Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Диэлектрические характеристики элегаза при кратковременных переходных процессах

Диэлектрические характеристики элегаза при кратковременных переходных процессах

Оглавление
Диэлектрические характеристики элегаза при кратковременных переходных процессах
Испытательные установки на основе промышленно выпускаемых элементов
Элегазовая изоляция в условиях сильно неоднородного поля
Физическое объяснение пробоя
Измерение поверхностных зарядов

УДК(621.315.618:621.315.623.4).621.3.018.782.3
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SF6 В ПРИСУТСТВИИ И В ОТСУТСТВИИ ТВЕРДОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ*
Боек, Ташнер, Горабленков, Люкса, Ментен (ФРГ)

* W. Boeck, W. Taschner, J. Gorablenkow, G. F. Luxa, L. Menten. Insulating behaviour of SFg with and without solid insulation in case of fast transients (Federal Republic Germany). Доклад 15-07 на сессии СИГРЭ 1986 г. Пер. с англ. В. А. Минасбековой.

Операция переключения разъединителя в процессе эксплуатации вызывает в КРУЭ множество переходных явлений, особенно при высоких частотах в интервале от 1 до 100 МГц. Эти кратковременные перенапряжения приводят к увеличению напряженности электрического поля вдоль изоляции, тем большему, чем более высоковольтным является КРУЭ. Известно много результатов оценки вольт-секундных характеристик для времен выше 1 мкс, но очень мало данных имеется для более короткого интервала времен, особенно в присутствии изоляционных распорок. Кроме того, необходимо было исследовать влияние недостатков конструкции электродов.
Система электродов в КРУЭ обычно создает слабонеоднородное электрическое поле. Случайные факторы, как, например, подвижные или закрепившиеся на поверхности частицы, могут изменять его до сильно неоднородного.
В присутствии искусственных неподвижных дефектов выдерживаемое напряжение снижается при уменьшении времени до пика импульсного напряжения. Операция переключения разъединителя может вести в этих редких случаях к пробою в примыкающих к нему секциях сборных шин, что до настоящего времени не изучено.
Были созданы различные испытательные установки: одна в виде короткой секции сборных шин в герметичной испытательной камере, обеспечивающей проведение детальных исследований, и две установки, состоящие из промышленно выпускаемых элементов КРУ 420 кВ.

Быстрые переходные процессы, возникающие при переключении разъединителя. В начале переходных процессов, протекающих при переключении разъединителя, возникает крутой импульс напряжения с временем фронта от 4 до 10 нс, обусловленный сравнительно малой задержкой формирования разряда в SF6.
Рис. 3. Типичное напряжение на испытуемом объекте
Испытательная установка

Рис. 1. Испытательная установка Мюнхенского университета:
1 - ввод; 2 — разрядный промежуток в системе шаровых электродов; 3 — изолирующее крепление; 4 — коаксиальный испытуемый объект; 5 — емкостный зонд; 6 — заземляющие соединения
Рис. 2. Испытуемый объект с рифлеными распорками


Амплитуда, частота и выброс этих колебательных напряжений зависят от отражений бегущей волны в КРУЭ, поэтому необходимо рассмотреть в отдельности каждую испытательную систему, особенно когда вследствие коротких сборных шин, примыкающих к разъединителю, генерируются очень высокие частоты.
Испытательная установка со сборными шинами. Исследования с короткими секциями сборных шин (рис. 1) при импульсном напряжении и кратковременных перенапряжениях в переходных процессах были проведены в Высоковольтной лаборатории Технического университета г. Мюнхена. Испытуемый объект представлял собой коаксиальный цилиндр с распоркой и без нее (рис. 2). 'Использование разрядного промежутка с шаровыми электродами позволяло получать импульсы испытательного напряжения с крутым фронтом. При давлении SF60,3 МПа амплитуды испытательного напряжения приблизительно 3 МВ с временем фронта около 50 не (рис. 3) измеряли емкостным зондом, расположенным в испытательной камере (рис. 2). Эта установка имеет то дополнительное преимущество, что создает отражения бегущей волны в камере, подобные возникающим в КРУЭ.
В случае чисто газовой изоляции (рис. 4 а. б) явно выражено влияние полярности напряжения. В настоящее время общепринято, что причина этого в более высокой скорости распространения разряда при напряжении положительной полярности с меньшей задержкой времени формирования разряда по сравнению с напряжением отрицательной полярности. Почти все пробои при напряжении положительной полярности наблюдаются на крутом фронте импульса перенапряжения, в случае напряжения отрицательной полярности они наблюдаются гораздо позже во время колебаний на хвосте импульса. Для сравнения получены также данные для импульсного напряжения с двумя экспонентами 0,4/50 мкс. Очевидно, что вольт-секундные характеристики для разных форм напряжения различны. Рис. 4. Вольт-секундные кривые для коаксиальных цилиндров диаметром 150/ 520 мм без распорок при напряжениях положительной (а) и отрицательной (б) полярности при давлении SF6 0,3 МПа при импульсном напряжении 0,4/50 мкс (точки) и быстрых колебательных напряжениях с временем фронта около 50 нс (кресты); горизонтальная пунктирная линия — низшее измеренное пробивное напряжение при импульсном напряжении

Рис. 5. Вольт-секундные кривые для коаксиальных цилиндров диаметром 196/ 460 мм в присутствии распорок при напряжениях положительной (а) и отрицательной (б) полярности при давлении SF6 0,3 МПа при импульсном напряжении (точки) и быстрых колебательных напряжениях с временем фронта около 50 нс (кресты); горизонтальная пунктирная линия — низшее измеренное пробивное напряжение при импульсном напряжении

Экстраполяция к более коротким временам ведет обычно к неверным результатам. В элегазе при наличии изоляционных распорок (рис. 5, а, б) можно отметить два отчетливых эффекта на вольт-секундных кривых. Изгиб кверху кривой, характеризующей напряжение в кратковременных переходных процессах, менее явно выражен по сравнению с чисто газовой изоляцией. Распространение разряда, по-видимому, определяется присутствием распорок; особенно влиять на развитие разряда может эмиссия электронов с поверхности распорок. Несколько светящихся центров было приписано самостоятельно развивающимся разрядам.
По сравнению с чисто газовой изоляцией в присутствии распорок влияние полярности напряжения выражено меньше. В любом случае большой разброс ведет к довольно пологой нижней границе вольт-секундной кривой, что указывает на снижение пробивных напряжений, и это является решающим фактором, определяющим конструкцию изоляции КРУЭ. Следует ожидать, таким образом, что изгиб кверху кривой в кратковременных переходных процессах будет незначительным.
Минимальное давление SF6 в процессе эксплуатации в присутствии коаксиальной сборной шины составляет 0,45 МПа, однако все результаты, представленные на рис. 4 и 5, получены при давлении SF6 0,3 МПа.



 
« Данные и характеристики некоторых постороенных подстанций   Достижения в области комбинированных длинностержневых изоляторов »
электрические сети