Plyn ako izolačné médium pre vysokonapäťové zariadenia
Plyny ako izolačné médium sú široko používané na nadzemných vedeniach, v rozvádzačoch (RU) a iných elektrických zariadeniach. Ako izolačné plyny sa používa vzduch, plyn SF6, dusík, zmes plynu SF6 s dusíkom atď.
Výhody izolácie plynu — to je relatívne nízka cena, relatívne vysoká dielektrická pevnosť, vlastnosť "samoliečenia", dobrá tepelná vodivosť.
Za normálnych atmosférických podmienok (tlak P = 100 kPa, teplota T = 293 K, hustota γ = 11 g / m3) a v rovnomernom elektrickom poli je elektrická sila vzduchu E = 30 kV / cm.
Táto hodnota je typická pre vzdialenosť elektród menšiu ako 1 m. Vo vzdialenostiach 1-2 m je sila asi 5 kV / cm a vo vzdialenosti 10 m a viac je to 1,5-2,5 kV / cm. Pokles dielektrickej pevnosti vzduchu na veľké vzdialenosti vysvetľuje streamerová teória vývoja výboja. Hodnota dielektrickej pevnosti vzduchu je ovplyvnená teplotou, tlakom (hustotou) a vlhkosťou.
Elektrické zariadenia sú spravidla určené na prácu v nadmorskej výške do 1000 m nad morom pri teplote t = <40 °C a γ = 11 g/m3. So zvýšením nadmorskej výšky o 100 m a zvýšením teploty o 3 ° C sa sila vzduchu zníži o 1%.
Dvojnásobné zvýšenie absolútnej vlhkosti znižuje pevnosť o 6-8%. Tieto údaje sú typické pre vzdialenosť medzi živými časťami do 1 m. So zväčšujúcou sa vzdialenosťou sa znižuje vplyv atmosférických podmienok.
Hlavnou nevýhodou vzduchu je, že vplyvom koróny vzniká ozón a oxidy dusíka, čo následne vedie k starnutiu pevnej izolácie a korózii.
V súčasnosti sa na výrobu plynovej izolácie používajú tieto plyny: plyn SF6, dusík, zmes plynu SF6 s dusíkom a niektoré fluórované uhľovodíky. Mnohé z týchto plynov majú vyššiu dielektrickú pevnosť ako vzduch. Nevýhodou mnohých izolácií je, že sú staršie ako 3 200 rokov a majú skleníkový potenciál 22 000-krát väčší ako oxid uhličitý.
Napriek tomu, že podiel plynu SF6 na tvorbe skleníkového efektu je relatívne malý (okolo 0,2 %), je zaradený do zoznamu skleníkových plynov z dôvodu širokého využitia v energetike.
V nových vysokonapäťových rozvádzačoch sa plyn SF6 používa ako izolačné a iskrové médium (pozri — Ističe SF6 110 kV a vyššie). Spínacia kapacita a dielektrické vlastnosti spínacích zariadení závisia od hustoty plynu SF6, ktorá musí byť neustále monitorovaná. Netesnosti cez tesnenia alebo puzdro by mali byť automaticky detekované nástrojmi.
Normálny pracovný tlak (plniaci tlak pri 20 °C) pre tieto spínacie zariadenia je 0,45 až 0,7 MPa v minimálnom rozsahu teplôt -40 °C až -25 °C Plyn SF6 je netoxický, neznečisťujúci a vlhký, je nehorľavý a nepoškodzuje ozónovú vrstvu. Naďalej však existuje v atmosfére. Viac informácií o tomto izolačnom plyne je napísaný tu: Elegas a jeho vlastnosti
Skutočný plyn vždy obsahuje obmedzený počet nabitých častíc — elektrónov a iónov. Voľné nosiče náboja vznikajú pôsobením prírodných ionizátorov - ultrafialového žiarenia zo slnka, kozmického žiarenia, rádioaktívneho žiarenia. Voľné nosiče náboja vznikajú aj pôsobením elektrického poľa v dôsledku ionizácie.
Tento proces môže rásť vo forme lavíny. Výsledkom je, že kanál medzi elektródami získava vysokú vodivosť a dochádza k rozpadu plynného dielektrika. Prečítajte si o tom viac tu: Druhy elektrických výbojov v plynoch