Изоляция внешняя и внутренняя
В любом изоляторе или изоляционной конструкции можно выделить:
внешнюю изоляцию – участки, электрическая прочность которых определяется пробоем промежутков в атмосферном воздухе или перекрытием в воздухе по поверх-ности изоляционных деталей;
внутреннюю изоляцию – участки, электрическая прочность которых определяется пробоем промежутков, заполненных газом (не атмосферным воздухом), жидким или твёрдым изоляционным материалом, или перекрытием в газообразном или жидком диэлектрике по изолирующим поверхностям.
К внешней изоляции относятся воздушные промежутки (например, между проводами различных фаз линий электропередачи), внешние поверхности твёрдой изоляции (изоляторов), промежутки между контактами разъединителя и т.п. К внутренней изо-ляции относятся изоляции обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляции кабелей, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключа-теля в отключённом состоянии и т.д. Внутренняя изоляция представляет собой комби-нацию твёрдого и жидкого диэлектриков (например, в трансформаторах) или твёрдого и газообразного диэлектриков (например, в герметизированных распределительных устройствах с элегазовой изоляцией).
Основной особенностью внешней (воздушной) изоляции является зависимость её электрической прочности от атмосферных условий: давления, температуры и влаж-ности воздуха. На электрическую прочность изоляторов наружной установки сущест-венно влияют также загрязнения их поверхности и атмосферные осадки.
|
|
|
Электрическая прочность внутренней изоляции электрооборудования практически не подвержена влиянию атмосферных условий. Её особенностью является старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации.
Особенностью внешнеё изоляции является то, что её электрическая прочность после пробоя или перекрытия и быстрого отключения может через короткое время полностью восстанавливаться до исходного уровня.
Механизм пробоя внутренней изоляции изолятора может быть разным при электри-ческих воздействиях разной длительности. Соответственно разными будут и пробив-ные напряжения.
Пробой твёрдоё и комбинированной изоляции – явление необратимое, приводящее к выходу электрооборудования из строя. Жидкая и внутренняя газовая изоляция, как правило, после пробоя полностью не восстанавливают свои свойства, пробои приводят к ухудшению их характеристик. Вследствие этого состояние внутренней изоляции контролируется во время эксплуатации, чтобы выявить развивающиеся в ней дефекты и предотвратить аварийный отказ электрооборудования.
|
|
|
Изоляция электрических установок постоянно находится под воздействием рабочего напряжения. В процессе эксплуатации возможны повышения напряжения сверх рабочего - перенапряжения.
Требования к электрической прочности изоляторов.
Изоляторы и изоляционные конструкции должны выдерживать без пробоя или перекрытия возможные в эксплуатации грозовые (внешние) и внутренние перенап-ряжения. Конкретные требования к уровню электрической прочности изоляторов и изоляционных конструкций по отношению к перенапряжениям – это значения испы- тательных напряжений. Последние устанавливаются с учётом используемых в сетях разных классов напряжения средств ограничения перенапряжений и нормируются ГОСТом.
Требования к электрической прочности внешней изоляции изоляторов наружной установки по отношению к рабочему напряжению в условиях загрязнения и увлаж-нения определяются нормами на удельные, т.е. отнесённые к 1кВ наибольшего рабо-чего линейного напряжения, длины пути утечки по поверхности изолятора.
Принято, что удельные длины пути утечки для изоляторов сетей с изолированной нейтралью должны быть несколько большими, чем для сетей с заземлённой нейтралью. Объясняется это тем, что в сетях с изолированной нейтралью возможна длительная работа с замыканием одной фазы на землю, когда на изоляцию «здоровых» фаз дей-ствует полное линейное напряжение.
|
|
|
При проектировании воздушных линий и открытых распределительных устройств изоляторы выбирают с внешней изоляцией, удовлетворяющей требованиям «Руководя-щие указания по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязнённой атмосфе-рой».
«Эффективная длина пути утечки Lэ» - фактически используемая в данной изоляци-онной конструкции длина пути утечки при развитии разряда вдоль загрязнённой и увлажнённой поверхности. Для изоляторов сложной формы из-за неравномерного по поверхности осаждение загрязнений и возможного отрыва канала разряда от поверх-ности эффективная длина пути утечки может быть меньше геометрической длины пути утечки.
Лекция 6. Электрическая прочность типовых электроизоляционных проме-жутков. Газовые промежутки. Воздушные промежутки вдоль поверхности изоляторов. Изоляционные промежутки в масле. Промежутки в масле вдоль поверхности твёрдого диэлектрика.
|
|
|
Электрическая прочность типовых электроизоляционных промежутков.
Инженерные методы расчёта пробивных напряжений разработаны в настоящее время только для газовых промежутков, физика разрядных процессов в которых изучена уже глубоко. Для внутренней изоляции, состоящей из жидких или твёрдых диэлектриков или их комбинации, пригодные для практики расчётные методики отсутствуют, сущ-ность сложных процессов нарушения электрической прочности ещё в должной мере не выяснена. При проектировании изоляционных конструкций приходится использовать экспериментальные данные о величинах пробивных напряжений. Получение подобных данных затруднено из-за высокой стоимости экспериментов, требующих разрушения крупных конструкций или макетов.
Электрическая прочность внутренней изоляции зависит не только от геометрических размеров, но и от ряда других факторов – режимов технологических процессов, свойств исходных материалов, условий работы или проведения опытов, методов измерения.
Пробивное напряжение зависит от: толщины изоляции, площади электродов, неоднородности электрического поля.
Газовые промежутки.
Для воздушных промежутков с однородным электрическим полем и идеально глад-кими электродами пробивное напряжение зависит от: расстояния между электродами, относительной плотности воздуха, давления, температуры. Микронеровности на поверхности электродов приводят к снижению величины пробивного напряжения.
Следует отметить, что на пробивные напряженности газовых промежутков значи-тельное влияние оказывают площадь электродов и чистота обработки.
Разрядные характеристики встречаются в реальных конструкциях промежутков с резконеоднородными полями лежат между характеристиками промежутков стержень- стержень и стержень – плоскость.
Воздушные промежутки вдоль поверхности изолятора.
Разрядные напряжения в воздухе вдоль поверхности твёрдого диэлектрика зависит от степени неоднородности электрического поля, расположения поверхности относитель-но силовых линий поля и состояния поверхности твёрдого диэлектрика.
В однородном поле, когда силовые линии направлены вдоль чистой и сухой поверх-ности, средняя разрядная напряжённость зависит от гигроскопичности диэлектрика, влажности воздуха и, особенно сильно, от плотности прилегания электродов к диэлек-трику. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что в узких щелях между диэлект-риком и электродом из-за различия диэлектрических проницаемостей напряжённость возрастает и при относительно низких напряжениях возникают частичные разряды. Они способствуют развитию разряда по поверхности при более низких напряжённо-стях. Разрядные напряжения могут быть в 3 – 6 раз ниже, чем для соответствующего чисто воздушного промежутка. Например, при нормальных условиях и расстояниях между электродами более 100 мм средняя разрядная напряжённость при частоте 50Гц по фарфору в воздухе составляет около 0,5МВ/м.
При резконеоднородном поле с преобладающей нормальной составляющей напря- жённости при напряжении зажигания короны в узкой области у края электрода воз-никает к о р о н н ы й разряд. Затем при напряжении большем напряжения зажигания короны от края электрода начинают развиваться с к о л ь з я щ и е разряды, распро-страняющиеся на значительную часть разрядного расстояния. С ростом приложенного напряжения длина скользящих разрядов быстро увеличивается. Полное перекрытие происходит при напряжении, когда длина скользящего разряда превысит разрядное расстояние.
Длина скользящего разряда пропорциональна пятой степени воздействующего напряжения.
У штыревых и стержневых опорных изоляторов электрическое поле, как правило, получается резконеоднородным с преобладающей тангенциальной составляющей напряжённости. При этом разрядные напряжения зависят от конструкции металли-ческой арматуры, формы изоляционного тела, определяющей длину разряда в воздухе, и состояние поверхности изолятора. При проектировании изоляторов пользуются раз-рядными напряжениями, измеренными при сухом состоянии поверхности и при дожде нормированной интенсивности. При сухом состоянии поверхностей измерения прово-дятся при напряжениях частотой 50Гц и импульсном, под дождём – при напряжениях частотой 50Гц.
При расчётах фарфоровых изоляторов рекомендуются следующие эмпирические формулы:
выдерживаемые напряжения, кВ, при 50Гц в сухом состоянии для изоляторов:
штыревых Uс = 15 + 0,395 lc
стержневых Uс = 24 + 0,378lc
опорных Uс = 30 + 0,290lс
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!