В общем случае генератор постоянного тока высокого напряжения соответствует требованиям к испытанию на выдерживание постоянного напряжения для кабелей с номинальным напряжением ниже 220 кВ при промышленной частоте, однако в некоторых особых случаях к некоторым кабелям и электрическим устройствам предъявляются специальные требования по номинальному напряжению. Например, напряжение подземных кабелей и электрооборудования в угольной промышленности нашей страны отличается от номинального напряжения на поверхности земли и составляет всего 6 кВ. В этом случае как следует устанавливать испытательное напряжение для устройства генератора постоянного высокого напряжения?
Согласно нормативным требованиям, для различных кабелей требуются различные испытательные напряжения и время приложения напряжения. В качестве примера рассмотрим кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE). Упомянутый выше кабель на 6 кВ требует постоянного тока испытательного напряжения 25 кВ и продолжительности испытания 5 минут.
В общем испытании необходимо медленно увеличивать напряжение от 40 % полного испытательного напряжения до полного значения в течение 5 минут. Если это новая кабельная линия, возраст которой составляет менее одного года, то отключение питания будет продолжаться всего один месяц. Испытание может проводиться при 50 % заданного испытательного напряжения в течение 1 минуты. При отключении питания на один год испытание должно выполняться в соответствии с общими требованиями к испытаниям.
Конкретные требования к испытательному напряжению и времени приложения напряжения для различных кабелей, а также конкретные требования к испытаниям подробно изложены в процедуре профилактических испытаний силовых кабелей.
Формы пробоя твёрдых диэлектриков включают электрический пробой, тепловой пробой и электрохимический пробой. Один и тот же диэлектрик может демонстрировать различные формы пробоя при различных внешних условиях.
(1) Электрический пробой
Из-за наличия внешнего электрического поля ионизированные электроны накапливают достаточную энергию в сильном электрическом поле. Это приводит к их столкновениям друг с другом и вызывает электрический пробой. Он характеризуется быстрым протеканием процесса и высоким напряжением пробоя.
(2) Тепловой пробой
Напряжение пробоя быстро снижается с увеличением температуры и времени приложения напряжения. В этом случае процесс пробоя связан с тепловыми процессами в диэлектрике и называется тепловым пробоем; при повышении температуры окружающей среды и увеличении времени приложения напряжения напряжение теплового пробоя снижается; с увеличением толщины средняя напряжённость электрического поля пробоя уменьшается.
(3) Электрохимический пробой
Под действием электрического поля в диэлектрике может произойти химическое изменение, в результате чего необратимо возрастает его проводимость, а в конечном итоге происходит пробой, который называется электрохимическим пробоем; химические изменения обычно приводят к увеличению диэлектрических потерь, поэтому окончательной формой электрохимического пробоя зачастую является тепловой пробой.
(4) Разрушение вдоль поверхности
В реальной конструкции изоляции вокруг твёрдого диэлектрика часто присутствуют газообразные или жидкие среды, и пробой зачастую происходит вдоль границы раздела двух диэлектриков и на стороне с меньшей электрической прочностью — это так называемый поверхностный пробой; напряжение поверхностного пробоя, как правило, ниже напряжения пробоя одиночного диэлектрика. На краю электрода конденсатора и на изоляторе у конца обмоточного провода (стержня) двигателя легко возникает поверхностный разряд, который может нанести серьёзный ущерб изоляции.