2.7. Изоляция силовых конденсаторов

Силовые конденсаторы применяют в силовых сетях промышленной частоты высокого и низкого напряжения, в силовых устройствахповышенных частот, а также в установкахпостоянного и импульсного напряжения.

В герметизированном корпусе расположены плоскопрессованные рулонные секции, стянутые в пакет между металлическими щеками с помощью хомутов. Между секциями установлены изолирующие прокладки из электрокартона. Изоляция от корпуса выполнена из электрокартона или кабельной бумаги. Внутренний объем конденсатора заполнен пропитывающим составом.

Устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности схематически показано на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Схематическое устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности: 1 − герметизированный корпус; 2 − рулонные секции; 3 − металлические щеки; 4 − хомут;

5 − изолирующая прокладка; 6 − изоляция от корпуса

Рассмотрим изоляционные материалы, применяемые в силовом конденсаторостроении. В сециях конденсаторов в качестве диэлектрика используютконденсаторную бумагу, пропитанную жидким диэлектриком и полимерные пленки. Из полимерных пленок для конденсаторов примышленной и повышенной частоты применяют полипропиленовую пленку и для импульсных конденсаторов − полиэтилентерефталатную (лавсановую). В силовых конденсаторах наиболее часто применяют комбинированную бумажно-пленочную изоляцию, в которой слои конденсаторной бумаги перемежаются со слоями полимерной пленки.

В этом случае бумага используется как диэлектрик, обладающий высокой электрической прочностью, и как фитиль, втягивающий пропитывающую жидкость в прослойки между пленками и обеспечивающий хорошую пропитку в отсутствии газовых включений в изоляции. В пленочной изоляции применяют шероховатую пленку, также обеспечивающую хорошую пропитку.

Из жидких диэлектриков в силовом конденсаторостроении применяют: конденсаторное (нефтяное) масло, хлорированные дифенилы (трихлордифенил), заменители хлорированных дифенилов (дибутилфталат, фенилксилилэтан), касторовое масло (для импульсных конденсаторов). По сравнению с конденсаторным маслом хлорированные дифенилы обладают рядом преимуществ, из которых основными являются: высокая диэлектрическая проницаемость, высокая стойкость к разложению в электрическом поле, в том числе, под воздействием частичных разрядов, высокая химическая стойкость, а также негорючесть. Однако эти жидкости имеют существенные недостатки, основным из которых является токсичность и экологическая опасность.

В связи с этим разработан и разрабатывается ряд заменителей хлорированных дифенилов: полярные жидкости (дибутилфталат), неполярные (фенилксилилэтан) и др.

2.8. Изоляция электрических машин высокого напряжения

К электрическим машинам высокого напряжения относятся:

− турбогенераторы;

− гидрогенераторы;

− синхронные компенсаторы;

− двигатели большой мощности с номинальным напряжением 3 кВ и выше.

Как источники энергии или приводы крупных агрегатов они выполняют исключительно важные функции в энергосистемах и на промышленных предприятиях, поэтому к машинам высокого напряжения в целом и к их изоляции в частности предъявляются очень высокиетребования в отношении надежности и сроков службы.

Активные материалы, т. е. медь обмотки и сталь статора, работают в электрических машинах при больших удельных нагрузках (плотностях тока, индукциях). В связи со сказанным во вращающихся машинах высокого напряжения используется изоляция, относящаяся по нагревостойкости к классам В, Fи Н.

В электрических машинах изоляция работает в условиях постоянной вибрации, особенно сильной на лобовых частях обмотки. Кроме того, она эпизодически подвергается ударным механическим воздействиям, возникающим при прохождении по обмотке больших токов во время внешних КЗ, при включении в сеть в режиме самосинхронизации и т. д.

Изоляция статорных обмоток электрических машин подразделяется на главную (корпусную) и продольную.

Главнойназывается изоляция между проводниками обмотки и корпусом. Она имеет разную конструкцию на пазовых и лобовых частях катушек, а также на выводах (линейных и у нейтрали).

К продольной относится изоляция между витками одной катушки, т. е. междувитковая (у стержневых обмоток отсутствует), а также изоляция между уложенными в одном пазу катушками. Междувитковой изоляцией, а также изоляцией между элементарными проводниками обычно служит собственная изоляция обмоточных проводов. В зависимости от типа обмоточного провода она представляет собой три слоя лавсановой пленки, покрытых слоем хлопчатобумажной пряжи (ППЛБО), или два слоя стеклоленты, пропитанных нагревостойким лаком (ПСД), или дельта-асбестовую изоляцию (ПДА).

Главная изоляция статорных обмоток электрических машин высокого напряжения в связи с очень жесткими требованиями к электрической и механической прочностям и нагревостойкости выполняется только на основе слюдяныхизоляционных материалов. При этом исходные материалы и технология изготовления выбираются такими, чтобы достигались высокая прочность и монолитность изоляции в целом. Объясняется это тем, что несмотря на высокую короностойкость самой слюды, частичные разряды в газовых включениях, воздействуя на связующие материалы, все же ограничивают сроки службы изоляции. Кроме того, газовые прослойки сильно снижают механическую прочность и теплопроводность изоляции.

В современных крупных генераторах, а также в большинстве машин средней мощности используется термореактивная изоляция. Такая изоляция не размягчается при нагревах (общее свойство термореактивных смол) и сохраняет высокую механическую и электрическую прочность.

Витковая изоляция выполняется обычно из стеклослюдяной ленты или на основе эмалированных проводов со стекловолокнистой обмоткой, пропитанных эпоксидным компаундом.

Конструкция изоляции генератора с воздушным охлаждением приведена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. 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