Какие основные требования предъявляются к внутренней изоляции.
1 .На внутреннюю изоляцию не оказывают влияния кратковременные изменения атмосферных условий. На поведение внутренней изоляции ощутимо влияют лишь средние значения температуры и влажности окружающего воздуха за длительные промежутки времени.
2. Пробой диэлектриков, составляющих внутреннюю изоляцию, является необратимым явлением. После пробоя необходим капитальный ремонт или вообще замена изоляции. Поэтому внутренняя изоляция должна иметь большие запасы прочности, чем внешняя.
3. Электрическая прочность внутренней изоляции зависит от времени воздействия напряжения. В связи с этим для внутренней изоляции различают:
- кратковременную электрическую прочность, которая в свою очередь подразделяется на электрическую прочность при грозовых (время воздействия от единиц до 1000 мкс) и внутренних (от единиц миллисекунд до нескольких секунд) перенапряжениях.
-длительную электрическую прочность, которая соответствует временам воздействия от нескольких часов до полного срока служба (25-30 лет и более).
|
Зависимость электрической прочности внутренней изоляции от времени воздействия напряжения.
Рис. 3. Зависимость электрической прочности внутренней изоляции от времени воздействия напряжения.
Внутренняя изоляция любого типа (кроме чисто газовой) имеет специфическую зависимость электрической прочности от времени воздействия напряжения. Зависимость имеет пять характерных областей, показанных на рис. 3. В области малых времен, исчисляемых микросекундами, пробой изоляции имеет чисто электрический характер, т. е. не связан с химическими, механическими и тепловыми процессами, и зависимость пробивного напряжения от времени аналогична вольт-секундным характеристикам газовых промежутков (область А). При временах от 10 мкс до 103—104 мкс (область В) пробивное напряжение остается приблизительно неизменным, так как время развития чисто электрического пробоя значительно меньше, а механические и химические процессы не успевают развиться. В интервале времен от 0,01 с до 1 мин (область С) происходит снижение электрической прочности, особенно заметное при наличии жидких диэлектриков, связанное, в частности, с образованием проводящих мостиков из примесей и другими медленными процессами. При временах от 1 мин до нескольких часов (область D) пробой может быть обусловлен нарушением тепловой устойчивости изоляции (см. тепловой пробой) или процессами электрического старения . Наконец, при временах более 10 ч (область Е) происходит постепенное, длящееся иногда годами, снижение электрической прочности из-за старения изоляции, т. е. вследствие изменения ее свойств под влиянием внешних электрических, тепловых и механических воздействий.
|
|
|
|
|
|
Что такое кратковременная и длительная электрическая прочность
Кратковременная и длительная электрическая прочность внутренней изоляции электроустановок
Внутренняя изоляция оборудования энергосистем должна надежно выдерживать грозовые и внутренние перенапряжения. Электрическая прочность при воздействии перенапряжений характеризует способность изоляции противостоять этим воздействием и определяется пробивным напряжением (пробивной напряженностью электрического поля) при нормированных воздействиях.
Перенапряжения не должны приводить к полному пробою внутренней изоляции, а также к появлению в ней каких-либо местных повреждений, влекущих за собой сокращение срока службы изоляционной конструкции. Такие повреждения при перенапряжениях могут быть вызваны частичными разрядами. Это возможно в том случае, если энергия частичных разрядов достаточна для разрушения изоляции за малое время существования перенапряжения. Например, опасные повреждения возможны при появлении критических частичных разрядов в бумажно-масляной изоляции, а также в маслобарьерной изоляции силовых трансформаторов при частичных разрядах в виде пробоя первого масляного канала.
|
|
|
Таким образом, кратковременная электрическая прочность внутренней изоляции или ее способность выдерживать воздействие перенапряжений не всегда характеризуется напряжением полного (сквозного) пробоя, в ряде случаев она определяется напряжением появления частичных разрядов (ЧР) с опасной для данной изоляции интенсивностью.
Это весьма важно с практической точки зрения. Например, при заводском контроле изоляционных конструкций отсутствие пробоя во время приложения испытательного напряжения еще не означает, что испытания прошли успешно. Необходимо убедиться в том, что под действием испытательного напряжения в изоляции не появились частичные повреждения. С этой целью до и после приложения испытательного напряжения состояние изоляции обязательно контролируется с использованием методов, позволяющих обнаружить местные дефекты (например, по характеристикам частичных разрядов).
Кратковременная электрическая прочность обычно рассматривается применительно к следующим нормированным воздействиям:
а) электрическая прочность при кратковременном приложении напряжения промышленной частоты (плавный подъем напряжения с определенной скоростью или одноминутное приложение напряжения) - используется при определении требуемых габаритов изоляции по заданным испытательным напряжениям промышленной частоты, при определении допустимых испытательных напряженностей электрического поля по результатам этих испытаний, а также при определении размеров (допустимых напряженностей) по уровню длительных квазистационарных перенапряжений;
|
|
|
б) электрическая прочность при импульсных напряжениях длительностью порядка десятков микросекунд - используется при определении размеров изоляции (допустимых напряженностей) по заданным грозовым перенапряжениям, возникающим в электропередачах при ударах молнии. В этом случае при испытаниях чаще всего используются импульсы 1,2/50 мкс и срезанные импульсы при времени среза 2-3 мкс;
в) электрическая прочность при импульсных напряжениях длительностью от сотен микросекунд до десятых долей секунды - используется при определении размеров изоляции (допустимых напряженностей) по заданным внутренним коммутационным перенапряжениям. Испытания изоляции чаще всего проводятся апериодическим импульсом с фронтом примерно 250 мкс и длительностью примерно 2500 мкс (250/2500 мкс) или колебательным импульсом; например, для внутренней изоляции силовых трансформаторов - с фронтом не менее 100 мкс и длительностью импульса не менее (длительностью первого полупериода до полуспада напряжения) 1000 мкс.
Электрическая прочность внутренней изоляции зависит как от амплитуды и длительности, так и от его формы. При этом воздействие колебательных импульсов для некоторых видов изоляции более опасно, чем апериодических при одинаковой амплитуде импульса. Снижение электрической прочности при колебательных импульсах напряжения по сравнению с апериодическими связано с тем, что в первом случае количество ЧР, возникающих в изоляции при каждом импульсе, больше, чем во втором.
Частичные разряды сопровождаются разрушением изоляции, и поэтому многократное воздействие перенапряжений приводит к накоплению разрушений (кумулятивный эффект), например к образованию газовых полостей в пропитанной изоляции за счет разложения жидкого диэлектрика и снижению напряжения частичных разрядов.
Для каждого вида электрооборудования может быть введено понятие внутреннего ресурса. Внутренний ресурс изоляционной конструкции представляет собой величину, характеризующую способность изоляции в течение определенного времени выдерживать приложенное напряжение и противостоять разрушающему действию процессов, протекающих при этом напряжении.
Данные о кратковременной электрической прочности при стандартных грозовых импульсах напряжения и при плавном или ступенчатом подъеме напряжения 50 Гц. Соответствующие напряжения будем обозначать далее 
и 
. При этом требования о том, что внутренняя изоляция должна выдерживать воздействия грозовых и внутренних перенапряжений, могут быть записаны в виде следующих неравенств:
> 
(5.1)
> 
(5.2)
где и - испытательные напряжения соответственно импульсное и промышленной частоты, значения которых устанавливаются с учетом уровней возможных в эксплуатации грозовых и внутренних перенапряжений.
В силу случайной природы разрядных процессов во внутренней изоляции и неконтролируемых различий между внешне одинаковыми изоляционными конструкциями напряжения и являются величинами случайными, подверженными значительным разбросам. Следовательно условия (5.1) и (5.2) должны соблюдаться с некоторой достаточно высокой вероятностью Р, зависящей от требований к надежности изоляции (например, Р = 0,999). Это означает, что в условия (5.1) и (5.2) должны входить такие значения напряжений и , вероятность появления которых или еще более низких очень мала и равна 1- Р.
Напряжения и , соответствующие требуемой малой вероятности пробоя, или повреждения изоляции называются допустимыми для данной изоляционной конструкции. Обозначим их 
и 
. Таким образом, условиями нормальной работы внутренней изоляции при перенапряжениях будут неравенства
³ (5.3)
³ (5.4)
При разработке изоляционных конструкций пользуются значениями напряжений и , полученными по результатам испытаний соответствующих конструкций или макетов, воспроизводящих ту или иную часть конструкции. Для этого результаты испытаний достаточно больших партий конструкций или макетов подвергают статистическому анализу, выбирают вид функций распределения 
и 
и оценивают их параметры, например, математические ожидания 
; 
и среднеквадратические отклонения 
. Затем, используя функции распределения и , определяют допустимые напряжения из условий
£ 1- Р; (5.5)
£ 1- Р, (5.6)
где Р - вероятность того, что конструкция выдержит перенапряжения без пробоя и повреждения.
Список литературы
1. Б о г о р о д и ц к и й Н.П., Пасынков В.В., Тарее в Б.М. Электротехнические материалы: Учеб. для вузов. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 384 с.
2. В а й д а Д. Исследование повреждений изоляции. — М.: Энергия, 1968. — 400 с.
3. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова и Б.М. Тареева. — Энергия. Т. 1. — М.,1974. — 584 с.; Т. 2. — М., 1974. — 616 с. Т. 3– Л., 1976. — 806 с.
4. К а з а р н о в с к и й Д.М., Тареев Б.М. Испытание электроизоляционных материалов и изделий. — Л.: Энергия, 1980. — 212 с.
5. Та р е е в Б.М. Физика диэлектрических материалов. — М.: Энергоиздат, 1982. — 320 с.
6. К у л а к о в с к и й В.Б. Работа изоляции в генераторах. Возникновение и методы обнаружения дефектов. – М.: Энергоатомиздат, 1981. — 256 с.
7. Б а з у т к и н В.В., Л арионов В.П., Пинталь С.Ю. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учеб. для вузов / Под общ. ред. В.П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. — 464 с.
8. К у ч и н с к и й Г.С., К изеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения: Учеб. для вузов/ Под общ. ред Г.С. Кучинского. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368с.
9. Л у щ е й к и н Г.А. Методы исследования электрических свойств полимеров. — М.: Химия, 1988.
10. Ушаков В.Я. электрическое старение и ресурс монолитной изоляции. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
11. С в и П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 240 с.
12. Гатальский Г.И., С еребряков А.С. Техника высоких напряжений: Изоляция Электроустановок высокого напряжения. Уч. пос. — М.: РГОТУПС, 1998. — 143 с
13. Серебряков А.С. Способ измерения установившегося значения сопротивления изоляции // Электричество, 1999, № 5. С. 40–43.
14. Электрические аппараты высокого напряжения / Г.Н. Александров и др.: Учеб. для вузов / Под ред. Г.Н. Александрова. — СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. — 503 с.
15. С еребряков А.С. Техника высоких напряжений: Профилактический контроль и испытания изоляции // Уч. пос. — М.: РГОТУПС, 1997. — 86 с.
16. П а к В.М., Степанович А.П., Ш амрай В.Н., Федоров Л.Н. Новая слюдопластовая лента для изоляции статорных обмоток электрических машин и трансформаторов// Электротехника. № 5,1997. — С. 9–13.
17. Ярошеня Е.И., Пак В.М., О книн Н.С., П о - година Ж.П. Разработка и исследование термореактивной системы изоляции высоковольтных электрических машин // Электротехника. № 12, 1997. — С. 40–45.
18. Гл и н к а Т. Диагностика изоляции обмоток электрических машин постоянного напряжения // Электричество, 1998. № 1.
19. Б ородулин В.Н., В оробьев А.С., С еребрянников С.В., Ч епарин В.П. Электротехническое материаловедение: Лабораторные работы / Под ред. А.С. Воробьева.— М.: Издательство МЭИ, 2001. – 80 с.
20. Я манов С.А., Я манова Л.В. Старение, стойкость и надежность электрической изоляции. — М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с.
21. Электротехнические и конструкционные материалы: Уч. пос. для студ. сред. проф. образования / В.Н. Бородулин, А.С. Воробьев, В.М. Матюнин и др.; Под ред.В.А. Филикова. — М.: Мастерство; Высшая школа, 2001. — 280 с.
22. Алексеев Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов. – М.: НЦ ЭНАС, 2002. – 216 с. (Основное электрооборудование в энергосистемах: обзор отечественного и зарубежного опыта).
23. Правила устройства электроустановок. Раздел 1; Раздел 7. — М., 2002.
24. Алексеев Б.А. Определение состояния (диагностика) крупных турбогенераторов. —2-е изд., перераб и доп. – М.: НЦ ЭНАС, 2001.
25. Объем и нормы испытания электрооборудования. РД 34.45-51.300-97. 6-е изд. с измен. (по сост. 01.03.2001). – М.: НЦ ЭНАС, 2001.
26. Полимерные материалы в устройствах контактной сети // В.Д. Потапов и др. — М.: Транспорт, 1988. — 224.
27. ГОСТ 27744-88. Изоляторы. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1988. — 20 с.
28. ГОСТ 1516.2- 97. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции. — М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997. — 31 с.
29. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М., Ростов н/Д: «МарТ», 2003. — 272 с.
30. Каталог изоляторов для контактной сети и ВЛ электрифицированных железных дорог. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М.: Трансиздат, 2000. — 112 с.
31. Дмитриевский В.С. Расчет и конструирование электрической изоляции: Уч. пос. для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 392 с.
32. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования // Под ред. Ф.Л. Когана. – М., 1998.
33. Техника высоких напряжений: Учеб. для вузов // Под ред. Д.В. Разевига. 2-е перераб. и доп. — М.: Энергия, 1976. — 480 с.
34. Бажанов С.А., Воскресенский В.Ф. Профилактические испытания изоляции оборудования высокого напряжения. - М.: Энергия, 1977. — 288 с.
35. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин: Учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2000. – 225 с. 36. Колесников С.Н., Колесников И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2004. – 519 с.
Дата добавления: 2023-02-21; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!