Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электрические станции и подстанции / Абрамов Ю Лекции, Лабораторные / А.14.05.15 Лекции Электрооборудование Э.С / Лекция № 2 Основные характеристики материалов, конструктивных элементов электрооборудования.docx
Скачиваний:
145
Добавлен:
19.03.2016
Размер:
13.37 Mб
Скачать

Дисциплина: Электрическое оборудование электроэнергетических систем и сетей зарубежных стран

Лекция № 2 Основные характеристики материалов, конструктивных элементов электрооборудования

Оглавление

2.2. Трансформаторное масло 7

2.3 Целлюлоза, пропитанная трансформаторным маслом 9

2.4. Древесина, дельта древесина, органические материалы для крепления и вязки конструкций 12

2.5. Прочие материалы, применяемые в трансформаторостроении 13

2.6 Элегаз 14

2.7. Азот 15

Рассматриваются физико-химические свойства основных конструктивных материалов электротехнического оборудования, используемого в системах электроснабжения. Описаны основные фазы изменений изоляционных характеристик конструктивных материалов в процессе эксплуатации, влияние режимов, наиболее вероятные причины повреждений и методы повышения ресурса оборудования. Лекция иллюстрируется фотографиями оборудования, графиками и формулами процессов, протекающими в изоляции электротехнического оборудования. На настоящем этапе развития электроэнергетики подавляющее большинство электротехнического оборудования (трансформаторы, автотрансформаторы, реакторы, вводы, измерительные трансформаторы, выключатели и т.д.) в качестве изоляционных материалов используют целлюлозу (электрокартон, трансформаторную бумагу, хлопчатобумажные ткани), трансформаторное масло, синтетику и другие материалы. Для крепления конструкций используется дельта-древесина, хлопчатобумажные ленты и в последнее время стали использоваться ряд химически неактивных синтетических материалов. Измерительные трансформаторы, вводы 110 кВ и выше стали изготавливать с применением основной изоляции из синтетических материалов или с применением в качестве изоляции элегаза. Масло, как дугогасящая среда у выключателей стало вытесняться и гашение дуги в выключателях осуществляется в вакуумной среде или в элегазе. Однако в настоящее время около 80% электротехнического оборудования, эксплуатируемого на подстанциях, является маслонаполненным и требует технического обслуживания, ремонтов, профилактического контроля, продления эксплуатационного ресурса. На Рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11. изображено оборудование, эксплуатируемое на подстанциях.

Рис. 1 Силовой трансформатор 110 кВ Рис.2 Маслонаполненный ввод

110 кВ

Рис.3 Маслонаполненный Рис. 4 Проходные маслонаполненные вводы

трансформатор тока 110 кВ 110 кВ

Рис. 5 Объёмные масляные выключатели 110 кВ

Рис. 6 Общий вид подстанции 110 кВ

Рис. 7 Маслонаполненные трансформаторы напряжения 110 кВ

Рис. 8 Общий вид элегазового КРУ 110 кВ

Рис. 9 Общий вид городской распределительной ПС 110/10 кВ мощность 25000 КВА

Рис.10 Высоковольтные элегазовые выключатели на монтируемой подстанции

Рис. 11 Фото силового автотрансформатора 500 кВ

2.2. Трансформаторное масло

Трансформаторное масло – наиболее распространённый жидкий диэлектрик, применяющийся в высоковольтном оборудовании Uпр.= 280 кВ/см при 50 Гц. Масло служит в качестве изоляции в силовых и измерительных трансформаторах, высоковольтных вводах, кабелях, высоковольтных выключателях. Трансформаторное масло является также охлаждающей средой, отводя тепло от обмоток трансформаторов и электрических машин в окружающую среду. В выключателях масло используется в качестве дугогасящего изолятора: выделяющиеся в процессе разрыва электрической дуги газы способствуют охлаждению канала дуги и быстрому ее гашению. Трансформаторное масло является одним из продуктов переработки нефти. Нефти различных месторождений отличаются друг от друга по своему химическому составу. Химический состав масел обусловлен не только их происхождением, но также и способом очистки. Уже давно в практике отмечено, что эксплуатационные качества масел, отличаются происхождением и технологией получения. Между химическим составом трансформаторных масел и их поведением в эксплуатации существует определённая зависимость. Цвет свежего трансформаторного масла обычно соломенно-жёлтый и характеризует глубину очистки масла. Переход к темно-жёлтому цвету указывает недостаточно полное удаление из масла смолистых соединений. В окислённых маслах, бывших в эксплуатации, потемнение связано с накоплением продуктов окисления: чем их больше, тем темнее масло. В процессе эксплуатации электрических аппаратов залитые в них масла претерпевают глубокие изменения, обусловленные процессами старения, приводящими к ухудшению химических и электрофизических показателей масел. Основным фактором, влияющим на старение масел, является воздействие кислорода воздуха - сильного окислителя. Процесс окисления ускоряется при увеличении температуры, под влиянием электрического поля, света, а также некоторых материалов, являющихся активными катализаторами окисления углеводородов масла. К таким материалам относится медь и ее сплавы. Все отечественные трансформаторные масла, поступающие на энергопредприятия, содержат ингибитор окисления - антиокислительную присадку ионол (синонимы - ДБК, топанол - 0, керобит). Качество трансформаторного масла характеризуется следующими показателями: пробивное напряжение, кВ; влагосодержание, % (г/т); тангенс угла диэлектрических потерь, %; кислотное число, мг KОH/г масла, содержание растворимых кислот и щелочей; содержание механических примесей, % массы (г/т); температурой вспышки в закрытом тигле, °С; газосодержание, % объёма; наличие растворимого шлама, содержанием антиокислительной присадки, содержание в эксплуатационном масле фурановых производных в % массы, не более (в том числе фурфурола). В качестве сырья для получения трансформаторных масел используются дистилляты, выкипающие при 280-420°С, из различных нефтей. В трансформаторном масле число атомов углеводорода в различных молекулах углеводородов этой фракции составляет от 16 до 25. При анализе достаточно узких фракций удалось установить присутствие в масле до 15 различных типов молекул. Электроизоляционные свойства трансформаторных масел ухудшаются при наличии в них влаги. Наличие в масле даже небольших количество влаги в диспергированном состоянии является причиной снижения электрической прочности и высоких диэлектрических потерь, что может повлечь повреждение аппаратов высокого напряжения. Рассмотрим вопрос гигроскопичности трансформаторных масел.

Растворимость воды в трансформаторном масле, весьма ничтожна. С точки зрения молекулярной теории это объясняется громадным различием в размерах молекул углеводородов, из которых состоит масло, и молекул воды. Суммарное поле межмолекулярных сил, создаваемое при взаимодействии этих двух типов молекул, препятствует смешению обоих жидкостей. Нагрев масла при неизменной температуре и влажности окружающего воздуха сопровождается осушкой масла. При охлаждении масла, например, от температуры + 40 до +20°С в масле появляется избыток влаги и образуется эмульсия. Количество влаги, выделившейся определяется концентрацией воды в масле, соответственно при температурах + 40 до +20°С. При прочих равных условиях гигроскопичность трансформаторных масел зависит от их химического состава и возрастает с повышением содержания ароматических углеводородов. Наличие в трансформаторных маслах полярных компонентов (спиртов, кислот, мыл и др.) ведёт к повышению гигроскопичности масел и нарушению линейной зависимости поглощающей способности от влажности воздуха. Этим объясняются трудности, которые наблюдаются на практике при обезвоживании эксплуатационных или недостаточно очищенных свежих масел. Насыщение масла водой, так же как и обратный процесс - испарение влаги из масла, происходит с определённой скоростью. Скорости этих процессов, по-видимому, равные между собой, зависят от действия ряда факторов: толщины слоя масла, величины свободной поверхности соприкосновения с увлажняющей средой (воздух и др.), соотношения между упругостью паров воды в масле и окружающем воздухе, температуры масла. Изучение количественной стороны этого вопроса показало, что наличие масляного затвора на маслонаполненных вводах 110 кВ лишь в 2,5 раза замедляет увлажнение его изоляции за счёт влаги из окружающего воздуха. Таким образом, представление о том, что масло полностью защищает твёрдую изоляцию трансформаторов и других аппаратов от увлажнения или что вода, находящаяся под слоем масла, не испаряется, является неправильным. Очевидно, что вполне надёжная защита трансформаторной изоляции от увлажнения может быть обеспечена лишь при полной герметизации.