- •1.2. Грозовые перенапряжения
- •1.2.1. Молния как источник грозовых перенапряжений
- •1.2.3. Молниезащита подстанций
- •Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы
- •1.2.4. Заземляющее устройство подстанции
- •1.2.5. Защитные аппараты и устройства
- •1.3. Внутренние перенапряжения
- •1.3.1.Классификация внутренних перенапряжений
- •1.3.2. Установившиеся перенапряжения
- •1.3.3. Коммутационные перенапряжения
- •1.3.4. Дуговые перенапряжения
- •1.3.4. Ограничение внутренних перенапряжений
- •2. Изоляция электротехнического оборудования
- •2.1. Основные виды электрической изоляции и координация изоляции
- •2.1.1. Основные виды изоляции
- •2.1.2. Координация изоляции
- •2.2. Изоляция воздушных линий электропередачи
- •2.3. Наружная изоляция подстанций высокого напряжения
- •2.3.1. Изоляторы и изоляционные конструкции открытого
- •2.3.2. Изоляционные конструкции с газовой изоляцией
- •2.4. Проходные изоляторы
- •2.5. Изоляция силовых трансформаторов
- •2.6. Изоляция силовых кабелей высокого напряжения
- •2.7. Изоляция силовых конденсаторов
- •2.8. Изоляция электрических машин высокого напряжения
- •3. Эксплуатация изоляционнных конструкций при рабочем напряжении
- •3.1. Корона на проводах и защита от нее
- •3.2. Методы испытаний и испытательные установки
- •3.2.1. Общая характеристика испытаний
- •3.2.2. Испытательные установки переменного тока
- •3.2.3. Импульсные испытательные установки
- •3.2.4. Шаровой измерительный разрядник
- •Библиографический список
- •Оглавление
2. Изоляция электротехнического оборудования
2.1. Основные виды электрической изоляции и координация изоляции
2.1.1. Основные виды изоляции
Изоляция высоковольтных конструкций подразделяется на внешнюю и внутреннюю.
Внешней изоляциейназываются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой является атмосферный воздух, в том числе у поверхности твердого диэлектрика. Электрическая прочность внешней изоляции зависит от атмосферных и других внешних условий. Несмотря на его сравнительно низкую электрическую прочность всего Епр=1−30 кВ/см, воздушная изоляция имеет ряд достоинств: малая стоимость, отсутствие старения, способность восстанавливать свои изолирующие свойства после погасания разряда.
Внутренней изоляциейназываются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинации, не имеющие прямых контактов с атмосферным воздухом.
Длительная практика создания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, что во многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляциикомбинации из нескольких материалов, дополняющих друг друга и выполняющих несколько различные функции. Так только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции; обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Высокопрочные газы и жидкие диэлектрики легко заполняют изоляционные промежутки любой конфигурации, в том числе тончайшие зазоры, поры и щели, чем существенно повышают электрическую прочность, особенно длительную.
Наиболее широкое распространение получили следующие виды изоляции.
Бумажно-пропитанная изоляция.Исходными материалами для изготовления бумажно-пропитанной изоляции (БПИ) служат специальные электроизоляционные бумаги и минеральные (нефтяные) масла (бумажно-масляная изоляция) или синтетические жидкие диэлектрики.
Бумажно-пленочная изоляция обладает более высокой кратковременной и длительной электрической прочность. Недостатками БПИ являются невысокая допустимая рабочая температура (не более 90 °С) и горючесть.
Маслобарьерная изоляция (МБИ).Основу этой изоляции составляет минеральное трансформаторное масло, которое надежно заполняет изоляционные промежутки между электродами любой сложной формы и обеспечивает хорошее охлаждение конструкции за счет конвективного или принудительного движения.
Достоинствами МБИ являются относительная простота конструкции и технологии, интенсивное охлаждение активных частей оборудования, а также возможность восстановления качества изоляции в эксплуатации путем сушки и замены масла.
Основные недостатки МБИ − меньшая, чем у бумажно-масляной изоляции, электрическая прочность, пожаро-и взрывоопасность конструкции. Маслобарьерная изоляция используется в качестве главной в силовых трансформаторах от 10 до 1150 кВ, в автотрансформаторах и реакторах высших классов напряжения.
Изоляция на основе слюды.На основе слюды выполняется высоковольтная изоляция класса нагревостойкости В с допустимой рабочей температурой 130 °С для статорных обмоток крупных электрических машин. Основными исходными материалами служат микалента или стеклослюдинитовая лента.
Пластмассовая изоляция в промышленных масштабах используется пока только в силовых кабелях на напряжения до 220 кВ и в импульсных кабелях. Основным диэлектрическим материалом в этих случаях является полиэтилен низкой и высокой плотности.
Газовая изоляция.Для выполнения газовой изоляции в высоковольтных конструкциях используются азот, двуокись углерода и элегаз. Наиболее перспективным является элегаз. Он имеет наибольшую среди указанных газов электрическую прочность, высокие дугогасящие свойства и является хорошей теплоотводящей средой. Основной областью применения элегазовой изоляции являются герметизированные распределительные устройств (ГРУ) на напряжения 110 кВ и выше.
На оборудование, работающее в электрических сетях, воздействуют следующие виды напряжения: рабочее напряжение; внутренние перенапряжения; грозовые перенапряжения.
Рабочее напряжение.В России электрические сети подразделяются на классы напряжения, которые совпадают с номинальным линейным напряжением сетиUном. ГОСТ 1516.3-96 устанавливает для каждого класса напряжения наибольшее рабочее напряжение (линейное)Uраб.наиб, которое равноUраб.наиб =kp∙Uном, причем значениеkp принимается 1,05−1,2.
Внутренние перенапряжения.Наиболее важной характеристикой перенапряжения является максимальное значениеUmaxили кратностьknпо отношению к амплитуде наибольшего рабочего фазного напряженияUраб.наиб
Для оборудования подстанций вводится понятие о расчетной кратности внутренних перенапряжений kpк., для которой появление перенапряжений с большей кратностью маловероятно (1 раз в 50−100 лет). Значение расчетной кратности внутренних перенапряжений выбирается из технико-экономических соображений с учетом характеристик защитных устройств.
Грозовые перенапряжения.При ударе молнии в провод линии электропередачи или при ударе молнии в грозозащитный трос или опору и перекрытии гирлянды изоляторов с опоры на провод по проводу начинает распространяться волна, набегающая на подстанцию. Расчетные значения напряжений, воздействующих на изоляцию оборудования при грозовых перенапряженияхUвозд. гроз=kгроз∙Uост. разр, гдеUост. разр− остаюшееся напряжение на разряднике при токах координации;kгроз− коэффициент, учитывающий перепад напряжения между разрядником (ОПН) и защищенным объектом.