Многие испытатели задавались вопросом, почему при испытании генератора постоянного тока высокого напряжения необходимо проводить испытания путем подачи отрицательного высокого напряжения постоянного тока. Мы анализируем причины с учетом следующих двух аспектов:
1. В чрезвычайно неоднородном электрическом поле напряжение пробоя газа сильно зависит от полярности заряда, переносимого электродом. В зазоре между одним и тем же стержнем и пластиной напряжение пробоя при отрицательном заряде стержня выше, чем при положительном заряде электрода. Время превышает в более чем два раза, то есть в неоднородном электрическом поле существует зависимость между напряжением разряда в зазоре «стержень–плата» и полярностью напряжения на стержне: напряжение разряда высоко, когда стержень заряжен отрицательно.
Внешняя изоляция электрического оборудования расположена вблизи этого чрезвычайно неоднородного электрического поля. Как правило, уровень внешней изоляции электрического оборудования выше, чем уровень внутренней изоляции, а внутренняя изоляция имеет больше дефектов и отказов по сравнению с внешней изоляцией. Испытание на выдерживание постоянного напряжения проводится на оборудовании; хотя при этом испытываются как внутренняя, так и внешняя изоляция, основное внимание уделяется проверке внутренней изоляции. Внутренняя изоляция состоит в основном из жидких и твёрдых материалов, а между электродами применяются экранирующие меры. Положительное и отрицательное напряжения практически не влияют на пробой изоляции. Например, при положительной полярности пробой изоляции кабеля снижается лишь на 10 % по сравнению с отрицательной полярностью. При подаче на оборудование высокого постоянного напряжения, как правило, нежелателен пробой (перекрытие) на внешней изоляции. По этой причине используется постоянное напряжение отрицательной полярности.
2. При испытании постоянным током высокого напряжения влага и влажность, содержащиеся в изоляции проверяемого оборудования, являются ключевыми факторами качества изоляции. Вследствие электроосмотического явления влаги (то есть молекулы воды обладают свойствами положительных ионов в электрическом поле) во время испытания к токоведущим частям прикладывается высокое напряжение. Поскольку высокое напряжение имеет отрицательную полярность, влага легко адсорбируется вблизи полюса высокого напряжения, что облегчает выявление дефектов в испытуемом объекте.