V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В работе рассматривается детектор пробоя изоляции токоведущих проводов, выполненный на основе холестерических жидких кристаллов.

В линиях высокого напряжения при определённых условиях, при прохождении электрического тока наблюдается светлое фиолетовое свечение, которое сопровождается характерным шипением. Фиолетовое свечение это есть не что иное, как коронный разряд вокруг голого провода и характеризует пробой воздушного промежутка между токоведущими проводами. Возникновение коронного разряда приводит к потерям энергии. Пробой промежутка между проводами газообразного диэлектрика это, следствие воздействия на него ионизирующего излучения или повышенного напряжения, влажности и других факторов. Диэлектрическая проницаемость ԑ₁ многих газов больше единицы. Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков ԑ₂ лежит в пределах от 2 до 8 и более. В изолированных проводах напряжённость Е в последовательно соединённых слоях изоляции распределяются обратно пропорционально их диэлектрическим проницаемостям[1], т.е.

Е₁/Е₂ = ԑ₂/ԑ₁.

Газовые включения внутри твёрдой изоляции будут испытывать воздействие напряжённостей в 2 - 8 раз превосходящих напряжённости в твёрдой изоляции, что может привести к ионизации газовых включений и пробою изоляции проводов. При этом конфигурацию повреждения изоляции можно представить как электрод с малым радиусом кривизны по отношению ко второму проводнику или заземлённой пластине. В конечном счёте, будем считать, что это модель системы электродов игла – плоскость, для которой характерно мощное неоднородное электрическое поле. Данное поле можно фиксировать с помощью детектора на холестерических жидких кристаллах. Детектор состоит из токоведущей подложки, окрашенной в чёрный цвет и плёнки жидких кристаллов. Размер подложки, форма и геометрия зависит от поставленной задачи и объекта исследования. Определить качество изоляции или место пробоя в токоведущем изолированном проводнике. Рассмотрим два варианта решения задачи.

1. Высоковольтный токоведущий проводник находится над заземлённой проводящей поверхностью. Разность потенциалов между проводником и землёй 25 кВ. Токоведущий проводник марки ПВ1, сечение 95 мм², с толщиной изоляции 1,6 мм. Характер повреждения изоляции прокол. Расстояние между токопроводящей жилой и детектором 30мм. Рис.1.

Рис.1.Отпечаток коронарного пятна в области повреждения изоляции токоведущего провода.1. Подложка детектора. 2. Провод марки ПВ1.3. Место прокола изоляции.4.Коронарное пятно.

На рис.1 при прохождении электрического тока напряжением 25кВ через проводник 2 марки ПВ1 с изоляцией из поливинилхлоридного пластика в месте повреждения изоляции 3 возникает коронный разряд между детектором 1 и местом прокола 3. Отпечаток коронарного пятна 4 фиксируется детектором 1.В качестве активного элемента в детекторе используются жидкие кристаллы холестерического типа с мезофазой 25-32℃ . Конструктивно детектор выполнен в виде прямоугольной проводящей пластины размером 150 х 100 х 1 мм.

Проведём аналогичный опыт с проводом диаметром 0,25мм. Расстояние между детектором 1 и проводом 2 - 30 мм.

Рис.2. Отпечаток повреждённых участков изоляции провода типа ПЭВ-1. Диаметром жилы 0,25мм, провод медный, изолированный лаком ВЛ-931.

На рис.2 Область повреждения изоляции участок а-б и участок с-д. Напряжение между проводом и детектором 25кВ.

1. Если изолированный проводник 1 рис.4 перемещается относительно детектора 2 с заданной скоростью, то на детекторе отображается динамика формирования коронарного пятна. Характер картины коронарного пятна даёт представление о расстоянии до места пробоя.

Рис.3. Динамика формирования электрического поля в зависимости от расстояния до места пробоя. а. S= 20cм. б.S = 25см. в. S= 20см. г. S=15см. д. S= 10см. е. s= 0см (место пробоя).

1.Провод ПГВ(-).2.Детектор.3.Провод (+) от высоковольтного преобразователя типа «Разряд». 4,5,6,7,8 –динамика формирования электрического поля (отображение на плёнке жидкого кристалла).

По характеру коронарного пятна можно судить о местоположении повреждённого участка изоляции. Из анализа начальной стадии формирования коронарного пятна делаем вывод о том, что пробой изоляции в нижней части провода. Это подтверждается рис.4.

Рис.4. Коронный разряд в месте пробоя изоляции.

Вывод.

1.Отработана методика и техника применения жидких кристаллов к определению места пробоя в изоляции высоковольтных проводов.

2.Определены необходимые условия - плёнка жидких кристаллов должна находиться на проводящей подложке.

3. Сторона плёнки, обращённая к месту пробоя (коронирующему электроду) не экранируется.

Литература.

1.Никулин Н.В. Электроматериаловедение. 3-е изд., испр. и доп.- М.: Высшая школа.,1989.-192с.

Код для цитирования: Скопировать