1) Маслобарьерная изоляцияПримрименения маслобарьерной изоляции: силовые т
Во многих изоляционных конструкциях (трансформаторы, вводы) используется изоляция, в которой промежутки с изоляционной жидкостью, обычно с трансформаторным маслом, перегорожены барьерами из твердой изоляции.
Кратковременная электрическая прочность масляных промежутков сравнительно невелика, особенно в случае неоднородных полей. Средние разрядные напряженности в масле при частоте 50 Гц для промежутков с резконеоднородными полями составляют всего лишь 5 - 7,5 кВ/см. Поэтому чисто масляная изоляция в высоковольтных конструкциях оказывается экономически невыгодной. Для повышения электрической прочности масляных промежутков используют покрытие и изолирование электродов твердой изоляцией, чаще всего слоями кабельной бумаги, а также барьеры из твердых диэлектриков.
Действие барьера различно в однородных и неоднородных полях. В равномерном или слабонеравномерном поле барьер препятствует возникновению проводящих цепочек в изолирующей жидкости между электродами. Барьер, установленный вблизи электрода с большей напряженностью поля, повышает разрядное напряжение при длительном приложении напряжения промышленной частоты на 30 – 35 %. Аналогичное действие оказывает поверхностное покрытие твердым диэлектриком электрода, обладающего большей кривизной.
При импульсах проводящие цепочки не успевают образоваться, поэтому барьеры в слабонеравномерных полях не повышают импульсного напряжения. Это заключение, однако, относится к чистым промежуткам в масле. В реальных конструкциях с маслобарьерной изоляцией (МБИ), барьеры оказываются всегда эффективными.
В резко неравномерном поле действие барьера в жидком диэлектрике аналогично действию барьера в газовом промежутке: разряды, возникающие в стадии короны, растекаясь по барьеру, выравнивают поле между барьером и плоскостью. Установка барьера повышает промежутка с неравномерным полем в 2 – 2,5 раза. Наивысшие разрядные напряжения достигаются при установке барьера вблизи стержня на расстоянии 0,1 – 0,25d.
Коронный разряд в масле, возникающий в резконеравномерном поле при напряжении много меньше пробивного, может охватить весь промежуток между электродом и барьером. При грозовых и коммутационных импульсах коронный разряд не приводит к порче барьера, но при длительном приложении напряжения корона постепенно разрушает барьер, что приводит к уменьшению всего промежутка.
Поэтому возникновение коронного разряда при рабочем напряжении недопустимо. Так как наличие барьера не влияет на коронное напряжение, то в неравномерном поле барьеры не влияют на допустимую величину длительно приложенного напряжения.
Основой внутренней маслобарьерной изоляции является масляный промежуток с цилиндрическими барьерами из картона. Для регулирования электрического поля на барьерах расположены дополнительные электроды из фольги.
Разрядные напряжения на поверхности маслобарьерного изолятора определяется главным образом размерами фарфоровых покрышек: их длиной, числом и размерами ребер. Кроме того, на разрядные напряжения по сухой поверхности сильное влияние оказывают размеры дополнительного электрода, ближайшего к фланцу и соединенного с ним. Выступая за края фланца, этот электрод экранирует их, т.е. уменьшает напряженность на поверхности фарфоровой покрышки около фланца.
Бумажно-масляная изоляция (БМИ)
является неоднородным слоистым диэлектриком, представляющим собой слон бумаги, пропитанной минеральным маслом, и масляные прослойки, заполняющие зазоры между слоями бумаги. В конструкциях с бумажно-масляной изоляцией применяется два варианта исполнения изоляционного слоя, накладываемого на изолируемую деталь: 1) листовой, когда слой изоляции выполняется путем намотки сплошных, по длине детали, листов бумаги, и 2) ленточный, когда слой изоляции образуется намоткой на деталь по спирали бумажных лент или полос. Листовая изоляция применяется в проходных изоляторах, длина которых не превышает ширины бумажных рулонов, а также для барьеров и отбортовок в изоляции ТН. Ленточная изоляция применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить гибкость изоляции при монтаже, в процессе которого она должна накладываться на изолируемые элементы сложной конфигурации, особенно в местах изгибов малого радиуса, или когда размеры изолируемых элементов превосходят ширину бумажных рулонов, выпускаемых промышленностью. Лента может быть узкой (шириной 12—35 мм) или широкой (120—180 мм). Для устранения надрывов ленты применяется так называемая сложенная лента, т. е. бумажная лента, края которой загнуты на 180°. Она напоминает в сечении сплющенную букву С. Бумажная лента накладывается на изолируемые части последовательными слоями по спирали с положительным или отрицательным перекрытием. При положительном перекрытии одна лента перекрывает не менее половины ширины другой (полнахлеста). Для доведения толщины изоляции на внешней поверхности криволинейной детали до расчетной на эту поверхность накладываются широкие полосы бумаги с надрезанными краями (так называемые шубы) и плотно к ней прижимаются при последующей намотке ленты. В зависимости от общей толщины изоляции в нее может быть заложено несколько шуб. Шубы хотя и выравнивают толщину изоляции, однако нарушают ее структуру, так как приводят к многочисленным масляным прослойкам. При намотке ленты (широкой полосы) между ее отдельными слоями всегда остаются зазоры, которые затем заполняются маслом. В ленточных слоях число и размеры масляных прослоек зависят от толщины бумаги, степени перекрытия лент и плотности намотки. Размеры масляных прослоек в листовых слоях зависят в основном от плотности прилегания листов бумаги друг к другу и к изолируемым элементам. Для изготовления бумажно-масляной изоляции применяются бумаги: конденсаторная, кабельная, телефонная, крепированная и гофрироваиная. Гофры позволяют лучше накладывать изоляцию в местах изгибов относительно малого радиуса. Электрическая прочность непропитанной бумаги из-за значительного количества воздушных включений при 50 Гц составляет 10—20 кВ/мм. Заполнение воздушных включений в бумаге минеральным маслом, обладающим значительно более высокой электрической прочностью, чем воздух, существенно повышает ее электрическую прочность
2) Механизм пробоя внутр. Изоляции высоковольтных электроустановок!
К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия окружающей среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция как правило представляет собой комбинацию различных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых).
Особенностью внутренней изоляции электрооборудования является старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствие диэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции, который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.
Пробой твердой и комбинированной изоляции - явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристики ухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающийся в ней дефекты и предотвратить аварийный отказ электрооборудования.
Внутренняя изоляция электроустановок
Внутренней изоляцией называются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинации, не имеющие прямых контактов с атмосферным воздухом.
Целесообразность или необходимость применения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обусловлена рядом причин. Во-первых, материалы для внутренней изоляции обладают значительно более высокой электрической прочностью (в 5-10 раз и более), что позволяет резко сократить изоляционные расстояния между проводниками и уменьшить габариты оборудования. Это важно с экономической точки зрения. Во-вторых, отдельные элементы внутренней изоляции выполняют функцию механического крепления проводников, жидкие диэлектрики в ряде случает значительно улучшают условия охлаждения всей конструкции.
Элементы внутренней изоляции в высоковольтных конструкциях в процессе эксплуатации подвергаются сильным электрическим, тепловым и механическим воздействиям. Под влиянием этих воздействий диэлектрические свойства изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает свою электрическую прочность.
Механические нагрузки опасны для внутренней изоляции тем, что в твердых диэлектриках, входящих в ее состав, могут появиться микротрещины, в которых затем под действие сильного электрического поля возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.
Особая форма внешнего воздействия на внутреннюю изоляцию обусловлена контактами с окружающей средой и возможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении герметичности установки. Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрических потерь.
внутренняя изоляция должна обладать более высоким уровнем электрической прочности, чем внешняя изоляция, т.е. таким уровнем, при котором пробой полностью исключаются в течение всего срока службы.
Необратимость повреждения внутренней изоляции сильно осложняет накопление экспериментальных данных для новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых крупных изоляционных конструкций оборудования высокого и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляр крупной дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.
Диэлектрические материалы должны также:
обладать хорошими технологическими свойствами, т.е. должны быть пригодными для высокопроизводительных процессов изготовления внутренней изоляции;
удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать или образовывать в процессе эксплуатации токсичные продукты, а после отработки всего ресурса они должны поддаваться переработке или уничтожению без загрязнения окружающей среды;
не быть дефицитными и иметь такую стоимость, при которой изоляционная конструкция получается экономически целесообразной.