а) 0,99

0,95 0,90

0,80 0,10 0,60 0,50 0,40 0,30

0,7.0

0,10

0,05 0,04 0,03

0,02,

10 80 90 100 110 120 кВ

Ь) 0,99 0,98

0,95 0,90

0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20

0,10 0,05 0,02

70 80 90 100 110 120 кВ

Рнс. 4.28. Аппроксимация функции поведения напряжения пробоя отрезка кабеля с полиэтиленовой изоляцией [263]: а - аппроксимация двухпараметри-ческнм распределением Вейбулла (вероятностная сетка распределения Вейбулла) ; б - аппроксимация логарифмически нормальным распределением (вероятностная сетка логарифмически нормального распределения); скорость нарастания переменного напряжения «„=1 кВ/10-г ч; радиусы коаксиальных цилиндров 1,5 и 3,5 мм, длина 1 м

отдельного опыта требуется свой образец. Результаты последующих экспериментов показывают, что даже если пробой и не имел места, длительное воздействие, например, процессов поляризации и протекания тока проводимости в образце нарушает его структуру. Чтобы устранить этот эффект, необходимо устанавливать новый образец для каждого нового испытания, причем под испытанием можно понимать либо полностью определенный импульс напряжения (рис. 2.3), либо нарастание напряжения (рис. 2.22). Поскольку твердые образцы относительно дороги, как правило, приходится использовать небольшое число образцов; по этой причине в первую очередь должен быть определен объем выборки (см. пп. 2.2.1 и 2.3.1). Состояние образца определяется технологией изготовления [173, 263-270 и др.], поэтому следует следить за тем, чтобы образцы изготавливались по возможности таким же способом, каким в дальнейшем будут изготавливаться изоляторы, и были сходными с ними конструктивно. Например, в качестве образцов для изучения параметров кабеля с полиэтиленовой изоляцией могут служить отрезки аналогичного кабеля меньшего размера. Если исследователей интересуют лишь данные о свойствах твердого материала, можно работать с рассматривавшимися

80 кВ/мм

Рис. 4.29. Влияние частиц меди на эмпирическую суммарную частость пробоя в отрезке кабеля с полиэтиленовой изоляцией [271] (радиусы коаксиальных цилиндров 1,2 и 2,5 мм; длина изолирующего промежутка 1,3 мм; длина модели 300 мм; скорость нарастания напряжения Оц=0,5 кВ/с) / - размер частиц меди 140 мкм; 2 - 70 мкм; 3 - 40 мкм; 4 - частицы отсутствуют

0,01

11 12 13 » 15 16 17 18 19 20 кВ

Рнс. 4.30. Функция распределения напряжения образования проводящего канала в промежутке острне-плоскость в полиэтиленовой нзоляцин; длина промежутка 3 мм; опыты с нарастающим напряжением; вероятностная сетка распределения Вейбулла [269]

/ - изоляция сразу после изготовления; 2 - изоляция спустя 1 год после изготовления

промежутками типа стержень - плоскость («испытание иглой»), шар - плоскость или плоскость - плоскость.

На взаимную независимость экспериментов в первую очередь оказывают влияние параметры самих образцов. Между различными партиями может быть существенная разница в химическом составе, плотности, количестве примесей (см. ниже) и геометрии, а также в расстоянии между электродами. Тесная взаимосвязь существует между изолирующей способностью и механическими напряжениями в твердом теле, причиной которых может явиться процесс обжига, а также различие в коэффициентах теплового расширения электродов и твердой изоляции, в особенности при заливке [266, 268]. Существует настоятельная необходимость в тщательном планировании эксперимента, причем важные указания для этого дают результаты работ [266 и 268].

Изолирующая способность может быть в заметной степени понижена из-за загрязнений, в особенности металлическими частицами [263, 271, 272] (рис. 4.29). Чем больше имеется при-

0,90 0,80

0,60 0,iO

о,го

0,10

0,05

Рис. 4.31. Зависимость длины проводящего канала от длительности приложенного напряжения в промежутке острие - плоскость в эпоксидной смоле [270] (/ - время, прошедшее после изготовления образца)

месных частиц, тем ниже 63%-ное напряжение пробоя (штриховая линия); напротив, малые квантили меняются лишь незначи-,Д тельно (рис. 4.29), поскольку и технически «чистые» изолирующие материалы обладают загрязнениями.

При хранении после изготовления происходят дальнейшие химические тн процессы и изменения структуры образцов. Например, установлено, что при длительном хранении образца после изготовления напряжение начала образования проводящего канала в полиэтилене снижается (рис. 4.30). Наоборот, скорость прорастания канала при частичных разрядах уменьшается при увеличении длительности хранения после изготовления (рис. 4.31). Оба процесса могут оказывать противоположное влияние на напряжение пробоя, что показывает, насколько

10 10" 10 10 10

Рис. 4.32. Влияние вида пропитки изоляции из полиэтиленовой пленки иа время до пробоя (длительность жизни) [273] в промежутке острие -плоскость; толщина пленки 50 мкм (четыре слоя) 7 - кремнийорганическая жидкость; 2 -элегаз; 3- воздух