Особенности конструкции газонаполненных вводов.

Ввод обычно заполняют элегазом SF₆, отличается простой конструкцией, но необходимо строгая герметичность.

Е_пр газа<Е_пр.бум.-масл.., поэтому габариты получаются больше, однако в нем практически отсутствует тепловыделение(только в стержне). Для них особо необходимо чистота внутреннего пространства и малая шероховатая поверхность электродов и экранов.

Элементы расчета газонаполненного ввода:

Эмпирические формулы для расчета напряжения в точке А и Б

;

;

Величина прочности газа зависят от давления внутри ввода и вида U, эксплуатируется ввод.

График.

Для других значений S_элек. Необходимо использовать свои зависимости, либо учитывать изменение Е_пр. При Расчете необходимо выбирать размеры так, чтобы обеспечить условие электрической прочности:

U_{пр.расч.}=1,3U_с;

Е_max./U_раб.< Е_к;

Расчет внешней изоляции вводов.

Размеры внешней поверхности покрышек выбирается по формулам, аналогично опорным, но поправкой на наличие ТП стержня и уравнительных обкладок.

(1а) - для вводов с бумажно-масляной и твердой изоляции;

верхняя покрышка;

(1б) для вводов с незначительной регулировкой поля (маслобарьерные и газонаполненные).

диаметр покрышки;

U_cp=1.1U_c;

(2) _;

U_мр=1.1U_д;

число ребер;

шаг ребер;

а - вылет ребра;

а_н – наикратчайшее расстояние между ребер;

;

(3) ;

U_ир=1,1U_и1,2/50;

Длина верхней покрышки выбирается максимальным из получившихся рассмотренных разрядов (формулы 1,2,3).

Расчет подвесных линейных изоляторов.

Служат для изоляции ЛЭП, конструкций: опорных и подвесных. Опорные: штыревые и стержневые. По конструкции аналогично аппаратным. Расчет механической и электрической прочности аналогичен аппаратным, более тщательно проводиться расчет шапки изолятора на срез, т.к. действует сила натяжения на проводов. Подвесные подразделяются на стержневые и тарельчатые. Используются на более высоких напряжениях. Опорные до 35кВ, а выше уже подвесные.

Стержневой подвесной изолятор

Закрепление арматуры производится с помощью шарнирных узлов. Шарнирное закрепление исключает изгибающие усилия на фарфоровый изоляционный элемент, который изготавливается из фарфора высокого качества. Основной недостаток – это работа фарфора (стекла) на растяжение. Достоинства – имеет малые габариты.

Тарельчатый может испытывать нагрузки 400-500кН. По конструкции силового узла делиться на конические и цилиндрические.

Благодаря конусности в узле крепления цементная заделка и фарфор работает на сжатие, что позволяет удерживать большие механические нагрузки. Поверхность стержня покрывается битумной обмазкой толщиной 0,1-2 мм для обеспечения термокомпенсации и проскальзывания.

Цилиндрический

Достоинства: простота изготовления. Механическое напряжение состоит из напряжения сжатия и напряжение среза.

В последнее время цилиндрические конструкции находят большее применение.

Расчет внутренней изоляции.

Тарелка рассчитывается на рабочее напряжение от20 до 50 кВ(обычно 35кВ). Пробивное напряжение внутренней изоляции составляет 130кВ.

Для увеличения рабочего напряжения изоляторы собирают в гирлянды.

При сборке гирлянд рекомендуется определенное соотношение размеров (по МЕК):

разрядные расстояния;

При расчете гирлянды необходимо учитывать: условия загрязненности, напряжений вдоль гирлянды (на тарелках вблизи провода находятся наибольшее напряжение). На U=500кВ собирается гирлянда из 22 изоляторов.

Технология изготовления фарфоровых изоляторов.

1. Изготовление электрофарфоровых масс;

2. Формовка;

3. Сушка;

4. Глазирование;

5. Обжиг;

6. Армирование, испытание, сборка;

7. Приема – сдательные испытание;

1- сюда входит измельчение утончающих материалов, образование глиняных суспензий, образование шликера:

SiO₂, Al₂O₃,6SiO₂-полевой шпат;

Операции при изготовлении фарфоровых масс: грубое измельчение на щековых дробилках (или на волновых).

Помывка материала водой, среднее измельчение с помощью бегунов:

Деление измелчонных частиц производиться с помощью сито-бура:

Промыв глиняных суспензий. После этого получается материал для получения фарфора каолин: Al₂O₃*2 SiO₂*2Н₂О

Глина является результатом разрушения горных пород в котором содержатся каолины и другие минералы.

Перемешивание производиться с помощью шликера. Шликер -направляет в сито где просеиваются более мелкие частицы.

Обжигание на фильтрационных прессах. Там удаляется основная часть воды и формируется масса.

После этого заготовки извлекают и поступают на обработку в вакуумном прессе.

Изоляция трансформаторов.

Трансформаторы подразделяют на:

1. силовые до 200Мвт, характерно воздействует на изоляцию одновременно высокое напряжение и нагрев.

2. Измерительные, характерно воздействия большого напряжения, нагрев не велик.

3. Специальные – повышенное тепловыделение (повторно –кратковременный режим).

По системе охлаждения разделяется: с естественным, с вынужденным охлаждением.

По расположению обмоток: по горизонтали и вертикальные(дисковая обмотка).

Основные технические требования к изоляторам силовых трансформаторов.

1) Нагревостойкость класса А, t до 115ْС (в магнитопроводе), t в обмотке до 115ْС , t масла в верхних слоях до 100 ْС .

2) Термостойкость

3) Требуемая механическая прочность. Во время протекания на действует большое электра -динамические усилия.

;

Электрическая прочность изоляции, выдерживание , и перенапряжение.

Распределение напряжения вдоль обмотки при перенапряжении.

Т.к. обмотка представляет собой индуктивность, а также обмотка имеет паразитные емкости между витками и магнитопроводом, то воздействие импульсов перенапряжения вызывает переходные процессы и повышенные напряженности в изоляции.

Фронт импульса имеет приблизительно продолжительность 1мкс.

1-участок, на котором большой градиент потенциала.

2-участок, где градиент потенциала маленький.

Составление уравнений распределения потенциалов в начальный момент времени.

с_к – удельная продольная емкость;

с_з – удельная поперечная емкость;

с_к и с_з=const;

;

;

-удельная емкость на элементарном участке dx.

Общее решение:

;

Используем граничные условия

ГУ: du/dx=0, x= .

U=U_имп., х=0.

; нейтраль (конец обмотки) изолирована.

Для заземленной нейтрали граничные условия будут следующими:

ГУ:

; для заземленной нейтрали.

Экспериментальные графики несколько отличаются от теоретических, т.к. здесь мы не учитывали особенности конструкции. На участке х^*<0,3 как для ИН и 3Н графики почти совпадают при >>1. приближенно можно записать:

Далее оценим максимальные напряжения:

;

;

Для нормальной работы изоляции , т.е. в начальной части обмотки необходимо применить усиленную изоляцию, либо снижать напряженность.

Зависимость для момента t>0.

В это время происходит переходный режим. Здесь необходимо учитывать параметры , сопротивление обмоток и взаимные индуктивности между частями обмотки.

;

;

Графически представим на графике

Свободную составляющую можно рассчитать, разложив на гармоники или на ряд Фурье.

При исследовании напряжения в переходном режиме получают следующую осциллограмму.

В других частях обмотки градиент напряжения меньше чем напряжение возникающее в начале обмотки.

Способы защиты изоляции трансформаторов.

-Внутренние способы: увеличение электрической прочности, уменьшение удельной емкости .

;

можно уменьшить несколькими способами :

1. Установкой емкостных колец. Кольца устанавливаются над обмоткой и между верхними слоями обмотки. Кольца имеют форму тора с разрезом, чтобы не получилось короткое замыкание. Емкость кольца изготавливается намоткой медной фольги или медной ленты.

Рисунок.

Коэффициент уменьшается в начале обмотки.

Схема.

2. Установкой экрана

Схема.

i-номер экрана, N-общее количество экранов.

Экран позволяет увеличить продольные емкости за счет

_i-емкость между экраном и соответствующей частью обмотки.

3. Переплетение обмоток.

Внешние способы: использование разрядников для уменьшения амплитуды импульсов.