Техника высоких напряжений (изоляция и перенапряжения). В 2 ч. Ч. 1. Электрические разряды в газах. Внешняя изоляция воздушных линий и распределительных устройств. Внутренняя изоляция

Испытания изоляции генераторов, которые проходят в процессе производства, указаны в табл. 3.5. Анализ результатов испытаний показывает, что пробои на ребрах проводника составляют 35–40 % от их общего количества, на узких гранях – 10–15 %; на широких – 45–50 %. При выпуске машины испытательное напряжение Uисп2Uн 3кВ, где Uн – номинальное напряжение электрической машины, кВ. При приемосдаточных испытаниях Uисп 0,8(2Uн 3)кВ

1,75Uн .

Таблица 3.5

Виды испытаний и испытательные напряжения для изоляции генераторов

Импульсная прочность изоляции составляет E 30 35кВ/мм при толщине d 3 12мм , однако имеет место значительный статистический разброс. Электрическая прочность изоляции всей машины ниже, чем электрическая прочность отдельных стержней. В эксплуатации в результате механических воздействий кратковременная (импульсная) прочность снижается. Для новых машин коэффициент импульса kи UиU50 1,5 2,0. Для машин, находящихся в длитель-

ной эксплуатации, kи 1, что объясняется образованием трещин. На основании опыта эксплуатации толщина изоляции может быть определена по следующему выражению:

112

прочностью Eпр 60 80кВ/мм и термостойкостью (tплав 170 С)

имеханической прочностью. Бумага в комбинированной бумажнопленочной изоляции обеспечивает хорошую пропитку.

Вкачестве пропитывающих материалов используют конденсаторное (нефтяное) масло, хлордефинилы, дибутилфталат, касторовое масло (в импульсных конденсаторах). Хлордефинилы токсичны

итребуют тщательной герметизации, хотя обладают высокими зна-

чениями r , стойки к ЧР и разложению. В качестве электродов используют алюминиевую фольгу толщиной 7–12 мкм. В некоторых низковольтных конденсаторах используют слой металла из цинка или алюминия, нанесенный на поверхность бумаги или пленки. Такие конденсаторы обладают самовосстанавливающимися свойствами: в месте пробоя происходит разрушение металлического слоя (выгорание), при этом несколько уменьшается емкость.

Технология изготовления включает следующие операции: намотку на специальных станках на оправку или цилиндрический каркас, снятие и опрессовку, пропитку под вакуумом и герметизацию. Намотка выполняется со скрытой или выступающей фольгой. При выступающей фольге обеспечивается лучший теплоотвод и уменьшается индуктивность. Со слепой фольгой выполняются конденсаторы на высокие напряжения.

Конденсатор обычно собирается из секций (рис. 3.27), соединенных перемычками в параллельную, последовательную или комбинированные схемы. Секции могут иметь несколько подсекций, соединенных последовательно. После опрессовки секция помещается в бак, вакуумируется, пропитывается и герметизируется. Каждая секция имеет свой плавкий предохранитель.

Рис. 3.27. Рулонная секция

114

либо с возникновением в толще изоляции газовых включений, что наиболее характерно для изоляции, пропитанной нефтяным маслом.

Длительная электрическая прочность в основном определяется развитием ЧР и повышением температуры (тепловое старение). Процесс старения в значительной степени зависит от типа жидкого диэлектрика. Для нефтяного масла процесс старения в основном определяется интенсивностью появления газовых пузырьков, после чего сильно снижается напряжение возникновении ЧР. Для конденсаторов с трихлордифиниловой пропиткой процесс старения определяется увеличением tg , снижением прочности за счет разложе-

ния жидкого диэлектрика и взаимодействия продуктов разложения с твердым диэлектриком.

Рабочиенапряженности:для БМИ при f 50Гц Eб 20 28кВ/см; в комбинированной изоляции Eб 35 38кВ/см, Eпл 50 60кВ/см ; для конденсаторов с изоляцией из пленок при d 30 36мм

Eраб 50 60кВ/см; для конденсаторов с металлизированными плен-

ками при d 6 8мм Eраб 60 70кВ/см ; для конденсаторов на по-

стоянном токе Eраб 35 40кВ/см; для конденсаторов импульсных установок Eраб 60 65кВ/см; при пропитке касторовым маслом

или диэлектриками высокой газостойкости Eраб 80 120кВ/см .

3.26.Изоляциягерметичныхраспределительныхустройств

Вгерметичных РУ все токоведущие элементы расположены в закрытых металлических кожухах. В качестве изолирующей среды используется сжатый элегаз под давлением около 200 кПа.

Преимущества элегазовых комплектных распределительных устройств (КРУЭ):

1) меньшие размеры по сравнению с ОРУ (на напряжение 220 кВ

в30 раз, на 1150 кВ – в 50 раз);

2)не создает радиопомех, работает бесшумно, что особенно важно в черте города;

3)более безопасное обслуживание;

4)более высокая степень надежности;

5)пожаробезопасность.

116

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первой части курса лекций по дисциплине «Техника высоких напряжений» изложена теория электрических разрядов в газах, рассмотрена конструкция внешней изоляции линий электропередачи и распределительных устройств и внутренней изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей и другого высоковольтного электрооборудования. Авторы преследовали своей целью представить в данном издании все лучшие наработки классического курса «Техники высоких напряжений», а также существенно дополнить его сведеньями о новых разработках в области изоляции высоковольтного оборудования. За истекшие 10–20 лет развития электроэнергетики была существенно улучшена конструкция изоляции электрических машин. Новая изоляция линий электропередачи и распределительных устройств на основе полимерных соединений позволяет снизить нагрузки на опорные конструкции. Применение сшитого полиэтилена в составе изоляции кабелей дает возможность увеличить их токовою нагрузку, упростить эксплуатацию и существенно расширить область применения. Основными источниками информации стали каталоги фирм-производителей современного высоковольтного электрооборудования.

Представленное пособие должно помочь студентам электроэнергетических специальностей вузов в изучении курсов «Техника высоких напряжений» и «Изоляция и перенапряжения». Его содержание соответствует учебным программам указанных курсов.

118