Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Практика >> Высоковольтные вводы трансформаторов

Внутренняя изоляция ввода - Высоковольтные вводы трансформаторов

Оглавление
Высоковольтные вводы трансформаторов
Регулирование электрических полей во вводах
Внешняя изоляция ввода
Внутренняя изоляция ввода

Внутренняя изоляция ввода — это промежуток между токоведущим стержнем и втулкой, заполненный твердым диэлектрическим материалом (в реальных конструкциях — в сочетании с жидким диэлектриком или высокопрочным газом). К внутренней изоляции также относится промежуток в масле вдоль поверхности нижней части изоляционного тела
Принципиально важная особенность внутренней изоляции состоит в том, что практически для всех ее разновидностей характерна сильная зависимость электрической прочности от длительности воздействия напряжения. Поэтому в инженерной практике принято для внутренней изоляции различать:
• кратковременную электрическую прочность при грозовых импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при коммутационных импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при одноминутном воздействии переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц;
• длительную электрическую прочность при воздействии напряжения промышленной частоты 50 Гц в течение времени, соответствующего заданному сроку службы (обычно 25 лет).
Уровни кратковременной и длительной электрической прочности существенно различны. Для разных видов внутренней изоляции они могут различаться в 10—20 раз и более.
Кратковременная электрическая прочность — это не всегда напряжение, соответствующее сквозному пробою изоляции. Во многих случаях — это напряжение, при котором во внутренней изоляции возникают мощные частичные разряды, вызывающие необратимые повреждения.
Нарушение кратковременной электрической прочности внутренней изоляции происходит, когда максимальная напряженность в изоляционном промежутке достигает некоторого критического значения. Поэтому для создания рациональной конструкции этой изоляции большое значение имеет эффективное регулирование электрического поля.
Физические процессы, определяющие кратковременную электрическую прочность различных видов внутренней изоляции весьма сложны, описание этих процессов, пригодное для инженерной практики, отсутствует. Поэтому все сведения о кратковременной электрической прочности разных видов внутренней изоляции получают опытным путем при соответствующих испытаниях моделей.
В некотором смысле исключением является, так называемый, тепловой пробой, суть которого состоит в том, что при определенных условиях количество тепла, выделяющегося в единицу времени в изоляции за счет диэлектрических потерь, становится больше количества тепла, которое отводится в единицу времени в окружающую среду. Другими словами, нарушается тепловой баланс и температура изоляции неограниченно растет. Вследствие этого происходит разрушение диэлектрического материала с потерей свойств, в том числе и электрической прочности. Развитие теплового пробоя возможно при относительно длительном воздействии напряжения (минуты, часы), достаточном для разогрева крупной изоляционной конструкции. Для простейших случаев имеются методики расчетной оценки напряжения теплового напряжения. Однако, для сложных реальных конструкций они не пригодны.

Основным фактором, определяющим кратковременную электрическую прочность, является, естественно, вид внутренней изоляции (диэлектрические материалы, структура, режимы и условия выполнения основных технологических операций). К числу других влияющих факторов относятся толщина изоляции, форма электрического поля, площадь поверхности электродов и напряженный объем изоляции.
Длительная электрическая прочность внутренней изоляции определяется процессами электрического старения (необратимого ухудшения свойств изоляции). Причиной электрического старения внутренней изоляции оборудования переменного тока являются частичные разряды (ЧР), развивающиеся в мелких газовых включениях (доли миллиметра и более) или в местах локального увеличения напряженности электрического поля, например, у острых кромок электродов. Интенсивность единичного ЧР оценивают кажущимся зарядом q (в кулонах), который пропорционален энергии W4p, рассеиваемой в канале разряда. Непосредственное определение длительной электрической прочности опытным путем, очевидно, невозможно. Ее оценивают приближенно по результатам ускоренных испытаний на старение или по условию отсутствия ЧР некоторой определенной интенсивности. В последнем случае предполагается, что отсутствие ЧР означает и отсутствие электрического старения соответствующих темпов, т. е. достаточно большой срок службы.
Длительная электрическая прочность внутренней изоляции любого вида зависит, примерно, от тех же факторов, что и кратковременная.
Имеющиеся экспериментальные данные для разных видов внутренней изоляции, опыт производства и эксплуатации вводов разных классов напряжения показывает, что обеспечить необходимые уровни кратковременной и длительной электрической прочности ввода с изоляционным телом из одного диэлектрического материала (например, из фарфора) можно только для вводов на напряжения до 35 кВ, не более. Для номинальных напряжений 110 кВ и выше обязательно использование внутренней изоляции, состоящей из комбинации изоляционных материалов (картон плюс масло, бумага плюс масло, элегаз плюс твердый диэлектрик и др.).
Следующая важная особенность внутренней изоляции (любого вида) — сильная зависимость ее поведения от тепловых и механических воздействий. Длительный нагрев сверх установленной нормы вызывает в изоляции ускорение сложных химических реакций, следствием которых является необратимое ухудшение свойств диэлектрических материалов, т.е. тепловое старение. Твердые диэлектрики при этом снижают механическую прочность, жидкие — ухудшают электрические характеристики. Для внутренней изоляции, используемой во вводах на напряжения 110 кВ и выше, изменение температуры на 6—8 °С приводит к изменению темпов теплового старения, примерно, в два раза. Для ограничения темпов теплового старения внутренней изоляции установлены значения длительно допустимых температур (см. ГОСТ 8865-70).
Кратковременные нагревы (тепловые удары) опасны тем, что могут вызвать за короткое время резкие структурные или химические изменения диэлектрических материалов с необратимым ухудшением электрических и механических свойств.
Механические воздействия опасны для внутренней изоляции (твердых ее элементов) не только тем, что при определенных условиях могут разрушить ее. При нагрузках, значительно ниже разрушающих, в твердых элементах изоляции возможно появление микротрещин, в которых возникнут частичные разряды и возрастут темпы электрического старения. Поэтому допустимые механические нагрузки на элементы внутренней изоляции, как правило, заметно ниже, чем для деталей из тех же материалов, работающих вне сильного электрического поля.
Важная особенность практически всех видов внутренней изоляции — необратимость повреждения при пробое, отсутствие эффекта самовосстановления.



 
« Выполнение регулировочных ответвлений при изготовлении обмоток   Газовое реле РГЧЗ-66 и работа элементов реле при повреждениях силового трансформатора »
электрические сети