Исследование характеристик пробоя твердых горючих ископаемых при воздействии джоулева тепла и частичных разрядов

Актуальность темы: оценка целесообразности применения электрофизического способа конверсии твердых горючих ископаемых.
Объект исследования является тепловой и триинговый пробой в горючих сланцах. Пробой как способ формирования нагревательного элемента в толще пласта, для дальнейшей термической конверсии органических компонентов породы.
Цель исследовательской работы: экспериментальное определение влияния времени воздействия частичных разрядов и джоулева тепла на напряжение и механизм пробоя.
В ходе исследования была проведена серия опытов по пробою горючего сланца, выявлены зависимости характеризующие тепловой и триинговый пробой.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 11
1 Основные закономерности пробоя твердых диэлектриков ………………….. 12
1.1 Краткая характеристика пробоя при воздействии высокого
напряжения ……………………………………………………………………………………….. 12
1.2 Тепловой пробой первого, второго и третьего рода ………………………. 13
1.3 Тепловой пробой твердых диэлектриков ………………………………………. 18
1.4 Тепловой пробой в канале высокой проводимости………………………… 22
1.5 Электрический триинг ………………………………………………………………….. 23
1.5.1 Электрический триинг в кабеле сшитого полиэтилена …………….. 26
1.6 Измерение характеристик частичных разрядов ……………………………… 32
2 Методика и оборудование ………………………………………………………………….. 36
2.1 Методика эксперимента ……………………………………………………………….. 36
2.2 Используемое оборудование ………………………………………………………… 37
2.3 Экспериментальная часть …………………………………………………………….. 39
3 Динамика характеристик ГС и электрофизических явлений
происходящих в них под действием высокого напряжения ……………………. 41
3.1 Структурный и фазовый состав горючих сланцев …………………………. 41
3.2 Получения осциллограмм полного и ВЧ токов через образец
сфазированных с напряжением ………………………………………………………….. 44
3.3 Получение термограмм полученных при воздействии напряжения на
горючие сланцы …………………………………………………………………………………. 49
3.4 Получение зависимостей напряжения, проводимости и температур от
времени……………………………………………………………………………………………… 55
4 Финансовый менеджмент , ресурсоэффективность и ресурсосбережение
…………………………………………………………………………………………………………….. 59
4.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………………………………….. 61
4.1.1 Потенциальные потребители результатов НТИ ……………………….. 62
4.2 Иерархическая структура работ ……………………………………………………. 63
4.3 Оценка коммерческого и инновационного потенциала……………….. 64
4.4 Планирование научно-технического проекта ………………………………… 66
4.5 Бюджет научно-технического исследования (НТП) ………………………. 70
4.6 Анализ и оценка научно-технического уровня исследования ………… 76
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………… 78
5.1 Техногенная безопасность ……………………………………………………………. 84
5.2 Анализ опасных факторов производственной среды ……………………… 91
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………. 94
5.4 Организационные мероприятия обеспечения безопасности …………… 94
5.5 Особенности законодательного регулирования проектных решений 96
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………… 96
Заключение ………………………………………………………………………………………….. 99
Список использованных источников ………………………………………………. 101
Приложение А. …………………………………………………………………………………… 106
CD диск

Горючий сланец состоит из органической части керогена на 10-
70% и минеральной части: глинозем, пирит, слюды/гидрослюды
карбонаты. Неорганическая часть сланцев разнообразна и меняет
электрофизические свойства в широком диапазоне. К прочему является
слабопроводящим. Поэтому идеализированный математический расчет и
процесс, которыми описывают тепловой пробой к нему не применимы.
Процессы происходящие при триинге весьма разнообразны, поэтому
рассматриваются для каждого случая индивидуально. Из-за сложности
состава и особенностей каждой компоненты, которые принимают
различный характер поведения при приложении напряжения, наблюдать
чисто тепловой или триинговый пробой практически невозможно. Таким
образом, в качестве основных критериев определения механизма пробоя
наиболее достоверно использовать динамику проводимости и
температуры при медленно возрастающим напряжении. Исходя из
экспериментальных данных можно сделать вывод о том что возможны
тепловой и триинговый пробой, опять же в зависимости от образца, от
расстояния между электродами и условий эксперимента .
В научно-исследовательской работе наблюдался классический
тепловой пробой и пробой сопровождаемый триингом. Чисто тепловой
пробой наблюдался на рисунке 31 , на котором отчетлива видна
экспоненциальная зависимость температуры и проводимости от
времени.
Пробой сопровождаемый общей деградацией материала
представленный на рисунке проводимость образца меняется по сложной
функции с наличием экстремумов. Непосредственно пробой происходит
при температурах существенно меньших максимальной температуры
достигаемой в эксперименте. При этом наблюдается гораздо более
резкий рост проводимости при пробое.
При больших расстояниях представляющих промышленный
интерес тепловой пробой не целесообразен.
В горючих сланцах процесс деградации происходит по другим
закономерностям нежели в изоляционных материалах. При
изготовлении изоляционных материалов стараются использовать чистые
материалы, имеющие высокую электрическую прочность и практически
не обладающие проводимостью. Горючие сланцы гетерогенный,
проводящий материал в состав которых входят диэлектрики и
проводники а также материалы с промежуточными характеристиками.