Изоляция на основе слюды
Изоляция статорных обмоток электрических машин подразделяется на главную (корпусную) и продольную.
Главная изоляция выполняется на основе слюды. Если слюда наносится на подложку из бумаги, то изоляция относится классу В (130 °С). А если подложка из стеклоленты и связующие – эпоксидная смола, то изоляция относится к классу F (155 °С), а связующие – кремнийорганические лаки, то – к классу Н (180 °С).
Такая изоляция может работать при напряженностях Е= 320-350 кВ/см.
На рис. 20.3 приведена конструкция изоляции генератора с воздушным охлаждением.
Рис. 20.3. Изоляция обмотки статора в пазу с воздушным охлаждением: 1 − проводник медный; 2 − изоляция между элементарными проводниками; 3 − изоляция между витками; 4 − корпусная изоляция; 5 − изоляция между слоями; 6 − сталь статора; 7 – клин
Пластмассовая изоляция
Пластмассовая изоляция в промышленных масштабах используется пока только в силовых кабелях на напряже ние до 220 кВ и в импульсных кабелях. Основным диэлектрическим материалом в этих случаях является полиэтилен низкой и высокой плотности.
Полимеры делятся на две группы: линейные и пространственные. Линейные полимеры гибки и эластичны, большинство из них при большой температуре легко размягчаются и расплавляются. Нагревостойкость полиэтиленовой изоляции 80-90˚С.
Допустимые рабочие напряженности в полиэтиленовой изоляции составляют всего Е=25-40 кВ/см.
Cшитый полиэтилен в сравнении с обычными полимерами обладает улучшенными механическими свойствами, химической и термической стойкостью. Процесс "поперечной сшивки" - это процесс образования дополнительных химических связей между соседними молекулярными цепочками полимера. Нагревостойкость сшитого полиэтилена до 105˚С.
Рис. 20.4. Кабель с пластмассовой изоляцией: 1 − алюминиевая жила; 2, 5 − экран из полупроводящего полиэтилена; 3 − антиэмиссионный слой; 4 − изоляция (экструдированный полиэтилен; 6 − наполненная сажей крепированная бумага; 7 − свинцовая оболочка
Газовая изоляция
Газовая изоляция имеет ряд существенных достоинств:
термическая стабильность;
возможность после пробоя восстановления электрической прочности;
пожаробезопасность;
малые потери;
невысокая стоимость;
простота конструкции.
Для выполнения газовой изоляции в высоковольтных конструкциях наиболее перспективным является элегаз. Элегаз обладает высокой электрической прочностью (электрическая прочность элегаза при давлении 3 бара (кг/см2) примерно в 2,5 раза выше, чем для воздуха, и равняется электрической прочности трансформаторного масла).
Основной областью применения элегазовой изоляции являются герметизированные распределительные устройств (ГРУ) на напряжения 110 кВ и выше.
В настоящее время элегазовая изоляция применяется также в трансформаторах тока и напряжения, во вводах, в выключателях, эталонных конденсаторах и т.д.
Рис. 20.5. Элегазовое распредустройство 110 кВ
21. Корона на проводах лэп и защита от нее
Корона бывает местной и общей. Местная корона возникает на неровностях провода ЛЭП, она допустима. А вот общая корона, которая возникает по всему периметру провода, недопустима по следующим причинам:
1. Она приводит к большим потерям.
2. Вызывает радиопомехи и акустический шум.
3. Приводит к коррозии провода.
Общая корона на проводе возникает, если радиус провода меньше минимально допустимого. Напряженность на проводе зависит от радиуса провода
Е
~.
где U − напряжение провода по отношению к земле; r – радиус провода.
На рис.21.1 показана напряженность на проводе Е в зависимости от радиуса. При напряженности ЕК возникает общая корона, поэтому радиус провода должен быть больше r min.
Рис. 21.1. Зависимость напряженности на проводе Е от радиуса провода r
Поэтому, чем выше номинальное напряжение ЛЭП, тем больше должен быть радиус провода. Так для ЛЭП – 110 кВ минимальным сечением является АС-70, при меньшем сечении начинается корона.
Начиная с 330 кВ, радиус провода минимального сечения получается слишком большим, поэтому применяют расщепление проводов. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного провода большого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малого диаметра, расположенных на равных расстоянии по окружности (рис.21.2).
Cуществует оптимальное число фаз расщепления: 330 – 2 составляющих; 500 – 3; 750 – 4; 1150 – 8. Но наибольшее влияние на максимальную напряженность электрического поля провода оказывает диаметр расщепления (рис.21.3).
Рис.21.2. Расщепленные провода
На 500 кВ Dопт 30 см, а на 1150 кВ Dопт 80 см. Как видно из графика уменьшение диаметра менее Dопт приводит к резкому возрастанию Е и коронированию. А небольшое увеличение свыше Dопт существенно не увеличивает максимальной напряженности, но уменьшает индуктивность провода. Поэтому на 500 кВ обычно принимают D 40 см, а на 1150 кВ D 100 см.
Рис. 21.3. Зависимость максимальной напряженности электрического поля провода от диаметра расщепления