You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
“Young Scientist” . #3 (50) . March 2013 Physics<br />
ФИЗИКА<br />
Механизмы пробоя твердых диэлектриков с неоднородной структурой<br />
Кислякова Елена Васильевна, кандидат педагогических наук, доцент<br />
Смоленский государственный университет<br />
Введение. Твердые диэлектрики в качестве составной<br />
части электроизоляционной системы высоковольтного<br />
оборудования играют важную роль в энергосетях всего<br />
мира. Однако, находясь под постоянным напряжением<br />
и воздействием внешних факторов, электрическая изоляция<br />
подвергается старению и утрачивает свои электроизоляционные<br />
свойства – наступает пробой. При пробое<br />
твердой составляющей изоляции оборудование выходит из<br />
строя – требуется его ремонт или полная замена.<br />
С. Н. Колесов и Н.П. Богородицкий выделяют три основных<br />
вида пробоя твердых диэлектриков (рис. 1) –<br />
электрический, тепловой и электрохимический [6, с. 129;<br />
1, с. 66].<br />
На механизмы пробоя диэлектриков существенное<br />
влияние оказывает неоднородность их структуры, обусловленная<br />
природой исходного сырья, наличием посторонних<br />
включений и загрязнений, несовершенством<br />
процессов технологической обработки и пр. [7, с. 168].<br />
Можно утверждать, что диэлектрики, имеющие неоднородности<br />
в своей структуре (поры, микротрещины, инородные<br />
включения), встречаются в электротехнике гораздо<br />
чаще, нежели материалы с однородной структурой.<br />
Широта промышленного использования диэлектриков<br />
позволяет определить задачу исследования – проанализировать<br />
механизмы пробоя твердых диэлектриков и влияние<br />
неоднородности структуры диэлектрика на его прочность.<br />
Рис. 1. Основные виды пробоя твердых диэлектриков<br />
1. Электрический пробой твердых диэлектриков<br />
Электрический пробой твердых диэлектриков происходит,<br />
как правило, в результате перенапряжений и<br />
может протекать в диэлектриках с однородной структурой,<br />
когда практически исключено влияние тепловых процессов,<br />
электрическое старение и частичные электрические<br />
разряды в порах изоляции и на ее поверхности.<br />
Начало исследований электрического пробоя твердых<br />
диэлектриков можно отнести к концу XVIII в. (работы<br />
В. Франца и Ван-Марума) [3, с. 103]. За свою достаточно<br />
долгую историю физика диэлектриков обогатилась<br />
большим количеством разнообразных теорий электрического<br />
пробоя, в большей или меньшей степени согласующихся<br />
с экспериментальными данными (рис. 2).<br />
В литературе, посвященной проблеме электрического<br />
пробоя, чаще всего рассматривают теории ударной ионизации<br />
электронами [7, с. 154–158], как наиболее теоретически<br />
обоснованные и наилучшим образом согласующиеся<br />
с экспериментальными данными. В основе механизма<br />
электрического пробоя, в соответствии с теориями этой<br />
группы, лежат процессы, приводящие к лавинообразному<br />
возрастанию числа свободных электронов проводимости.<br />
Согласно теории Хиппеля-Каллена (теории ударной<br />
ионизации медленными электронами) требуемую для<br />
ионизации энергию электроны накапливают после нескольких<br />
столкновений. Для этого энергия, теряемая<br />
1
Change language