В ряде узлов изоляции отводов часть или весь изоляционный промежуток может быть заполнен изоляционным материалом, например, деревом, ДСП, 1егинаксом и т. д. В основном это элементы крепления отводов (изоляционные планки) к заземленным металлическим деталям. В этих случаях электрическая прочность промежутка определяется условиями возникновения поверхностного разряда.
На условия возникновения поверхностного разряда оказывает влияние целый ряд факторов: конструкция узла крепления отвода: расположение изоляционных планок относительно направления силовых линий электрическою поля; электрическая прочность собственно изоляционных планок: состояние их поверхности и т. д.
Конструкция крепления отводов, как правило, представляет собой систему связанных между собой горизонтальных или вертикальных изоляционных планок, между которыми зажаты отводы. Отдельные планки, или их узлы, прикрепляются к заземленным металлическим деталям (баку, ярмовым балкам и т. д.).
В этой конструкции электрическое поле в подавляющем большинстве случаев направлено вдоль поверхности изоляционных деталей по направлению кратчайшего расстояния между электродами.
В этом случае напряжение возникновения поверхностного разряда зависит от величины напряженности в масле у поверхности изоляционной планки в месте ее прилегания к электроду. Эта напряженность выше, чем в чистом масле в том же электродном устройстве из-за искажения электрического поля вследствие более высокой, чем у масла, диэлектрической проницаемости материала, из которого изготавливаются планки крепления. Однако увеличение напряженности в результате этою явления незначительно. Более существенное влияние на снижение прочности по сравнению с чисто масляным промежутком в рассматриваемой конструкции обуславливается недостаточной прочностью твердого диэлектрика
(дерево, ДСП, гетинакс) и развитием процессов частичных разрядов в твердом диэлектрике. В методике выбора размеров изоляционных промежутков по изоляционным планкам крепления длительное время практиковалось «приведение» пути поверхностного разряда к чисто масляному промежутку, т. е. перекрытие по твердому диэлектрику считалось равноценным пробою масляною промежутка, равного длине пути поверхностного разряда, умноженному на коэффициент меньше единицы. Этот коэффициент принимался для электрокартона. гетинакса, бумаги равным 0,67; для дерева — 0,4.
Образцы материалов, пропитанные трансформаторным маслом, при температуре +90°С под вакуумом испытывались в электродном устройстве стержень-стержень диаметром 5 мм с расстоянием между стержнями 25 мм (образцы дерева испытывались при расстоянии между электродами 53 мм). Электроды устанавливались вдоль слоев материала. Электрическая прочность материала поперек слоев определялась в другом электродном устройстве.
Как правило, в трансформаторах конструкция крепления отводов осуществляется таким образом, что электрическое поле воздействует на изоляционные планки вдоль слоев используемого материала, поэтому при определении минимальных изоляционных промежутков следует ориентироваться именно на этот случай.
В таблице 3 приведены данные по электрической прочности параллельно слоям материала, причем приведены величины пробивного напряжения, по которым вычислены пробивные напряженности — средние и максимальные значения.
По данным ряда исследователей критерием, определяющим условия возникновения разряда внутри материала, является значение наибольшей напряженности в материале вблизи поверхности. При этом при малых межэлектродных расстояниях начальный частичный разряд сразу развивается в полный пробой, при больших расстояниях интервал между начальными частичными разрядами и полным пробоем может быть достаточно большим.
Таблица 3. Значения электрической прочности параллельно слоям материала
Пробивная напряженность к В/мм, вдоль слоев | Дерево | ДСП | Гети-накс |
Е | 1,05 4,37 | 0,8 | 2,0 5,5 |
Для определения допустимых значений максимальной напряженности в дереве у его поверхности и в гетинаксе использованы данные таблицы 3 и величины стандартного отклонения, которые для этих двух случаев находятся в пределах от 5 до 7%.
Величины максимальных допустимых напряженностей внутри материала вблизи его поверхности равны: для дерева и ДСП 3,7, гетинакса — 4,8, электрокартона — 5— 6 к В/мм.
Значение коэффициента К1 определяется из условия, что максимальная напряженность в изоляционной планке в месте касания ее с отводом или заземленной деталью крепления не превышает допустимых величин: для дерева и ДСП — 3,7 кВ/мм, для гетинакса — 4,8 кВ/мм. для электрокартона — 5—6 кВ/мм. Результаты исследования показали, что могут быть приняты величины коэффициента A'j. равные: для дерева и ДСП — 2,0: для гетинакса — 1,5 и для электрокартона — 1,3, если при некоторых соотношениях геометрических размеров отвода будет применяться подмотка из электрокартона или дополнительное изолирование в месте прохода отвода через планку.
При выборе конструкции крепежных узлов для высоковольтных вводов
(Еисп 1 мин ^ 325 кВ) необходимо учитывать, что допустимая напряженность по поверхности деталей крепления из электрокартона существенно выше, чем в случае, если применяются деревянные планки пли планки из ДСП. В связи с этим целесообразно использовать комбинированную конструкцию, т. е. вблизи отвода располагать элементы крепления из электрокар гона, а в более удаленных местах использовать дерево. Длину электрокар тонной планки можно выбрать короче, чем планки из дерева отношению их коэффициентов эквивалентности и по масляному промежутку.
