Изоляция вводов высокого напряжения

Общие сведения. Проходные изоляторы (вводы) используются в местах, где токоведущие части проходят через стены или перекры­тия зданий, через ограждения электроустановок или вводятся внутрь металлических корпусов оборудования. В электроустанов­ках с номинальным напряжением до 35 кВ применяются проход­ные фарфоровые изоляторы с воздушной полостью (см. п. 3.5). Вво­дами называются проходные изоляторы на напряжения 35 кВ и выше с более сложной внутренней изоляцией. Вводы применяются в качестве проходных изоляторов трансформаторов, выключате­лей и других аппаратов.

Ввод представляет собой конструкцию с внешней и внутренней изоляцией. К внешней изоляции относятся промежутки в атмо­сферном воздухе вдоль поверхности изоляционного тела, к внут­ренней — участки в самом изоляционном теле, а также промежут­ки вдоль поверхности изоляционного тела, находящиеся внутри корпуса, если он заполнен газообразным или жидким диэлектри­ком. Конструкция внутренней изоляции ввода сильно влияет на характеристики его внешней изоляции. Дополнительные электро­ды располагаются в изоляционном теле, они необходимы для регу­лирования электрического поля. От их количества и размеров за­висят характер изменения напряженности вдоль поверхности изо­лятора и разрядные напряжения его внешней изоляции.

Изоляционное тело служит одновременно креплением токоведущего стержня. Оно воспринимает все механические усилия, ко­торые действуют на стержень. С увеличением номинального напря­жения и размеров изоляционного тела резко возрастают механи­ческие нагрузки, изгибающие его, поэтому для крупных изоляторов, имеющих большую массу, ограничивают угол отклонения от вер­тикали в рабочем положении.

Нагрев ввода от рабочих токов обусловливает потери в токоведущем стержне, а также диэлектрические потери в изоляцион­ном теле. В трансформаторах, реакторах, силовых конденсаторах вводы соприкасаются с нагретым маслом, заполняющим внутрен­ний объем баков, поэтому нагрев может происходить и за счет тепловыделений, имеющих место внутри корпуса оборудования. С увеличением рабочего напряжения и радиальных размеров изо­лятора отвод тепла от токоведущего стержня и из толщи изоля­ции значительно затрудняется.

Конструкция вводов. Для аппаратов на напряжение 35 кВ исполь­зуются обычно бумажно-бакелитовые вводы. Они изготовляются путем намотки на токоведущий стержень изоляционного тела бума­ги, смазанной бакелитовой смолой. При намотке через определен­ное количество витков в тело закладываются дополнительные элек­троды из металлической фольги, предназначенные для регулирова­ния электрического поля в радиальном и осевом направлениях. Во время намотки бумажный цилиндр обжимается горячими вальца­ми, вследствие чего смола плавится и склеивает слои. Одновремен­но устраняется большая часть воздушных включений между слоями бумаги. Затем изоляция проходит термическую обработку, во время которой смола полимеризуется. После этого у изоляционного тела обтачиваются концы, на него накладывается бандаж под фланец и лакируется поверхность для повышения влагостойкости.

Недостатком бумажно-бакелитовых изоляторов является слабая влагостойкость, обусловленная их слоистым строением, и низкая трекингостойкость. Такие изоляторы, предназначенные для наруж­ной установки, помещают в фарфоровые покрышки, а простран­ство между покрышкой и бумажно-бакелитовым изоляционным телом заливают специальной мастикой (рис. 3.18, а).

Бумажно-бакелитовые изоляторы на напряжения 110 кВ и выше непригодны из-за относительно невысокой длительной электриче­ской прочности, которая ограничивается неизбежным присутстви­ем в бумажно-бакелитовом теле изолятора газовых включений. Вводы изоляторов на напряжения 110 кВ и выше выполняются только заполненными маслом, т.е. с маслобарьерной или бумаж­но-масляной внутренней изоляцией.

На рис. 3.18, б показан маслобарьерный ввод на напряжение 110 кВ. Основой внутренней изоляции в нем является масляный про­межуток с цилиндрическими барьерами из картона.

а — ввод наружной установки на напряжение 35 кВ для масляного выключателя: 1 — бакелито-бумажное тело изолятора; 2 — фарфоровая покрышка; 3 — масти­ка; 4 — фланец; 5 — токоведуший стержень; б — маслобарьерный ввод на напря­жение 110 кВ: 1 — токоведуший стержень; 2 — фланец; 3 — барьер из картона; 4 — дополнительные электроды; 5 — нижняя фарфоровая покрышка; 6 — верхняя фарфоровая покрышка; 7 — маслорасширитель; в — бумажно-масляный ввод на напряжение 220 кВ: / — фарфоровая покрышка; 2 — масло; 3 — сердечник; 4 — токоведущая трубка; 5 — маслоотборное устройство; б — изоляционная трубка; 7— фланец; 8 — шайба упорная; 9— зажим; 10— маслорасширитель; II — масло-указатель; 12 — влагопоглотитель.

Для регулиро­вания электрического поля на барьерах располагают дополнитель­ные электроды из фольги.

В аппаратах и трансформаторах на напряжения 110 кВ и выше наибольшее распространение получили вводы с бумажно-масляной изоляцией. Конструкция такого ввода на напряжение 220 кВ пока­зана на рис. 3.18, в. Основной внутренней изоляцией в нем является пропитанный маслом бумажный остов, намотанный на токоведу-щий стержень. В бумажном остове располагаются дополнительные электроды, имеющие цилиндрическую форму и регулирующие элек­трическое поле.

Благодаря высокой кратковременной и длительной электриче­ской прочности бумажно-масляной изоляции вводы указанного типа имеют наименьшие радиальные размеры. Недостатком вво­дов с бумажно-масляной изоляцией является резкое ухудшение ха­рактеристик при увлажнении. В связи с этим они должны иметь надежные уплотнения, а внутренняя полость маслорасширителя с наружным воздухом должна сообщаться только через осушители воздуха.