Изоляция аппаратов высокого напряжения - Требования ГОСТ к изоляции аппаратов

Перейдем к электрическим требованиям к изоляции аппаратов, установленным ГОСТ.
Основным документом, определяющим электрические характеристики изоляции аппаратов, является ГОСТ 1516-60, в котором даны таблицы испытательных напряжений при промышленной частоте и при импульсах, приводимые ниже (табл. 1-1 и 1-2).

Таблица 1-1
Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для электрооборудования с нормальной изоляцией

Примечание. Цифры под чертой в графе 5 — для аппаратов с внутренней изоляцией в масле, у которых внешняя изоляция испытана отдельно.

Таблица 1-2
Импульсные испытательные напряжения электрооборудования с нормальной изоляцией

Примечание. Величины испытательных напряжений (графы 6—10) указаны для нормальных атмосферных условий (давление 760 мм рт. ст., температура 20° С, абсолютная влажность воздуха 11 г/м³). Это примечание относится и к табл. 1-1.

Указанное в табл. 1-1 электрооборудование с облегченной изоляцией предназначается для применения лишь в установках, не подверженных действию атмосферных перенапряжений, или при специальных мерах грозозащиты, ограничивающих амплитуду этих перенапряжений до величины, не превышающей амплитуду испытательного напряжения промышленной частоты.
Выдерживаемым напряжением промышленной частоты называется напряжение, которое должна выдерживать внешняя изоляция при плавном подъеме испытательного напряжения.
Внешней изоляцией называется та часть изолирующего устройства, которая находится в атмосферном воздухе. Внутренней изоляцией называется та часть изолирующего устройства, которая находится в жидкой или полужидкой среде.
Остановимся еще на требованиях к изоляции установок на 330 кВ и выше. При проектировании передачи энергии с Волжской ГЭС в Москву были приняты испытательные напряжения, указанные в табл. 1-3.

Таблица 1-3
Испытательные напряжения для установок на 400 кВ

Табл. 1-3 была разработана, исходя из предположения о том, что решающим видом перенапряжений при напряжениях 400 кВ и выше являются внутренние перенапряжения и что кратность их не превышает трех. Большие исследования внутренних перенапряжений, проведенные за последние годы нашими научно-исследовательскими институтами и втузами, показали, что в некоторых случаях эта кратность может быть значительно выше. Вместе с тем были выяснены также и мероприятия, дающие возможность снизить эти перенапряжения или защититься от них. Поэтому принято, что уровень изоляции при напряжениях 330 кВ и выше может определяться, исходя из кратности внутренних перенапряжений, равной 2,5.
В приведенных выше таблицах нет требований к электрической прочности (пробивному напряжению) изоляции. Между тем пробивное напряжение является важнейшей характеристикой изоляции, так как пробой изоляции является тяжелой аварией аппарата, обычно вызывающей его разрушение. Во избежание таких аварий необходимо, чтобы пробивное напряжение изоляции аппарата было выше его сухоразрядного напряжения. ПоГОСТ 1516-60 наименьшее пробивное напряжение изоляторов при частоте 50 Гц и при плавном подъеме его должно быть больше выдерживаемого напряжения внешней изоляции в сухом состоянии не менее чем в 1,2 раза для изоляторов с основной жидкой или бумажно- масляной изоляцией, в 1,3 раза для изоляторов с полужидкой и пластичной основной изоляцией (компаундонаполненные) и в 1,6 раза для изоляторов с основной твердой изоляцией.
Разрядное напряжение в аппаратах под маслом должно быть по ГОСТ 1516-60 больше выдерживаемого напряжения внешней изоляции в сухом состоянии не менее чем в 1,2 раза.
Особенно важно обеспечивать высокий коэффициент запаса на пробой в аппаратах, содержащих масло. При пробое масла сопровождающая пробой дуга вызывает испарение и разложение масла, связанное с повышением давления внутри аппарата, что во многих случаях приводит к взрыву аппарата и пожару.

Таблица 1-4
Механическая прочность аппаратных изоляторов

Необходимо еще остановиться на требованиях к механической прочности и теплостойкости керамических изоляторов.
Механическая прочность выпускаемых советскими заводами стандартных аппаратов (опорных и проходных) изоляторов внутренней установки на напряжения 6—35 кВ приведена в табл. 1-4.
Для опорных изоляторов разъединителей наружной установки ГОСТ 689-55 устанавливает требования, указанные в табл. 1-5.
Правила устройства электротехнических установок (ПУЭУ) требуют, чтобы на открытых подстанциях коэффициент запаса изоляторов по механической прочности был не меньше трех, следовательно, допустимая рабочая нагрузка изоляторов не должна быть больше одной трети разрушающей. Для закрытых подстанций ПУЭУ не устанавливают коэффициента запаса изоляторов по механической прочности, однако, учитывая большую неоднородность фарфора, следует принимать этот коэффициент запаса не меньше двух.
Механическая прочность проходных изоляторов на напряжения 110 кВ и выше нашими нормами не установлена и указывается для каждого типа изоляторов заводом, его выпускающим.

Таблица 1-5
Разрушающее усилие на изгиб изоляторов разъединителей наружной установки

Заметим, что для опорных изоляторов на 400 кВ было установлено разрушающее усилие, не меньшее 1500 кГ. Это требование явно завышено и оно в настоящее время пересматривается. Следует указать, что большинство иностранных фирм, выпускающих опорные изоляторы на 380—400 кВ, гарантирует для них разрушающее усилие порядка 400 кГ.
Требования к теплостойкости керамических изоляторов связаны с необходимостью выявления внутренних напряжений в керамике (фарфоре, стеатите и т. п.), а также температурных напряжений, вызываемых различием температурных коэффициентов расширения керамики и металлической арматуры. Фарфоровые аппаратные изоляторы должны выдерживать нагревание в горячей воде до температуры 80—90° в течение времени t = 15 + 0,7 G (G — вес изолятора в килограммах), но не более 60 мин, а затем погружение в холодную воду с температурой на 70° ниже. Такое испытание армированный изолятор должен выдерживать дважды. Для крупных неармированных изоляторов (диаметр от 400 до 750 мм и толщина стенки меньше или равна 50 мм) перепад температуры уменьшается до 60°, а для еще более крупных — не нормируется.