Розряд уздовж провідної й забрудненої поверхні ізолятора

В умовах експлуатації поверхні ізоляторів завжди забруднюються. Як правило, сухі забруднення, що мають високий опір і не впливають на розподіл напруги, по поверхні ізолятора, не знижують помітно його розрядної напруги. Зволоження шару забруднення дощем, що мрячить, або росою приводить до зменшення опору шару забруднення, зміні розподілу напруги по поверхні ізолятора й у результаті - до зниження його розрядної напруги.

Механізми перекриття ізолятора під дощем і при забрудненій і зволоженій поверхні подібні. Розглянемо розвиток розряду у випадку, коли поверхня ізолятора забруднена й зволожена.

Під дією прикладеної до ізолятора напруги по зволоженому шару забруднення проходить струм витоку, що нагріває його.

Оскільки забруднення розподілене по поверхні ізолятора нерівномірно й щільність струму витоку неоднакова на окремих ділянках ізолятора через складну конфігурацію його поверхні, то нагрівання шару забруднення відбувається також нерівномірно. На тих ділянках ізолятора, де щільність струму найбільша, відбувається інтенсивний випар води й утворяться підсушені ділянки з підвищеним опором. Розподіл напруги по поверхні ізолятора зміниться. Майже вся напруга, що впливає на ізоляцію, виявляється прикладеною до підсушених ділянок. У результаті цього підсушені ділянки перекриваються іскровими каналами, названими частковими дугами, що перемежовуються. Опір іскрового каналу менше опору підсушеної ділянки поверхні ізолятора, тому струм витоку зростає. Зростання струму витоку приводить до подальшого підсушування шару забруднення, а отже, і до збільшення його опору.

Інтенсивне підсушування поверхні ізолятора біля кінців дуг приводить до їхнього подовження. Підсушування всієї поверхні веде до зниження струму витоку, а збільшення довжини часткових дуг до його росту.

Якщо результатом цього буде зменшення струму витоку, то дуги згаснуть, якщо ж струм витоку буде рости, то часткові дуги будуть подовжуватися й перекриють весь ізолятор. Оскільки параметри часткової дуги й кількість дуг, що одночасно існують на поверхні ізолятора, випадкові, то й перекриття також є випадковою подією, яка характеризується певною ймовірністю. Імовірність перекриття ізолятора підвищується зі збільшенням напруги, що впливає, тому що при цьому зростає струм витоку, що сприяє подовженню часткових дуг до повного перекриття ізолятора.

З наведеної картини розвитку розряду впливає, що розрядні напруги ізоляторів будуть тим вище, чим менше струм витоку:

(1.46)

де

I_У — струм витоку по ізоляторі;

R_У — опір витоку по поверхні ізолятора.

Якщо шар забруднення має товщину Δ с питомим об'ємним опором ρ, те для циліндричного гладкого ізолятора діаметром D:

(1.47)

де

L_У — довжина шляху витоку.

З (1.46) і (1.47) треба, що

(1.48)

Отже, розрядна напруга ізолятора буде зростати зі збільшенням довжини шляху витоку й зменшенням діаметра ізолятора:

(1.49)

Оскільки процеси підсушування поверхні ізолятора відбуваються відносно повільно, то при короткочасних перенапругах вони не встигають розвитися й напруга перекриття буває вище, ніж при тривалому впливі напруги.

Вологорозрядна напруга ізолятора залежить від характеристик шару забруднення, його кількості й складу, а також від інтенсивності й виду зволоження. Велика розмаїтість видів забруднення, що зустрічаються в умовах експлуатації, не дозволяє вибрати єдине, "стандартне" забруднення, яке можна було б наносити на поверхню ізоляторів при визначенні вологорозрядних напруг. Найбільше правильно розрядні напруги в реальних умовах забруднення й зволоження можуть бути визначені з досвіду експлуатації.