27. Внутренняя изоляция высокого напряжения. Бумажно-масляная изоляция.

Бумажно-масляная изоляция широко применяется в кабелях, отводах, измерительных трансформаторах тока и напряжения и т.д. Бумажно-масляная изоляция представляет собой некоторое количество кабельной бумаги, пропитанных трансформаторным или кабельным маслом. Наличие масляной пропитке обеспечивает «залечивание» пор и дефектов, образующихся при частичных разрядах и мало интенсивных пробоях. Иными словами бумажно-масляная изоляция способна к частичному самовосстановлению, что продлевает срок эксплуатации изоляционных конструкций такого типа.

Различают намотку с положительным и отрицательным перекрытием. Отрицательное перекрытие возникает на стороне большого радиуса криволинейных деталей при их обмотке. На стороне малого радиуса будет иметь место положительное перекрытие.

Область применения: отводы силовых и измерительных трансформаторов, силовые кабели

Технология. Исходные материалы – кабельная бумага, листовая изоляция (КОН-1), кабельное масло, трансформаторное масло. Операции: 1) Намотка 2) Сушка под вакуумом 130°С 3) Пропитка под вакуумом 0.1–100 Па.

Электрические характеристики. Кратковременная электрическая прочность ~ U 50-120 кВ/мм = U 100-250 кВ/мм. Коэффициент импульса Ки =1.3 – 2

Зависимости электрической прочности бумажно-масляной изоляции от количества слоев (а) и толщины масляных прослоек.

Расчётная модель напряжённостей электрического поля в масляных прослойках. (м–масляная прослойка, д–бумажная прослойка)

Листовая изоляция:

Ленточная изоляция:

При: d_Д   d_М  E_{пр М} 

Поэтому целесообразно применение тонкой бумаги.

Начальные ЧР возникают в масляных прослойках и местах усиления поля – кромки и микровыступы электродов.

Газовыделение: водород – малое количество растворяется в масле без образования пузырьков

Первые ЧР возникают в области резко неоднородного поля и зависят от толщины диэлектрика d [мм].

Критические ЧР - микропробои газовых полостей, скользящие разряды от края электрода. КЧР- разлагают масло и целлюлозу. Интенсивное газообразование H₂, CH₄, C₂H₂, CO₂, CO.

Изменение напряжения возникновения частичных разрядов в процесс «отдыха» бумажно-масляной изоляции.

Из рисунка видно, что такая изоляция может самовосстанавливаться.

Критические частичные разряды сопровождаются развитием ветвистого разряда вдоль поверхности слоев бумаги, следы которого образуют характерные рисунки на поверхности бумаги.

Если критические частичные разряды связаны с кратковременным увеличением напряжения (перенапряжения), то после возвращения к нормальному режиму напряжения бумажно-масляная изоляция восстанавливает свои свойства благодаря постепенному растворению выделившихся газообразных продуктов в масляной составляющей изоляции. Напряжения возникновения частичных разрядов растёт по мере увеличения длительности «отдыха» изоляции, что видно из приведённого в левом нижнем углу слайда графика. Такое поведение подтверждает упомянутую выше способность бумажно-масляной изоляции к самовосстановлению.

Действие частичных разрядов приводит в конце концов к её старению.