, tlakem (hustotou) a vlhkostí.
Elektrická zařízení jsou obvykle konstruována pro práci v nadmořské výšce do 1000 m n. m. při teplotě t = <40 °C a γ = 11 g/m3. Se zvýšením nadmořské výšky o 100 m a zvýšením teploty o 3 °C se síla vzduchu sníží o 1 %.
Dvojité zvýšení absolutní vlhkosti snižuje pevnost o 6-8%. Tyto údaje jsou typické pro vzdálenost mezi živými částmi do 1 m. S rostoucí vzdáleností se snižuje vliv atmosférických podmínek.
Hlavní nevýhodou vzduchu je, že vlivem koróny se tvoří ozón a oxidy dusíku, což následně vede ke stárnutí pevné izolace a korozi.
V současné době se pro výrobu plynové izolace používají tyto plyny: plyn SF6, dusík, směs plynu SF6 s dusíkem a některé fluorované uhlovodíky. Mnohé z těchto plynů mají vyšší dielektrickou pevnost než vzduch. Nevýhodou mnoha izolací je, že jsou více než 3200 let staré a mají skleníkový potenciál 22 000krát větší než oxid uhličitý.
I přesto, že podíl plynu SF6 na vzniku skleníkového efektu je relativně malý (cca 0,2 %), je zařazen do seznamu skleníkových plynů pro své široké využití v energetice.
V nových vysokonapěťových rozvaděčích se jako izolační a obloukové médium používá plyn SF6 (viz — Jističe SF6 110 kV a vyšší). Spínací kapacita a dielektrické vlastnosti spínacích zařízení závisí na hustotě plynu SF6, která musí být neustále sledována. Netěsnosti přes těsnění nebo pouzdro by měly nástroje automaticky detekovat.
Normální pracovní tlak (plnicí tlak při 20 °C) u těchto spínacích zařízení je 0,45 až 0,7 MPa v minimálním teplotním rozsahu -40 °C až -25 °C Plyn SF6 je netoxický, neznečišťuje a neznečišťuje vlhkost, je nehořlavý a nepoškozuje ozónovou vrstvu. V atmosféře však nadále existuje. Více informací o tomto izolačním plynu je napsáno zde: Elegas a jeho vlastnosti
Skutečný plyn vždy obsahuje omezený počet nabitých částic — elektronů a iontů. Volné nosiče náboje vznikají působením přírodních ionizátorů – ultrafialového záření ze slunce, kosmického záření, radioaktivního záření a také volné nosiče náboje vznikají působením elektrického pole v důsledku ionizace.
Tento proces může růst ve formě laviny. V důsledku toho kanál mezi elektrodami získává vysokou vodivost a dochází k rozpadu plynného dielektrika. Přečtěte si o tom více zde: Druhy elektrických výbojů v plynech