Содержание
1. Разрядное напряжение ирезконеоднородное поле
2. Изоляция электрических установок
2.1 Внешняя изоляция электроустановок
2.2 Регулирование электрическихполей во внешней изоляции
2.3 Внутренняя изоляция электроустановок
Список использованнойлитературы
1. Разрядноенапряжение и резконеоднородное поле
Разрядное напряжение- испытательноенапряжение, которое вызывает полный разряд. Полный разряд — электрический разряд,полностью шунтирующий изоляцию между электродами и вызывающий снижение значениянапряжения между электродами практически до нуля. По форме электрические поля делятсяна однородные, слабонеоднородные и резконеоднородные. Однородным полем называетсятакое поле, в котором вдоль силовых линий напряженность поля постоянна. Примеромтакого поля может служить поле в средней части плоского конденсатора.
Если напряженностьполя вдоль силовых линий изменяется ориентировочно не более чем в 2-3 раза, такоеполе считается слабонеоднородным. Примером слабонеоднородного поля является полемежду двумя шарами шарового разрядника или поле между жилой и оболочкой кабеля.Резконеоднородным полем называется поле, в котором напряженность изменятеся вдольсиловых линий на несколько порядков. В электроустановках в большинстве случаев электрическиеполя являются резконеоднородными
Разрядные напряжениязависят от конструкции металлической арматуры, формы изоляционного тела, определяющейдлину пути разряда в воздухе, и состояния поверхности изолятора. При проектированииизоляторов пользуются разрядными напряжениями, измеренными при сухом состоянии поверхностии при дожде нормированной интенсивности. При сухом состоянии поверхностей измеренияпроводятся при напряжениях 50 Гц и импульсном, под дождем — при напряжении 50 Гц…Например, у штыревых и стержневых опорных изоляторов электрическое поле, как правило,получается резконеоднородным с преобладающей тангенциальной составляющей напряженности.
2. Изоляцияэлектрических установок
Изоляция электрическихустановок разделяется на внешнюю и внутреннюю.
К внешней изоляции установок высокого напряженияотносят изоляционные промежутки между электродами (проводами линий электропередачи(ЛЭП), шинами распределительных устройств (РУ), наружными токоведущими частями электрическихаппаратов и т.д.), в которых роль основного диэлектрика выполняет атмосферный воздух.
Изолируемые электродырасполагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленныхчастей электроустановок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов.
К внутренней изоляции относится изоляция обмотоктрансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированнаяизоляция 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 комбинациюразличных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых). Важной особенностьювнешней изоляции является ее способность восстанавливать свою электрическую прочностьпосле устранения причины пробоя. Однако электрическая прочность внешней изоляциизависит от атмосферных условий: давления, температуры и влажности воздуха. На электрическуюпрочность изоляторов наружной установки влияют также загрязнения их поверхностии атмосферные осадки. Особенностью внутренней изоляции электрооборудования являетсястарение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствиедиэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции,который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающихв газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.
Пробой твердойи комбинированной изоляции — явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования.Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристикиухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции впроцессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающийся в ней дефекты и предотвратитьаварийный отказ электрооборудования.
2.1 Внешняяизоляция электроустановок
При нормальныхатмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков относительноневелика (в однородном поле при межэлектродных расстояниях около 1 см ≤ 30кВ/см). В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжениясоздается резконеоднородное электрическое поле. Электрическая прочность в такихполях при расстоянии между электродами 1-2 м составляет приблизительно 5 кВ/см,а при расстояниях 10-20 м снижается до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушныхЛЭП и РУ при увеличении номинального напряжения быстро возрастают. Целесообразностьиспользования диэлектрических свойств воздуха в энергетических установках разныхклассов напряжения объясняется меньшей стоимостью и сравнительной простотой созданияизоляции, а также способностью воздушной изоляции полностью восстанавливать электрическуюпрочность после устранения причины пробоя разрядного промежутка.
Для внешней изоляциихарактерна зависимость электрической прочности от метеорологических условий (давленияp, температуры Т, абсолютной влажности Н воздуха, вида и интенсивности атмосферныхосадков), а также от состояния поверхностей изоляторов, т.е. количества и свойствазагрязнений на них. В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так,чтобы они имели требуемую электрическую прочность при неблагоприятных сочетанияхдавления, температуры и влажности воздуха.
Электрическуюпрочность вдоль изоляторов наружной установки измеряют в условиях, соответствующихразным механизмам разрядных процессов, а именно, когда поверхности изоляторов чистыеи сухие, чистые и смачиваются дождем, загрязнены и увлажнены. Разрядные напряжения,измеренные при указанных состояниях, называю соответственно сухоразрядными, мокроразряднымии грязе- или влагоразрядными. Основной диэлектрик внешней изоляции — атмосферныйвоздух — не подвержен старению, т.е. независимо от воздействующих на изоляцию напряженийи режимов работы оборудования его средние характеристики остаются неизменными вовремени.
2.2 Регулированиеэлектрических полей во внешней изоляции
При резконеоднородныхполях во внешней изоляции возможен коронный разряд у электродов с малым радиусомкривизны. Появление короны вызывает дополнительные потери энергии и интенсивныерадиопомехи. В связи с этим большое значение имеют меры по уменьшению степени неоднородностиэлектрических полей, которые позволяют ограничить возможность возникновения короны,а также несколько увеличить разрядные напряжения внешней изоляции.
Регулированиеэлектрических полей во внешней изоляции осуществляется с помощью экранов на арматуреизоляторов, которые увеличивают радиус кривизны электродов, что и повышает разрядныенапряжения воздушных промежутков. На воздушных ЛЭП высоких классов напряжений используютсярасщепленные провода.
2.3 Внутренняяизоляция электроустановок
Внутренней изоляциейназываются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являютсяжидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинации, не имеющие прямыхконтактов с атмосферным воздухом.
Целесообразностьили необходимость применения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обусловленарядом причин. Во-первых, материалы для внутренней изоляции обладают значительноболее высокой электрической прочностью (в 5-10 раз и более), что позволяет резкосократить изоляционные расстояния между проводниками и уменьшить габариты оборудования.Это важно с экономической точки зрения. Во-вторых, отдельные элементы внутреннейизоляции выполняют функцию механического крепления проводников, жидкие диэлектрикив ряде случает значительно улучшают условия охлаждения всей конструкции.
Элементы внутреннейизоляции в высоковольтных конструкциях в процессе эксплуатации подвергаются сильнымэлектрическим, тепловым и механическим воздействиям. Под влиянием этих воздействийдиэлектрические свойства изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает своюэлектрическую прочность.
Механические нагрузкиопасны для внутренней изоляции тем, что в твердых диэлектриках, входящих в ее состав,могут появиться микротрещины, в которых затем под действие сильного электрическогополя возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.
Особая форма внешнеговоздействия на внутреннюю изоляцию обусловлена контактами с окружающей средой ивозможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении герметичности установки.Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрическихпотерь. Внутренняя изоляция должна обладать более высоким уровнем электрическойпрочности, чем внешняя изоляция, т.е. таким уровнем, при котором пробой полностьюисключаются в течение всего срока службы.
Необратимостьповреждения внутренней изоляции сильно осложняет накопление экспериментальных данныхдля новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых крупных изоляционныхконструкций оборудования высокого и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляркрупной дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.
Диэлектрическиематериалы должны также: обладать хорошими технологическими свойствами, т.е. должныбыть пригодными для высокопроизводительных процессов изготовления внутренней изоляции;удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать или образовыватьв процессе эксплуатации токсичные продукты, а после отработки всего ресурса онидолжны поддаваться переработке или уничтожению без загрязнения окружающей среды;не быть дефицитными и иметь такую стоимость, при которой изоляционная конструкцияполучается экономически целесообразной.
В ряде случаевк указанным выше требованиям могут добавляться и другие, обусловленные спецификойтого или иного вида оборудования. Например, материалы для силовых конденсаторовдолжны иметь повышенную диэлектрическую проницаемость, материалы для камер выключателей- высокую стойкость к термоударам и воздействиям электрической дуги.
Длительная практикасоздания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, чтово многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется прииспользовании в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов,дополняющих друг друга и выполняющих несколько различные функции.
Так, только твердыедиэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции.Обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Детали из твердогодиэлектрика, обладающего высокой механической прочностью, могут выполнять функциюмеханического крепления проводников.
Использованиежидких диэлектриков позволяет в ряде случаев значительно улучшить условия охлажденияза счет естественной или принудительной циркуляции изоляционной жидкости.
Список использованнойлитературы
1. Защита электростанций иподстанций 3—500 кВ от прямых ударов молнии. Автор: ЮРИКОВ П. А. Г: 1982 Издательство:М.: Энергоиздат.
2. ГОСТ 1516.2-76. Электрооборудование и электроустановкипеременного тока на напряжения 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрическойпрочности изоляции.
3. Разевиг Д.В., ДмоховскаяЛ.Ф., Ларионов В.П. Техника высоких напряжений М.: Энергия, 1976.