Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ)

Вопрос

Внешней изоляцией называются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой является атмосферный воздух, в том числе у поверхности твердого диэлектрика. Электрическая прочность внешней изоляции зависит от атмосферных и других внешних условий. Несмотря на его сравнительно низкую электрическую прочность всего Е_пр=1−30 кВ/см, воздушная изоляция имеет ряд достоинств: малая стоимость, отсутствие старения, способность восстанавливать свои изолирующие свойства после погасания разряда.

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.

Длительная практика создания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, что во многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов, дополняющих друг друга и выполняющих несколько различные функции. Так только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции; обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Высокопрочные газы и жидкие диэлектрики легко заполняют изоляционные промежутки любой конфигурации, в том числе тончайшие зазоры, поры и щели, чем существенно повышают электрическую прочность, особенно длительную.

ВОПРОС

Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.

Для увеличения электрической прочности между электродами применяют экраны, которые способствуют созданию более однородного поля. Применение экранов увеличивает радиус кривизны электродов, что повышает и снижает напряженность поля. Напряжение распределяется

по изоляторам неравномерно. Чем больше изоляторов в гирлянде, тем больше эта неравномерность.

–собственная ёмкость изолятора ( С=50-70 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к земле( С₁=4-5 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к фазному проводу(С=0,5-1 пФ)

Если , то распределение напряжений равномерное.

Если , то распределение напряжений неравномерное.

Если , то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.

Если , то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.

В реальных условиях , то есть максимальное падение напряжения на первом изоляторе от фазы.

При удалении от первого изоляторападение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.

–падение напряжения на i-м изоляторе.

При возникает корона, и именно применение специальной арматуры в виде колец, восмерок и овалов, укрепляемые на концы гирлянды со стороны фазы увеличивает , что приводит к снижению величины на первом изоляторе от фазы.

При дожде распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, так как будет определяться уже сопротивлением утечки. Для правильно выбранного экрана начальное напряжение короны должно быть больше максимального рабочего фазного напряжения.

 

Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения изза увеличения емкости C2.

ВОПРОС

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах. Их можно разделить на стержневые и штыревые.

Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки серии ИО изготовляют для номинальных напряжений от 6 до 35 кВ. Они имеют фарфоровое коническое тело с одним небольшим ребром (рис.4.1,а). Снизу и сверху предусмотрены металлические детали (армировка) для крепления изолятора на основании и крепления проводника на изоляторе. Высота фарфорового тела определяется номинальным напряжением. Диаметр тела и вид армировки определяются минимальной разрушающей нагрузкой: чем больше последняя, тем прочнее должен быть укреплён изолятор на основании. Изоляторы, рассчитанные на значительную механическую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы с отверстиями для болтов, а сверху — металлические колпаки с нарезными отверстиями для крепления шинодержателя и проводника. Элементы арматуры охватывают тело изолятора и соединены с фарфором цементным составом.

а) б)

Рис.4.1 а – опорный стержневой изолятор для внутренней установки серии ИО 10 кВ;

б – опорный стержневой изолятор для наружной установки серии ИОС 110 кВ.

Изоляторы серии ИО изготовляют с минимальной разрушающей нагрузкой от 3,75 до 30 кН.

Опорные стержневые изоляторы для наружной установки серии ИОС (рис.4.1,б ) отличаются от изоляторов описанной выше конструкции более развитыми рёбрами, благодаря которым увеличивается разрядное напряжение под дождём. Их изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 110 кВ. Минимальная разрушающая нагрузка находится в пределах от 3 до 20 кН.

Опорные штыревые изоляторы серии ОНШ также предназначены для наружной установки. Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими рёбрами (крыльями) для защиты от дождя. Длина пути тока утечки по поверхности диэлектрика значительно больше соответствующего пути тока утечки по изолятору, предназначенному для внутренней установки. Изолятор укрепляется на основании с помощью чугунного штыря с фланцем. Для крепления токоведущих частей предусмотрен чугунный колпак с нарезными отверстиями. Штыревые изоляторы изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 35 кВ и минимальной разрушающей нагрузки от 5 до 20 кН. Изолятор, показанный на рис.4.2,а, рассчитан на номинальное напряжение 35 кВ. Штыревые изоляторы 110 — 220 кВ представляют собой колонки из нескольких изоляторов 35 кВ.

а) б)

Рис. б – опорный многоэлементный изолятор (мультикон) 245 кВ; а – опорный штыревой изолятор для наружной установки серии ОНШ 35 кВ.

В Англии, Франции и других странах строят опорно-штыревые изоляторы (рис. 4.2,б), составленные из большого числа фарфоровых элементов 2, соединенных между собой цементной связкой 3, получившие название «мультикон». Вверху изолятора крепится колпак 1, а внизу — металлический фланец. Высота изолятора для напряжения 245 кВ составляет 2300 мм. Такие изоляторы, собранные в одиночные колонки, используются в РУ до 765 кВ. Они обладают малой жёсткостью и в то же время высокой прочностью на изгиб.

ВОПРОС

Потери на корону, потери электроэнергии при её передаче вследствие возникновения коронного разряда (короны). Отличительной особенностью коронного разряда, определяющей его количественные закономерности, является характерная форма взаимодействия ионов, создаваемых в процессе разряда, и электрического поля у коронирующего электрода, например провода линии электропередачи(ЛЭП). Знак заряда ионов, движущихся из зоны ионизации во внешнюю зону, совпадает со знаком заряда на коронирующем проводе, что обычно ведёт к ослаблению поля у провода до некоторой, практически постоянной величины — критической напряжённости (E_kp) — и к соответствующему усилению поля в остальной части пространства (внешней зоне). Эта особенность механизма образования короны обусловливает существенную зависимость от напряжения на проводе как тока коронного разряда, так и П. на к.

Пока нет короны, напряжённость электрического поля у поверхности провода Е_пр прямо пропорциональна напряжению на проводе Uи обратно пропорциональна его радиусу r. Если постепенно повышать U, то соответственно будет возрастать и Е_пр, пока U не достигнет критического значения U_kp, при котором Е_пр = Е_кр — напряжённости возникновения короны. При дальнейшем повышении напряжения Е_прболее не возрастает. Увеличивается интенсивность короны, т. е. возрастает поток ионов от провода и переносимый ими электрический заряд r, приходящийся на единицу объёма внешней зоны. Заряд r возрастает ровно настолько, чтобы ограничить поле у провода практически до Е_кр, но соответственно возросшему напряжению он усиливает поле во внешней зоне Е_{в. з.} за пределами зоны ионизации. В возросшем поле Е_{в. з}. увеличивается скорость движения ионов u, которая пропорциональна Е_{в. з.}. В результате с увеличением Uвозрастают и объёмный заряд ионов и скорость движения этого заряда. Это равнозначно сильному увеличению плотности тока короны j_k = ru. Соответственно возрастает и полный ток короны I_k, текущий от провода в окружающий его воздух (связь I_k с j_k зависит от конфигурации и габаритов электродов). Т. к. произведение тока короны на напряжение равно мощности, теряемой на корону, то сильная зависимость I_kот U определяет ещё более сильную зависимость от U потерь мощности и энергии. Потери мощности Р при коронировании проводов приблизительно пропорциональны произведению U×(U—U_kp), а потери энергии равны Р×Т, где Т — время коронирования.

По физической природе П. на к. — главным образом тепловые, они обусловлены передачей кинетической энергии, запасаемой ионами в электрическом поле, нейтральным молекулам газа в результате их столкновений и повышением скорости молекул и температуры газа. Незначительная часть потерь (доли или единицы %) составляют потери на ионизацию газа, химические реакции в зоне короны (образование озона и окислов азота в воздухе) и высокочастотное излучение в диапазоне 10⁴—10⁷ гц (т. н. радиопомехи от короны).

П. на к. зависят от структуры электрического поля и объёмного заряда ионов. При переменном напряжении корона «горит» лишь часть периода, до тех пор пока не будет достигнут максимум напряжения. При последующем снижении напряжения оставшийся объёмный заряд ионов, пропорциональный максимуму напряжения, «гасит» корону, снижая напряжённость поля на проводе ниже E_kp. Однако и при кратковременном горении короны потери энергии значительны из-за биполярности структуры заряда ионов в поле. В период горения короны создаётся такой заряд — например положит, ионов r+, который не только поддерживает поле у провода равным E_kp, но ещё и компенсирует влияние заряда ионов r^- (усиливающее поле), оставшихся от предыдущего полупериода. По этой причине П. на к. на ЛЭП переменного тока при прочих равных условиях выше, чем на линиях постоянного тока с непрерывно «горящей» короной. Это одно из преимуществ электропередач постоянного тока.

 

ВОПРОС

ВОПРОС

Газонаполненные кабели

По конструктивному исполнению газонаполненные кабели аналогичны маслонаполненным, но повышение электрической прочности изоляции достигается наличием газа под высоким давлением, что позволяет увеличить напряжение иони-зации в бумажной изоляции с обедненной пропиткой. В зависимости от величины избыточного давления газа (азот, фреон, элегаз) различают кабели низкого давления (0,7…1,5 ат), среднего (1,7…3,0 ат) и высокого (10…15 ат). Газонаполненные ка-бели напряжением до 10 и 35 кВ обычно выполняются в общей металлической оболочке со сплошными или секторными уплотненными жилами с экранами из полупроводящих бумаг. Поверх изоляции накладывается слой из металлизиро-ванной перфорированной бумаги и медная перфорированная лента с зазором ме-жду витками. Газ подводится с помощью гибких стальных оцинкованных газо-проницаемых трубок, уложенных в пространство между жилами.

На напряжение 110 кВ и выше применяются кабели в однофазном исполне-нии с центральным каналом.

Газонаполненные кабели используются при прокладке на крутонаклонных трассах и значительно дешевле маслонаполненных кабелей.

Допустимые напряженности в изоляции кабелей низкого давления составляют 2,5 кВ/мм, а в изоляции кабелей среднего давления – 6,5 кВ/мм.

ВОПРОС

СМ. 5 лабу

ВОПРОС

ВОПРОС

Силовые конденсаторы применяют в следующих случаях:

• в силовых сетях промышленной частоты высокого и низкого напряжений частотой 50 Гц (косинусные конденсаторы, конденсаторы продольной емкостной компенсации, конденсаторы емкостного отбора мощности);
• в силовых установках повышенных частот (электротермические установки частотой до 10 кГц);
• в установках постоянного и пульсирующего напряжений;
• в установках импульсного напряжения.

Основное характерное отличие силовых конденсаторов от прочих конденсаторов – сравнительно большие протекающие через них токи, которые даже при малых диэлектрических потерях приводят к заметному нагреву конденсаторов. Основные проблемы, решаемые при проектировании и изготовлении конденсаторов, заключаются в обеспечении требуемой емкости, рабочего напряжения и тепловой устойчивости. Все это определяется изоляцией конденсатора: диэлектрической проницаемостью диэлектрика, допустимой величиной рабочей напряженности электрического поля, диэлектрическими потерями и условиями теплоотвода. Силовые конденсаторы состоят из секций в основном рулонного ти- па. Секции наматывают на цилиндрическую оправку и после снятия с оправки сплющивают, либо оставляют на цилиндрическом изоляционном каркасе, получая цилиндрическую секцию. В зависимости от номинального напряжения и емкости конденсатора его секции соединяются параллельно, последовательно или смешанно. Пакет помещают в корпус, пропитывают и герметизируют для предотвращения попадания воздуха и влаги.

Секции конденсаторов выполняются либо со скрытой, либо с выступающей фольгой. Конструкцию с выступающей фольгой применяют для улучшения теплоотвода и для уменьшения индуктивности секций. Для увеличения напряжения применяют конструкцию со «слепой» промежуточной фольгой, при этом секция состоит из нескольких подсекций, соединенных последовательно, а выводы имеют только первая и последняя фольга

В качестве изоляции используется пропитанная конденсаторная бумага и полимерные пленки. Самые существенные характеристики конденсаторной бумаги – ее толщина (колеблется от 4 до 30 мкм), плотность, угол диэлектрических потерь (у пропитанной бумаги tg δ=0.0012..0.0026) и электрическая прочность, сильно зависящая от материала пропитки. Из полимерных пленок в конденсаторах промышленной и повышенной частоты применяют полипропиленовую пленку (εr=2.25, tg δ=0.0003), а в импульсных конденсаторах – лавсановую пленку (εr=3.2, tg δ=0.003 при 50 Гц и tg δ=0.02 при 1 МГц). У полимерных пленок высокая электрическая прочность, достаточная термостойкость и механическая прочность, совместимость с жидкими диэлектриками, применяемыми для пропитки. В силовых конденсаторах часто применяют комбинированную бумажно-пленочную изоляцию, в которой слои конденсаторной бумаги перемежаются со слоями полимерной пленки. Бумага впитывает жидкость, втягивая ее в прослойки между пленками, и обеспечивает отсутствие газовых включений. В такой изоляции благоприятное распределение напряженности электрического поля: в пленке напряженность примерно вдвое больше, чем в бумаге, поскольку εr пленки примерно вдвое меньше, а электрическая прочность пленки выше.

В качестве пропиток используют нефтяное конденсаторное масло, хлорированные дифенилы и их заменители, а в импульсных конденсаторах – касторовое масло. Хлорированные дифенилы имеют более высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению с конденсаторным маслом, высокую стойкость к разложению в электрическом поле, негорючесть, но токсичны и чувствительны к примесям. Электродами в силовых конденсаторах является алюминиевая фольга толщиной 7..12 мкм. В некоторых типах конденсаторов используется слой металла (цинка или алюминия), нанесенный на поверхность ленты или бумаги. Рабочие напряженности поля Eраб в изоляции бумажно-масляных конденсаторов составляют 12..14 кВ/мм, при пропитке хлордифенилами или их заменителями Eраб возрастают до 18..22 кВ/мм, но при этом возможен недопустимый нагрев и угол потерь должен быть малым. Бумажно-полипропиленовый диэлектрик с двумя листами пленки (εr=2.25) и листом бумаги (εr=4) между ними допускает Eраб от 18 кВ/мм и выше в бумажном компоненте в зависимости от пропитки и до 50..60 кВ/мм в пленке. Конденсаторы с чисто пленочным диэлектриком допускают Eраб до 50..60 кВ/мм, а в конденсаторах с использованием металлизированной полипропиленовой пленки – до 70 кВ/мм. При повышенных частотах допустимые рабочие напряженности поля определяются в основном тепловым режимом. При постоянном напряжении допустимая рабочая напряженность может достигать 80 кВ/мм

10 ВОПРОС

Сопротивление обмоток трансформаторов постоянному току в процессе эксплуатации измеряется для выявления неисправностей и дефектов в обмоточных проводах, в паяных соединениях обмоток, в контактных соединениях отводов, переключающих устройств.

Такие измерения могут производиться при вводе трансформато­ра в работу для контроля его состояния после транспортировки или длительного хранения, после ремонта — для контроля качества ремонтных работ, после отказа (аварии) трансформатора для выяв­ления характера повреждения и выявления поврежденного узла (элемента) трансформатора.

Измерение производится на всех ответвлениях.

Сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковой температуре, не должны отличаться более чем на 2%. Значения сопротивления обмоток однофазных трансформаторов после температурного пересчета не должны отличаться более чем на 5% от исходных значений.

Перед измерением сопротивления обмоток трансформаторов, снабженных устройствами регулирования напряжения, следует произвести не менее трех полных циклов переключения.

Согласно ГОСТ 3483-88 допускается два метода измерения сопротивления постоянному току: метод падения напряжения и мостовой метод при токе, не превышающем 20 % номинального тока обмотки трансформатора. Метод падения напряжения предпочтителен при испытании трансформаторов III габарита и более, а также всех трансформаторов с РПН. Мостовой метод рекомендуется приме­нять при испытании сухих трансформаторов и масляных трансфор­маторов I и II габаритов.

Измерение сопротивления следует производить на всех ответ­влениях, т.е. во всех положениях переключающих устройств. Если переключающее устройство РПН имеет предизбиратель, предна­значенный для реверсирования регулировочной части обмотки или для переключения грубых ступеней регулирования, то измерения производят при одном положении предизбирателя. Дополнительно производят по одному измерению при каждом из других положе­ний предизбирателя.

У обмоток трансформаторов, имеющих нулевой вывод, измеря­ются фазные сопротивления, а у обмоток, не имеющих нулевого вывода,— линейные сопротивления.

При измерении сопротивления одной обмотки другие обмотки трансформатора должны быть разомкнуты.

При измерении сопротивлений следует определять (измерять) температуру обмоток трансформатора.

Для трансформаторов, не подвергшихся нагреву и находящихся в нерабочем состоянии не менее 20 ч, за температуру обмотки принимают температуру верх­них слоев масла. При этом измерения следует производить не ранее чем через 30 мин после заливки маслом трансформаторов мощнос­тью до 1 МВА и не ранее чем через 2 ч — трансформаторов боль­шей мощности.

Температуру обмоток трансформаторов, подвергшихся нагреву или не остывших после отключения от сети, определяют по резуль­татам измерения сопротивления обмотки по формуле:

Где Θ₂ — искомая температура обмоток при испытании Т = 235 °С;

r_Θ2 — сопротивление обмотки при температуре Θ₂, измеренное при испытании;

r_Θ1 — сопротивление обмотки при температуре Θ₁ (используется значение, измеренное на заводе-изго­товителе или при пусконаладочных испытаниях);

Θ₁ — температура обмотки, измеренная при ранее прове­денном испытании.

Для сопоставления измеренного сопротивления с паспортным или другим, принятым в качестве исходного (базового), измеренно­го, например, при пусконаладочных испытаниях или после капи­тального ремонта с заменой обмотки трансформатора, производит­ся приведение измеренного сопротивления к температуре, при ко­торой определялось базовое сопротивление. Пересчет производится по формуле:

Перед производством измерений контактные соединения выво­дов испытуемой обмотки должны быть тщательно очищены от грязи, смазки и следов коррозии. Следует снять заземления с испы­туемой и свободных обмоток трансформатора.

Измерение методом падения напряжения

Метод отличается простотой, пригоден для определения сопро­тивления любого значения (обеспечивается измерительными прибо­рами необходимого класса точности) и дает достаточно точные ре­зультаты измерения.

Сущность метода заключается в измерении падения напряжения U на сопротивлении r, через которое пропускается постоянный ток I определенной величины. По результату измерений тока и напря­жения определяется сопротивление r по закону Ома:

(10)

При измерении малых сопротивлений (до 10 Ом) применяют схему рис. 22, а, по которой провода цепи вольтметра присоединя­ют к выводам обмотки трансформатора непосредственно.

Если паспортное (исходное) значение измеряемого сопротивле­ния составляет 0,5 % и более сопротивления вольтметра, то при из­мерениях по схеме рис. 22, а следует учесть ток, потребляемый вольтметром.

Значение определяемого сопротивления (Ом) рассчитывается по формуле:

Где U — падение напряжения на сопротивлении r_X;

I — ток в измерительной цепи.

Сопротивление провода в цепи вольтметра не должно превы­шать 0,5 % сопротивления вольтметра.

При измерении больших сопротивлений (более 10 Ом), а также когда сопротивление амперметра и подводящего провода, соединя­ющего зажимы амперметра и трансформатора, составляют более

Рис. 22. Схемы измерения сопротивления постоянному току обмоток трансформаторов:

а — схема измерения малых сопротивлений; б — схема измерения больших сопротивлений

0,5 % измеряемого сопротивления, применяют схему рис. 22, б. По этой схеме измеряют, помимо сопротивления обмотки трансформа­тора, сопротивление амперметра и провода от амперметра до трансформатора.

Определяемое сопротивление r_X (Ом) вычисляется по формуле

Где r_А и r_ПР — сопротивления амперметра и провода.

В тех случаях, когда измерения производятся с целью выявления неисправности в одной из фаз путем сопоставления результатов из­мерений на разных фазах, внесение коррективов по сопротивлению амперметра и соединительных проводов не требуется.

Если сопротивление обмотки трансформатора составляет около нескольких десятков Ом, а сопротивления r_А + r_ПР — около сотых долей Ом, погрешность при измерении по схеме рис, 22. б состав­ляет десятые доли процента и может не учитываться.

Класс точности измерительных приборов должен быть не ниже 0,5, а пределы измерений этих приборов должны обеспечивать отклонение стрелки на второй половине шкалы. Выбор нужного пре­дела измерения вольтметра (милливольтметра) легко осуществить, зная паспортное (базовое) значение сопротивления обмотки и вы­бранное значение тока в измерительной цепи (около 2-3 А и более).

Измерения тока и напряжения следует производить при устано­вившихся значениях. За установившийся принимается ток, при ко­тором стрелка амперметра не изменяет своего положения в течение 1 мин.

При испытаниях трансформаторов с большой индуктивностью с целью сокращения времени установления тока в измерительной цепи рекомендуется осуществлять кратковременное форсирование тока шунтированием резистора (реостата).

Чтобы не повредить вольтметр при переходном процессе в из­мерительной цепи, его включение следует производить лишь после установления тока, а отключение — до отключения тока.

Для измерения тока и напряжения рекомендуются следующие приборы:

вольтамперметр М2044. Класс точности 0,2. Пределы измере­ний: от 0,75 до 3000 мА; от 7,5 до 30 А; от 15 до 300 мВ; от 0,75 до 600 В;

вольтамперметр М2051. Класс точности 0,5. Пределы измере­ний: от 0,75 до 3000 мА; от 7,5 до 30 А; от 15 до 300 мВ; от 0,75 до 600 В.

Могут применяться другие типы приборов магнитоэлектричес­кой системы с соответствующими техническими характеристиками.

Сопротивление ползунковых реостатов, применяемых в схеме измерения, должно быть в 5-10 раз больше сопротивления обмотки трансформатора.

Для включения вольтметра рекомендуются кнопки или ключи с самовозвратом.

Для шунтирования реостата могут использоваться переключаю­щие устройства любой конструкции на соответствующий ток.

Для присоединения измерительной схемы к выводам испытуе­мой обмотки трансформатора соединительные провода токовой цепи и цепи напряжения рекомендуется оснащать щупами с заост­ренными концами. Щупы токовых цепей прикладываются к выво­дам обмотки с внутренней стороны, а щупы цепей напряжения — с наружной.

11 ВОПРОС

Изоляция электрических машин непрерывно испытывает электрические, тепловые, механические и вибрационные нагрузки, поэтому, к такой изоляции предъявляются требования достаточной механической прочности и монолитности. Особенно высокие требования предъявляются к изоляции мощных турбо- и гидрогенераторов. Удлинение срока службы достигается за счет использования систем форсированного охлаждения. При поверхностном воздушном и водородном охлаждении изоляция должна иметь хорошую теплопроводность и повышенную нагревостойкость. При внутреннем охлаждении тепловое сопротивление изоляции может быть увеличено и, следовательно, увеличена токовая нагрузка. Для изоляции статорных обмоток применяют высокопрочные изолирующие материалы на основе слюды (микалента, микафолий, слюдиниты).

Микалента – это слой щипаной слюды, оклееный с двух сторон с помощью клеящих лаков бумагой. Ширина ленты , толщина . В холодном состоянии обладает хорошей гибкостью.

Микафолий – содержит слоя слюды, с одной стороны оклеены бумагой. Толщина . Менее гибкий. Изолирование выполняется в подогретом состоянии.

Слюдиниты – это ленты, либо листы из измельченной слюды. Для придания монолитности и прочности изоляцию высушивают сначала при атмосферном давлении, затем под вакуумом, опрессовывают и пропитывают. При пропитке масляно-битумными компаундами процесс называется компаундированием, а изоляция относится к классу нагревостойкости . При использовании стеклоленты и эпоксидных термореактивных смол класс будет .

При пропитке кремне органическими лаками класс будет . В низковольтных используются волокнистые материалы, пропитанные лаками.

Изоляцию разделяют на главную и продольную. Главная изоляция – корпусная либо межфазовая. Продольная – межвитковая либо межкатушечная.

По конструкции главная изоляция бывает гильзовая и непрерывная. Особенность гильзовой – она выполняется в фазовой части из микафолия, а на выходе из фазы заменяется микалентой. Отсюда, в месте перехода происходит резкое снижение электрической прочности. Толщина непрерывной микалентной изоляции зависит от рабочего напряжения установки. Для выравнивания поля в фазовой части углы прямоугольных токоведущих частей закругляют и применяют прокладки из фольги.

Полупроводниковое покрытие используется для защиты от механических повреждений и устранения ионизации между обмоткой и стенками паза. Полупроводниковое покрытие выполняется в три ступени. Для мощных электрических машин применяют стекломикаленты, стеклослюдинитовые ленты с пропиткой термореактивными связующими на основе эпоксидных и полиэфирных смол, а также кремне органических лаков.

1 элементарный проводник

2 прокладка из микаленты

3 витковая изоляция

4 изоляция стержня

5 полупроводниковое покрытие

6 прокладка из микаленты или картона

 

12 ВОПРОС

Количество изоляторов в гирлянде по рабочему напряжению выбирается исходя из длины пути утечки, требуемого для данного класса напряжения при данном загрязнении местности и пути, обеспечиваемого типом изолятора, выбранного по электромеханическим нагрузкам. При этом используется не геомет- рическая длина пути утечки изолятора, а эффективная (действительная), которая равна:

Гирлянда изоляторов —Устройство из двух или более подвесных изоляторов, предназначенных для гибкого соединения проводов воздушной линии электропередачи, подвергающееся воздействию растягивающей силы.

 

 

 

13 ВОПРОС

В процессе эксплуатации изоляция электрооборудования подверга­ется воздействию разнообразных факторов.

Воздействующие напряжения. Условия работы электрической изоляции высоковольтного оборудования определяются в первую оче­редь воздействующими напряжениями. Степень влияния напряжения на электрическую прочность и долговечность изоляции зависит от его ам­плитуды, длительности, формы.

При эксплуатации высоковольтных установок можно выделить три группы воздействующих напряжений: рабочее напряжение; внутренние (коммутационные) перенапряжения (ВПН); атмосферные (грозовые) перенапряжения (АПН).

Рабочее напряжение. Длительно воздействует на изоляцию высо­ковольтных конструкций в течение всего срока службы (20 - 30 лет). Величина этого напряжения устанавливается в соответствии с ГОСТ 1516.1 - 76 номинальным напряжение электрической сети и может от­личаться от последнего, в зависимости от режима электропередачи, в большую или меньшую сторону. Для каждого класса напряжения наи­большее рабочее воздействующее напряжение (линейное) определяется как

 

(3.1)

 

 

причем значение коэффициента К принимается равным:

Таблица 3.1

Соответствие коэффициента К и классов напряжения____

Класс напряжения, кВ	3 - 20	35 - 220	330	500 - 1150
К	1,20	1,15	1,10	1,05

 

При выборе изоляции электрооборудования, предназначенного для работы в сетях с изолированной или резонансно - заземленной нейтралью (и_ном ^35 кВ) за расчетное напряжение обычно принимается наи­большее рабочее линейное напряжение сети.

Для оборудования, предназначенного для работы в сетях с эффек­тивно заземленной нейтралью -наибольшее рабочее фазное напряжение сети, равное

 

 

(3.2)

 

Спектр значение характеристик ВПН в электропередачах лежит в широких пределах. Так при однофазных замыканиях на землю и вне­запных сбросах нагрузки, в соответствии с характеристиками отечест­венных вентильных разрядников, кратность перенапряжений промыш­ленной частоты для классов 110 - 500 кВ не должна превышать 1,38 U_Ф._н (заземленная нейтраль) и 1,73U_Ф._н. в сетях с изолированной нейтралью.

При отключении ненагруженных трансформаторов кратность ВПН может достигать (3,5 - 4,0)U_Ф._н. при длительности до 100 мкс с частотой до 10 кГц.

Величины воздействующих напряжений при ВПН ограничиваются вентильными разрядниками. Для внутренних перенапряжений уровень воздействующих напряжений оценивается как

(3.3)

где U_раз - наибольшее пробивное напряжение разрядника при про­мышленной частоте; 1,07 - коэффициент, учитывающий статистический разброс пробивных напряжений разрядника.

Атмосферные перенапряжения. (АПН) возникают на изоляции электрооборудования как при прямых ударах молнии в провод или опору ЛЭП, так и при разряде молнии вблизи линии.

Для защиты оборудования от набегающих волн на подстанции ус­танавливаются грозозащитные вентильные разрядники.

Величины воздействующего напряжений на изоляцию оборудова­ния при АПН

(3.4)

где U_{раз.ост} - остаточное напряжение на разряднике при токе молнии

5 кА для изоляции класса напряжения 110 - 220 кВ и при токе 10 кА для класса напряжения более 300 кВ;

К_г - коэффициент, учитывающий перепад напряжения между раз­рядником и защищаемым объектом за счет индуктивности ошиновки между ними.

При ограничении крутизны набегающей волны и рациональным расположением разрядников на подстанции можно принять для силовых трансформаторов К_г = 1,2 и для остального оборудования К_г = 1,3 -

1,4.

Нелинейные ограничители перенапряжений имеют существенно меньшее остающееся напряжение при токах координации. Поэтому применение этих ограничителей позволяет существенно снизить значе­ния воздействующих не только внутренних, но и грозовых перенапря­жений.

Электрические факторы. При нарушении нормального режима эксплуатации ЛЭП, приводящего к резкому увеличению напряжения, а также при ухудшении свойств изоляции, в связи с изменением окру­жающих условий, могут возникать такие нежелательные явления как корона, скользящие разряды, частичные разряды, трекинг, триинг, сни­жающие надежность и долговечность высоковольтных установок.

Механические факторы. Механические усилия в изоляции воз­никают как при нормальной работе (усилия при плановых коммутациях, ветровые нагрузки и т.д.), так и в аварийных режимах (рост электроди­намических сил между токоведущими частями аппаратов при коротких замыканиях).

Тепловые воздействия. Тепловые воздействия в изоляции возни­кают из-за нагрева изоляции за счет тепла, выделяющегося в проводни­ках при протекании длительного номинального тока, а также диэлек­трических потерь в изоляции при приложении электрического поля.

При протекании по проводникам токов короткого замыкания в ава­рийном режиме изоляция испытывает кратковременный перегрев («теп­ловой удар»).

Атмосферные воздействия. При эксплуатации в открытой атмо­сфере изоляция подвергается воздействию дождя, тумана, росы, снега, гололеда, природных и промышленных загрязнений, колебаний темпе­ратуры, давления и т.д. Как правило, все эти факторы приводят к сни­жению электрической прочности изоляции и ее надежности.

Фактор времени. С течением времени даже при нормальных усло­виях эксплуатации электроизоляционные и механические свойства изо­ляции постепенно ухудшаются, происходит «старение» изоляции.

Воздействующие среды. При эксплуатации высоковольтных ус­тановок на изоляцию могут воздействовать агрессивные газы и жидко­сти, приводящие к преждевременному ухудшению ее свойств.

В ряде случаев необходимо учитывать специфические условия ра­боты изоляции. Так при работе оборудования в тропиках на изоляцию воздействует повышенная влажность и температура, повышенная сол­нечная радиация, деятельность некоторых микроорганизмов и животных.

Надежная и безаварийная работа высоковольтного оборудования может быть обеспечена, если изоляция будет иметь высокую импульс­ную и кратковременную электрическую прочность при грозовых и внутренних перенапряжениях, соответственно, а также при условии от­сутствия таких факторов, как корона, частичные и скользящие разряды, трекинг при длительном воздействии рабочего напряжения.

Создание надежной изоляции непосредственно связано с вопросами координации, т.е. с согласованием характеристик защитной аппаратуры со свойствами изоляции. Комплексное решение этих вопросов при выполнении выше изложенных требований, позволяет выбрать так на­зываемый уровень изоляции.

Уровень изоляции означает такое качество изоляции, при котором она в состоянии выдерживать коммутационные перенапряжения задан­ной кратности относительно наибольшего фазного рабочего напряжения и импульсные воздействия, ограниченные соответствующими раз­рядниками. Обычно под этим понимают испытательные напряжения изоляции, закрепленные ГОСТ 1516.1 - 76. Испытательное напряжение является некоторым эквивалентом воздействующих напряжений и вы­бирается с учетом характеристик вентильных разрядников. Для внешней и внутренней изоляции электрооборудования эквивалентом воздей­ствующих напряжений при АПН являются импульсные испытательные волны (U_{исп.имп}) при полном (1,2/50 мкс) и срезанном (2 - 3 мкс) стан­дартном импульсе.

Проверка стойкости внутренней изоляции электрооборудования к воздействию ВПН производится путем приложения к объекту одноми­нутного испытательного напряжения (U_1мин.). ГОСТ 1516.1 - 76 устанав­ливает также испытательное напряжение промышленной частоты, вы­держиваемое внешней изоляцией электрооборудования в сухом состоя­нии (U_схв - суховыдерживаемое напряжение) и под дождем (U_мв - мок- ровыдерживаемое напряжение).

Изоляция электрооборудования на класс напряжения 330 кВ и выше испытывается также коммутационными волнами различной формы, в зависимости от типа оборудования, с целью проверки стойкости изо­ляции к воздействию коммутационных перенапряжений.

Требованиями по механической прочности изоляции на напряжение до 35 кВ в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривается допустимая нагрузка на изолятор

 

(3.5)

где Р_разр - разрушающая нагрузка, КГ с.

На классы напряжения более 110 кВ допустимые нагрузки не уста­новлены, и они определяются техническими условиями на изделие, вы­пускаемое предприятием.

14 ВОПРОС

 

Маслонаполненные кабели

Высоковольтные кабели на U = 110 кВ имеют бумажную изоляцию, пропитанную жидким (маловязким) минеральным маслом, т. к. вязкая пропитка, в силу отмеченных выше недостатков, оказывается неэффективной. Применение градирования изоляции по толщине (использование бумажных лент толщиной 0,08 и 0,12 мм) и маловязкой пропитки, циркулирующей под избыточным давлением по маслопроводящему каналу, расположенному в центре токоведущей жилы (рис. 5.12), позволяет уменьшить возможность возникновения в изоляции газовых включений.

Ионизационные процессы в таких кабелях практически отсутствуют, что позволяет повысить их максимальную напряженность в изоляции до 9…12 кВ/мм и стабильность электрических характеристик. Жидкий диэлектрик, циркули-рующий по кабельной линии и проникающий из маслопроводящих каналов в толщу изоляции, не только пропитывает изоляцию, но и улучшает условия охлаждения кабеля, что может быть использовано для увеличения передаваемой мощности. Для более эффективного заполнения изоляции маслом используются допол-нительные каналы на внутренней стороне свинцовой оболочки (кабели высокого давления до 15 ат). При этом для увеличения механической прочности используется вторая (дополнительная) свинцовая оболочка. В маслонаполненных кабелях пропиточный состав должен иметь низкий tgcигма во избежание опасности теплового пробоя.

 

15 ВОПРОС

ВОПРОС

Линейные подвесные изоляторы подвергаются только растягивающим нагрузкам. Величина нагрузки зависит от типа и сечения провода, длины пролёта между опорами, от температуры, силы ветра, наличия гололёда и вибрации проводов.

Линейные штыревые, опорные и проходные подвергаются в основном нагрузкам на изгиб. Величины нагрузок зависят от силы натяжения проводов, ветровых усилий, электродинамических воздействий токов короткого замыкания и усилий при включении и отключении коммутирующей аппаратуры.

Эксплуатационные характеристики изоляторов зависят от аэродинамических характеристик изолирующей детали («тарелки») изолятора. Хорошее обтекание изолятора способствует уменьшению загрязнения, лучше происходит его самоочистка ветром и дождем и, как следствие, не происходит значительного снижения уровня изоляции гирлянды.

Основные характеристики изолятора – его гарантированная механическая прочность на растяжение или изгиб.

Гарантированная механическая прочность – это минимальная разрушающая нагрузка, определяемая при плавном увеличении её до видимого разрушения изолятора.

У подвесных фарфоровых изоляторов повреждение фарфора под металлической шапкой не может быть обнаружено визуально. Поэтому подвесные изоляторы характеризуются электромеханической прочностью.

Электромеханическая прочность – это минимальная разрушающая нагрузка, определяемая при плавном увеличении её до видимого разрушения изолятора и одновременным воздействии на изолятор напряжения, равного 75 – 80% от сухоразрядного.

Основными электрическими характеристиками изоляторов являются разрядные напряжения, номинальное напряжение электроустановки для которой предназначен изолятор. К разрядным напряжениям изоляторов относят три напряжения перекрытия и одно пробивное напряжение:

сухоразрядное напряжение U_схр - напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);

мокроразрядное напряжение U_мкр - напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного дождем, падающим под углом 45^о к вертикали, при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);

импульсное разрядное напряжение U_имп - пятидесятипроцентное напряжение перекрытия стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию);

пробивное напряжение U_пр - напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц, (редко используемая характеристика), поскольку пробой вызывает необратимый дефект изолятора и напряжение перекрытия должно быть меньше пробивного напряжения.

28 ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электронных машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция меж контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция обычно представляет собой комбинацию разных диэлектриков (водянистых и жестких, газообразных и жестких).

Особенностью внутренней изоляции электрического оборудования является старение, т.е. ухудшение электронных черт в процессе использования. Вследствие диэлектрических утрат изоляция греется. Может произойти лишний нагрев изоляции, который приведет к ее термическому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.

Пробой жесткой и комбинированной изоляции — явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрического оборудования. Водянистая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее свойства ухудшаются. Нужно повсевременно держать под контролем состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтоб выявить развивающийся в ней недостатки и предупредить аварийный отказ электрического оборудования.

Внутренней изоляцией именуются части изоляционной конструкции, в каких изолирующей средой являются водянистые, твердые либо газообразные диэлектрики либо их композиции, не имеющие прямых контактов с атмосферным воздухом.

Необходимость либо необходимость внедрения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обоснована рядом обстоятельств. Во-1-х, материалы для внутренней изоляции владеют существенно более высочайшей электронной прочностью (в 5-10 раз и поболее), что позволяет резко уменьшить изоляционные расстояния меж проводниками и уменьшить габариты оборудования. Это принципиально с экономической точки зрения. Во-2-х, отдельные элементы внутренней изоляции делают функцию механического крепления проводников, водянистые диэлектрики в ряде случает существенно делают лучше условия остывания всей конструкции.

Элементы внутренней изоляции в высоковольтных конструкциях в процессе использования подвергаются сильным электронным, термическим и механическим воздействиям. Под воздействием этих воздействий диэлектрические характеристики изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает свою электронную крепкость.

 

Механические нагрузки небезопасны для внутренней изоляции тем, что в жестких диэлектриках, входящих в ее состав, могут показаться микротрещины, в каких потом под действие сильного электронного поля возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.

 

Особенная форма наружного воздействия на внутреннюю изоляцию обоснована контактами с окружающей средой и возможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении плотности установки. Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрических утрат.

 

внутренняя изоляция должна владеть более высочайшим уровнем электронной прочности, чем наружняя изоляция, т.е. таким уровнем, при котором пробой стопроцентно исключаются в течение всего срока службы.

 

Необратимость повреждения внутренней изоляции очень осложняет скопление экспериментальных данных для новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых больших изоляционных конструкций оборудования высочайшего и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляр большой дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.

 

Диэлектрические материалы должны также:

 

· владеть неплохими технологическими качествами, т.е. должны быть применимыми для высокопроизводительных процессов производства внутренней изоляции;

 

· удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать либо создавать в процессе использования ядовитые продукты, а после отработки всего ресурса они должны поддаваться переработке либо уничтожению без загрязнения окружающей
среды;

 

· не быть дефицитными и иметь такую цена, при которой изоляционная конструкция выходит экономически целесообразной.

 

В ряде всевозможных случаев к обозначенным выше требованиям могут добавляться и другие, обусловленные специфичностью того либо другого вида оборудования. К примеру материалы для силовых конденсаторов обязаны иметь завышенную диэлектрическую проницаемость, материалы для камер выключателей — высшую стойкость к термоударам и воздействиям электронной дуги.

Долгая практика сотворения и эксплуатации различного высоковольтного оборудования указывает, что в почти всех случаях весь комплекс требований лучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции композиции из нескольких материалов, дополняющих друг дружку и выполняющих несколько разные функции.

 

Так, только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую крепкость изоляционной конструкции. Обычно они имеют и более высшую электронную крепкость. Детали из твердого диэлектрика, владеющего высочайшей механической прочностью, могут делать функцию механического крепления проводников.

 

Внедрение водянистых диэлектриков позволяет в ряде всевозможных случаев существенно сделать лучше условия остывания за счет естественной либо принудительной циркуляции изоляционной воды.

ВОПРОС

Найти

ВОПРОС

Высоковольтная изоляция подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внешняя находится в контакте с атмосферой, внутренняя – внутри герметичного объема. Различается также изоляция для наружной и внутренней установки (наружная – вне помещений, внутренняя – отделена от внешних воздействий).

Различают кратковременное пробивное напряжение UПР и длительноеUРАБ. На изоляцию воздействуют грозовые и коммутационные импульсы, испытательные напряжения, аUРАБ должно воздействовать длительное время(20–30лет) без пробоев.

При длительном воздействии UРАБ происходит старение изоляции. Причины старения:

1)электрические – частичные разряды, трекинг, изменение γ, tgδ;

2)тепловые – ускорение химических реакций, увеличение tg δ, уменьшениеρ;

3)механические – трещины, усталость, разрушение;

4)химические – окисление, образование радикалов и т. п.;

5)внешняя среда – влага, ультрафиолетовые лучи, температура.

 

После пробоя и снятия напряжения газовая изоляция (воздух, высокопрочные газы) полностью восстанавливает свою первоначальную электрическую прочность, т.е. этот процесс является обратимым. Жидкая изоляция после пробоя восстанавливает свою прочность частично, т.к. пробой приводит к ухудшению ее характеристик. Пробой твердой и комбинированной изоляции (бумажно – масляная, маслобарьерная) – явление необратимое, изоляция подлежит замене.

ВОПРОС

ВОПРОС

Если в газе между двумя электродами, образующими однородное поле, появляется свободный электрон, то, двигаясь к аноду при достаточной напряженности электрического поля, он может ионизировать атом или молекулу газа при столкновении. В результате этого появляется новый (еще один) электрон и положительный ион. Этот электрон вместе с начальным ионизируют новые атомы и молекулы, и число свободных электронов непрерывно нарастает. Этот процесс получил название лавины электронов.

1.5. Условие самостоятельности разряда

После прохождения первой лавины в промежутке лавинный процесс может возобновляться, а может и затухнуть. Для возобновления лавинного процесса нужен хотя бы один вторичный эффективный электрон. Если этот электрон получается в результате внешнего ионизатора, разряд называется несамостоятельным, т. е. если убрать внешний ионизатор, то лавинный процесс не возобновится и разряд затухнет. Если же вторичный эффективный электрон возникает в результате прохождения первичной лавины, разряд называется самостоятельным. Разряд из несамостоятельного может перейти в самостоятельный, если увеличить приложенное к электродам напряжение.

При самостоятельной форме разряда лавинный процесс возобновляется, поскольку сама первичная лавина (и последующие вторичные тоже) создает условие для возобновления процесса. Условия возобновления:

1)оставшиеся после прохождения лавины положительные ионы, двигаясь к катоду, бомбардируют его и вызывают эмиссию электронов из катода;

2)возбужденные атомы и молекулы, образующиеся наряду с ионизацией, испускают фотоны, которые могут приводить как к фотоионизации в объеме промежутка, так и к фотоэмиссии электронов из катода. Образующиеся таким образом вторичные электроны приводят снова к образованию лавин в разрядном промежутке.

Количество положительных ионов, оставшихся в промежутке после прохождения лавины, равно количеству электронов в лавине (1.15), исключая начальный электрон, т. е.

n+	= e(α−η)S −1.	(1.17)
И

Электроны, выбитые из катода, не все участвуют в образовании вторичных лавин. Часть электронов рекомбинирует с положительными ионами. Суммарный процесс образования вторичных электронов из катода характеризуется коэффициентом вторичной ионизации γ(второй коэффициент Таунсенда). Коэффициентγ зависит от материала катода, состава и давления газа, и всегдаγ << 1. Количество вторичных электронов, образованных после прохождения первичной лавины, при самостоятельной форме разряда будет

γ (e(α−η)S −1)≥1.

(1.18)

 39 ВОПРОС

Кабельные муфты применяются для формирования силовых электрических сетей различного назначения, для соединения этих сетей определенного вида электрооборудования. Такие муфты включают в себя комплект деталей и материалов для обеспечения качественного разветвления или соединения электрических кабелей и проводников .

Также с помощью муфт кроме надежной стыковки кабелей обеспечивается дополнительная изоляция и надежная герметизация места соединения. На выбор комплектации каждого вида муфты оказывают влияние электрические параметры соединяемого кабеля. Классификация кабельных муфт имеет довольно сложную структуру. Рассмотрим основные виды, к которым они относятся.

По назначению кабельные муфты делятся:

• Соединительные.
• Концевые.
• Стопорные
• Переходные.
• Ответвительные.

По конструктивному исполнению муфты разделяют:

• Трехфазные.
• Однофазные.

По применяемым материалам :

• Свинцовые.
• Эпоксидные.
• Термоусадочные.
• Чугунные.
• Латунные.

По типу диэлектрической изоляции :

• Резиновые.
• Пластиковые.
• Бумажные, с пропиткой.

Соединительные муфты являются наиболее популярным видом муфт. Электрические линии очень часто приходиться соединять.

Основным требованием, которое предъявляется к таким муфтам, является хорошая герметичность. Муфты могут быть неразборными и разборными, в зависимости от предъявляемых требований. Материал изготовления соединительных муфт должен обладать устойчивостью к воздействиям внешней среды.

Концевые муфты замыкают электрическую кабельную цепь. Их особенностью является наличие компаунда. Это термопластическая, термоактивная полимерная смола, либо материалы с добавками для отверждения состава. По сути дела концевая муфта является простой заглушкой, похожей на колпачок.

Такие муфты используют на линиях электрических сетей и линиях связи, а также для разделки кабелей, состоящих из нескольких жил

Опорные изоляторы

Опорно-стержневые изоляторы применяют в закрытых и открытых распределительных устройствах для крепления на них токоведущих шин или контактных деталей. Изоляторы внутренней установки конструктивно представляют собой фарфоровое тело, армированное крепежными металлическими деталями. Арматура одновременно является внутренним экраном, с помощью которого снижается напряженность поля у края электрода, где она максимальна. Ребро на теле изолятора играет роль барьера, заставляя разряд развиваться под углом к силовым линиям поля, т. е. по пути с меньшей напряженностью. Внутренний экран и ребро существенно увеличивают разрядное напряжение изолятора. Изоляторы внутренней установки выпускаются на напряжения до 35 кВ. Обозначение, например, ОФ-10-6 расшифровывается следующим образом: опорный, фарфоровый на 10 кВ, с минимальной разрушающей силой на изгиб 6 даН.

Опорно-стержневые изоляторы наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Изоляторы на напряжения 35-110 кВ состоят из сплошного фарфорового стержня, армированного чугунными фланцами. Обозначение, например, ИОС-35-2000 расшифровывается как изолятор опорный, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 даН.

Опорно-штыревые изоляторы применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность и опорно-стержневые изоляторы применены быть не могут. Опорно-штыревой изолятор состоит из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, с которой при помощи цемента скрепляется металлическая арматура-штырь с фланцем и колпачок (шапка). Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжения 6–10 кВ выполняется одноэлементной, а на напряжение 35 кВ — двух или трехэлементной.

Штыревые линейные изоляторы на напряжение 6–10 кВ состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, в которую ввертывается металлический крюк или штырь. Крюк служит для закрепления изолятора на опоре. Провод укладывается в бороздки на верхней или боковой поверхности изолятора и крепится посредством проволочной вязки или специальных зажимов. На напряжение 35 кВ изоляторы выполняются из двух склеенных между собой изолирующих деталей, что увеличивает их электрическую и механическую прочность. Обозначение штыревых линейных изоляторов, например ШС10, означает: штыревой стеклянный на 10 кВ.

Подвесные изоляторы

Подвесные тарельчатые изоляторы применяются на воздушных линиях электропередачи 35 кВ и выше. Они состоят из изолирующей детали (из стекла или фарфора), на которой при помощи цемента укрепляется металлическая арматура — шапка и стержень.

Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого количества изоляторов в гирлянду. Это осуществляется путем введения головки стержня в гнездо на шапке другого изолятора и закрепления его замком. Гирлянды благодаря шарнирному соединению изоляторов работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном теле в основном напряжение сжатия. Тем самым используется высокая прочность фарфора и стекла на сжатие.

У фарфорового изолятора наружная и внутренняя поверхности головки (средней части изолирующей детали) покрывают фарфоровой крошкой, которая при обжиге спекается с фарфором. Это обеспечивает прочное сцепление цементной связки с головкой. Для компенсации температурных расширений цементной связки применяют эластичные промазки, которыми покрывают все элементы изолятора соприкасающиеся с цементом. В стеклянных изоляторах внутренняя и наружная поверхности головки имеют опорные выступы, что обеспечивает лучшее распределение усилий в изоляторе.

Верхняя часть тарелки подвесного тарельчатого изолятора имеет гладкую поверхность, наклоненную под углом 5–10° к горизонтали, что обеспечивает стекание воды во время дождя. Нижняя поверхность тарелки для увеличения длины пути утечки выполняется ребристой.

Наиболее частой причиной выхода из строя тарельчатых изоляторов является пробой фарфора (стекла) между шапкой и стержнем, однако механическая прочность изолятора при этом не нарушается и падения провода на землю не происходит. Это является существенным достоинством тарельчатых изоляторов.

Обозначение изоляторов тарельчатого типа, например ПС-160 Б, означает: подвесной стеклянный, гарантированная электромеханическая прочность 160 кН, индекс Б означает вид конструктивного исполнения изолятора. Электромеханическая прочность изолятора — это величина разрушающей механической силы при приложении к изолятору напряжения, равного 75–80 % разрядного напряжения в сухом состоянии.

Подвесные изоляторы тарельчатого типа можно разделить на:

• Изоляторы для районов с интенсивным загрязнением атмосферы. Грязестойкие изоляторы применяются в районах морских побережий, около горнодобывающих и промышленных предприятий и прочих районах интенсивного загрязнения атмосферы.
• Изоляторы обычной конструкции. Подвесные изоляторы нормальной конструкции применяются повсеместно и имеют множество конструкций. Изоляторы обычного исполнения так же могут быть применены в районах интенсивного загрязнения при условии увеличения числа единиц в гирлянде.
• Изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью. Для применения в условиях пустыни, солончаков и в районах с трудными ветровыми условиями выпускают специальные изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью, снижающей ветровую нагрузку на гирлянды и опору, а так же обеспечивающей лучшее очищение поверхности изолятора от пыли. Изоляторы такого типа имеют меньшую, по сравнению с аналогичными изоляторами обычного исполнения, строительную высоту и больший диаметр изоляционной детали.

Подвесные стержневые изоляторы представляют собой стержень из изолирующего материала с выступающими на нем ребрами, армированный с обоих концов металлическими шапками. Эти изоляторы, как правило, выполняются из электротехнического фарфора. Однако в последнее время начат выпуск стержневых полимерных изоляторов. Стержневые изоляторы из фарфора не имеют широкого применения вследствие сравнительно невысокой механической прочности, а также возможности полного разрушения с падением на землю.

Проходные изоляторы

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций распределительных, устройств и аппаратов. Проходной изолятор в самом простом случае состоит из полого фарфорового элемента, внутри которого проходит токоведущий стержень (шина), и фланца, служащего для механического крепления изолятора к конструкции, через которую осуществляется ввод напряжения. Проходные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют более развитую поверхность той части изолятора, которая располагается вне помещения.

Обозначение проходного изолятора содержит значение номинального тока, например ИП-35/1000-7,5 означает: изолятор проходной, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 1 кА с механической прочностью 7,5 кН.

41 ВОПРОС

Основные конструкции кабелей высокого напряжения. Кабели для напряжений до 35 кВ изготавливаются с вязкой пропиткой. Бумажная изоляция пропитывается мастикой с маслоканифольными или синтетическими, не стекающими составами повышенной вязкости. Кабели с не стекающими составами могут прокладываться с разностью уровней до 300 м. При этом не происходит стекания пропитывающего состава в нижнюю часть кабеля, а в верхней части образование обеднено – пропитанной изоляции.

Недостаток кабелей с вязкой пропиткой – это образование в их изоляции газовых включений. Причина – циклические нагревы и остывание при изменении нагрузки. После нескольких циклов между оболочкой и изоляцией образуются пустоты, которые заполняются газами, выделяющимися из изоляции. Наличие газовых включений снижает длительную электрическую прочность изоляции. Поэтому в кабелях с вязкой пропиткой рабочие напряженности имеют невысокие значения. Такие кабели выпускают с 1, 2, 3 и 4 жилами. Сечение трехжильного кабеля с поясной изоляцией и с секторными жилами показано на (рис. 1).

Рис. 1. Трехжильный кабель с поясной изоляцией и секторными жилами:

1 – жила; 2 – фазная изоляция; 3– поясная изо­ляция; 4 – наполнитель; 5 – оболочка; 6 – по­душка под броней из пряжи, пропитанной биту­мом; 7 – броня из стальных лент; 8 – наружный защитный покров

Для уменьшения наружного диаметра кабеля жилам придается не круглая, а секторная форма. Изоляция состоит из двух частей – фазной и поясной. Таким образом между жилами кабеля находится двойная фазная изоляция, рассчитанная на линейное напряжение, а между каждой жилой и оболочкой – фазная и поясная.

Для напряжений 110…220 кВ промышленной частоты используются маслонаполненные кабели. Такой кабель изготавливается одножильным. В этих кабелях ленточная бумажная изоляция пропитывается маловязким маслом, которое может перемещаться внутри жилы вдоль кабеля и находиться под избыточны давлением. Благодаря этому в изоляции не возникают газовые включения при циклических изменениях температуры. Длительная электрическая прочность такого кабеля повышается в три раза и более по сравнению с БМИ, пропитанной вязкими составами. Для поддержания давления в указанных кабелях при их эксплуатации на КЛ устанавливаются баки давления через каждые 1…2,5 км (рис. 2).

Рис. 2. Схема устройства бака давления:

1 – корпус бака; 2 – упругие элементы, заполненные воздухом; 3 – дегазированное масло; 4 – манометр; 5 – штуцер для присоединения бака к кабелю

По давлению маслонаполненные кабели делятся на кабели низкого (до 0,2 МПа), среднего (0,4…0,5 МПа) и высокого (0,8…1,6 МПа) давления. С увеличением давления масла электрическая прочность растет. Толщина изоляции у этих кабелей на напряжение 110 кВ в зависимости от сечения жилы находится в пределах 9…11 мм, а у кабелей 220 кВ – в пределах 16…20 мм. На рис. 3 показана конструкция маслонаполненного кабеля среднего давления.

В маслонаполненных кабелях на U = 110…220 кВ особое внимание уделяется регулированию электрических полей. Жилы экранируются слоями полупроводящей бумаги (для устранения повышения напряженности у кромок провода). Изоляция выполняется градированной.

Рис. 3. Маслонаполнениый кабель среднего давления 220 кВ:

1 – маслопроводящий канал; 2 – жила из фасонных луженых проволок; 3 –экран по жиле и по изоляции из полупроводящей металлизированной бумаги; 4 – изоляция из бумаг разной толщины и плотности; 5 – свинцовая оболочка; 6 – ленты из пластиката; 7 – медные усиливающие ленты; 8 – защитные покровы; 9 – стальные проволоки

При напряжении 110 кВ и выше используются маслонаполненные кабели высокого давления в стальных трубках (рис. 4). В стальном трубопроводе, заполненном маслом под давлением 1,5 МПа помещаются три жилы с изоляцией, пропитанной вязким составом. Изоляция покрыта эластичным, герметически плотным составом (полиэтилен и др.). Изоляция предотвращает контакт с маслом и предохраняет от увлажнения при транспортировке и монтаже. Эластичное покрытие свободно передает изоляции давление масла, заполняющего стальную трубу.

При напряжении до 220 кВ применяются газонаполненные кабели. Электрическая прочность указанного кабеля достигается за счет повышения давления газа (сухой очищенный азот). По конструкции они схожи с маслонаполненным кабелем, но в них используется изоляция с обедненной пропиткой. Электрическая прочность повышается за счет ввода газа в кабель под давлением. У таких кабелей хуже условия охлаждения, что ограничивает рабочие токи.

Рис. 4. Трубопровод с кабелем под давлением масла:

1 – жила; 2 – изоляция; 3 – герметизирующие покровы; 4 – полукруглая проволока; 5 – стальная труба; 6 – масло; 7 – антикоррозийные покровы

42 ВОПРОС

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией общего применения на напряжения 6 и 10 кВ выпускаются в соответствии с ГОСТ 16442-80 одно- и трехжильными с изоляцией жил из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, полиэтилена (ПЭ), самозатухающего ПЭ, вулканизированного ПЭ, вулканизированного самозатухающего ПЭ. На рис. 5.2. изображены конструкции кабелей с ПВХ изоляцией типа АВВГ на напряжение 6 кВ и с ПЭ изоляцией типа АПВГ на напряжение 10 кВ.

Рис. 6.10 – Конструкции кабеля с ПВХ изоляцией марки АВВГ на напряжение 6 кВ (а)и кабеля с ПЭ изоляцией марки АПВГ на напряжение 10 кВ (б).

В соответствии с ТУ 16.К71.025-86, а также ТУ 16.К71.025-96 выпускаются одножильные кабели с круглой или многопроволочной медной или алюминиевой жилой с изоляцией из сшитого полиэтилена. Конструкция одножильного кабеля на напряжение 10 кВ схожа с конструкцией кабелей на напряжения 35 и 110 кВ. Кабели с пластмассовой изоляцией могут использоваться для прокладки ка­бельных трасс с неограниченной разностью их уровней. Кабели на напряжение 6 кВ изготавливают трехжильными. Они имеют сечение от 10 до 240 мм². Жилы кабелей медные или алюминиевые, аналогичные жилам кабелей на 0,66...3 кВ. На жилы накладывается изоляция из ПВХ пластиката толщиной 3,4 мм, либо из ПЭ толщиной 3 мм.

Изолированные жилы скручивают в кабель. Пространство между жилами заполняется ПВХ пластикатом. Поверх конструкции накладывается поясная изоляция общей толщиной не менее 0,9 мм, или намотка пластмассовыми лентами, затем поверх ПЭ поясной изоляции накладывают экран из электропроводящего ПВХ пластиката толщиной не менее 0,2 мм. Кабели всех марок, кроме кабелей в алюминиевой оболочке, поверх электропроводящего экрана имеют металлический экран из двух медных лент толщиной не менее 0,06 мм или алюминиевых лент толщиной не менее 0,1 мм, наложенных с зазором по длине. Поверх экранирующих лент в кабелях с ПЭ изоляцией делают намотку двумя ПЭ лентами толщиной не менее 0,2 мм, в кабелях в с ПВХ изоляцией — двумя ПВХ лентами толщиной 0,2 мм, двумя фторопластовыми лентами толщиной не менее 0,04 мм, одной лентой прорезиненной ткани или крепированной бумаги. Поверх лент накладывается ПВХ или алюминиевая оболочка.

43 ВОПРОС

 

Качество изоляционного слоя кабеля очень сильно влияет на надежность работы электроустановки в целом. Оно может меняться как при изготовлении на заводе, так и во время хранения, транспортировки, монтажа схемы, а, особенно, при ее эксплуатации.

Например, попавшая внутрь изоляции влага при отрицательных температурах замерзнет и изменит свои электропроводящие свойства. Определить ее наличие в этой ситуации весьма проблематично.

Виды проверок

Качеству изоляции уделяется постоянное внимание, которое комплексно реализуется:

· периодическими обязательными проверками обученным персоналом;

· автоматическим отслеживанием специальными приборами контроля во время выполнения постоянного технологического цикла.

Во время оценки кабеля персоналом определяется его механическое состояние и проверяются электрические характеристики.

При внешнем осмотре, который является обязательным во время любой проверки, довольно часто можно увидеть только выведенные для подключения концы кабеля, а остальная его часть скрыта от обзора. Но даже при полном доступе определить качество изоляционного слоя невозможно.

Электрические проверки позволяют выявить все дефекты изоляции, что разрешает сделать вывод о пригодности кабеля к дальнейшей эксплуатации и дать гарантии на его использование. Они по степени сложности подразделяются на:

1. измерения;

2. испытания.

Первый способ применяется для оценки качества в следующих случаях:

· после приобретения до начала укладки в электросхему, чтобы не тратить время на прокладку и последующий демонтаж неисправного кабеля;

· после выполнения монтажных работ для оценки их качества;

· когда закончены испытания. Это позволяет оценить исправность изоляции, подвергшейся действию повышенного напряжения;

· периодически в процессе эксплуатации для контроля сохранности технических характеристик под воздействием рабочих токовых нагрузок или факторов окружающей среды.

Испытания изоляции кабеля проводятся после его монтажа до подключения в работу или периодически при эксплуатации по мере необходимости.

 

 

44 ВОПРОС

 

ВОПРОС

ВОПРОС

Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил (ТПЖ), изоляции, оболочек и защитных покровов. Помимо основных элементов в конструкцию силовых кобелей могут входить экраны, нулевые жилы, жилы защитного заземления и заполнители.

Токопроводящие жилы предназначены для прохождения электрического тока, они бывают основными и нулевыми. Основные жилы применяются для выполнения основной функции кабеля – передачи по ним электроэнергии. Нулевые жилы предназначены для протекания разности токов фаз (полюсов) при неравномерной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источника тока.

Жилы защитного заземления являются вспомогательными жилами кабеля и предназначены для соединения не находящихся под рабочим напряжением металлических частей электроустановки, к которой подключен кабель, с контуром защитного заземления источника тока.

Изоляция представляет собой слой диэлектрика (пропитанной бумаги, пластмассы, резины и т. д.), наложенный на токопроводящую жилу. Служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих жил кабеля по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле).

Экраны используются для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, протекающих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля.

Заполнители предназначены для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля.

Оболочки защищают внутренние элементы кабеля от увлажнения и других внешних воздействий.

Защитные покровы предназначены для защиты оболочки кабеля от внешних воздействий. В зависимости от конструкции кабеля в защитные покровы входят подушка, бронепокров и наружный покров.

ТИПЫ КАБЕЛЕЙ

ВВГ

ВВГ — силовой кабель для электропроводки, обладающий медной сердцевиной, защищенной оболочкой из поливинилхлорида. Общая изоляция жил также сделана из ПВХ. Изделия разных размеров используют для передачи переменного тока напряжением 0,66—1 кВ и частотой 50–60 Гц.

NYM

NYM — это маркировка категории проводника по зарубежным стандартам. Изделия похожи на предыдущий вид, но более прочны, долговечны и качественны, так как требования к их характеристикам и порядку производства – выше.

Основные свойства:

• Жила
• материал изготовления – всегда медь;
• тип — многопроволочные;
• количество — от 2 до 5;
• сечение каждой жилы — от 1,5 до 16 мм².

ВББШв

Обладает особым элементом изоляции — бронью. Она выполняется в виде стальных, свинцовых или алюминиевых лент. Защита предназначена для снижения влияния внешних электромагнитных волн, механических и атмосферных воздействий. Главное свойство продукции — возможность её прокладки в земле без опасности быстрого выхода из строя.

Описанные выше изделия подходят для использования в щадящих условиях окружающей среды. Если на месте прокладки предполагаются механические, химические или атмосферные влияния, следует применять изделия, предназначенные для работы в подобных условиях:

• РКГМ — применим в условиях повышенной вибрации, в диапазоне температур от -60 до +180°С. При +35°С влагонепроницаем. Защищен от микроорганизмов, плесени, лаков, растворителей. Используется в банях, саунах, котельных, промышленных кухнях для монтажа освещения, теплового и профессионального кухонного оборудования.
• ПНСВ — одножильный провод. Устойчив к щелочам, переносит кратковременное погружение в воду. Используется для создания систем «теплый пол».
• ВПП — проводник, устойчивый к перемене давления. Диапазон рабочих температур -40… +80 °C. Применяется в двигателях погружных насосов.

ВОПРОС

ЛАБА

ВОПРОС

В процессе эксплуатации на изоляцию воздействуют различного рода факторы:

А) Рабочее напряжение (минимального и максимального режима системы) действует в течение всего срока эксплуатации изоляции, но не должно превышать 15% для сетей до 220 кВ, 10% для сетей 330 кВ , 5% для сетей 500 кВ и выше.

( пример: 110 кВ наибольшее рабочее напряжение 126 кВ, 220 кВ – 252 кВ, 500 кВ – 525 кВ)

сети с напряжением 3 – 35 кВ имеют изолированную нейтраль, 110 – 1150 кВ заземлённую

Б) Внутренние перенапряжения, возникают при включение и отключение линий и электрооборудования. Аварийных и несимметричных режимах работы, резонансных явлениях. Эти перенапряжения воздействуют сравнительно не долго от сотых долей до 10 с. но их величина превышает номинальное напряжение в несколько раз.

С) Грозовые или атмосферные перенапряжения. Последние возникают в результате удара молнии в электроустановку или в близи неё и воздействуют на изоляцию линии и аппаратов. Время действия очень мало от миллионных долей до сотен миллионных долей секунды, но они имеют амплитудное значение миллион вольт.

Наряду с этим изоляция подвергается температурным и механическим воздействиям, которые ухудшают её электрические и механические свойства.

Длительное воздействие рабочего напряжения, перенапряжения, неблагоприятные атмосферные условия (колебания: давления, температуры, влажности; выпадение осадков, загрязнение) и механические воздействия могут перевести к пробою и перекрытию изоляции, а также к преждевременному старению и выходу и из строя.

ВОПРОС

Силовые кабели предназначены для передачи по ним на расстояние электроэнергии, используемой для питания электрических установок. Они имеют одну или несколько изолированных жил, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров и в необходимых случаях броня.

Силовые кабели имеют основные, общие для всех типов конструктивные элементы – токопроводящие жилы, изоляцию и оболочку. Кроме основных элементов в конструкцию кабеля могут входить защитные покровы, экраны, жилы защитного заземления, заполнители и др.

Токопроводящие жилы являются проводниками электрического тока. Силовые кабели имеют основные и нулевые жилы. Основные жилы используются для передачи электрической энергии, а нулевые - для прохождения разности токов фаз при и неравномерной нагрузке.

Токопроводящие жилы силовых кабелей изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными. По форме жилы выполняют круглыми, секторными или сегментными (см. рис. 1).

Алюминиевые жилы кабелей до 35 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 50-240 мм2 - однопроволочными или многопроволочными, 300-800 мм2 - многопроволочными.

Медные жилы до 16 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 25 - 95 мм2 - однопроволочными или многопроволочными, 120 - 800 мм2 - многопроволочными.

Нулевая жила или жила защитного заземления, как правило, имеет сечение, уменьшенное по сравнению с основными жилами. Она бывает круглой, секторной или треугольной формы и располагается в центре кабеля или между его основными жилами (см. рис. 1).

Жила защитного заземления используется для соединения не находящихся под напряжением металлических частей электроустановки с контуром защитного заземления.

Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Применяется бумажная, резиновая и пластмассовая (поливинилхлоридная и полиэтиленовая) изоляция.

Изоляция, наложенная на жилу кабеля, называется изоляцией жилы, а наложенная поверх изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля, называется поясной изоляцией.

 

Экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.

Заполнители необходимы для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. В качестве заполнителей применяют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.

Оболочки силовых кабелей. Алюминиевая, свинцовая, стальная гофрированная, пластмассовая и резиновая негорючая (найритовая) оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой кислотами, газами и т. п.

Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.

Защитные покровы силовых кабелей. Так как оболочки кабелей могут повреждаться и даже разрушаться от химических и механических воздействий, их покрывают защитными покровами.

Защитные покровы предохраняют оболочки кабеля от внешних воздействий (коррозии, механических повреждений). К ним относятся подушка, бронепокров и наружный покров. В зависимости от конструкции кабеля применяют один, два или три защитных покрова.

 

Для защиты от механических повреждений оболочки кабелей обматывают в зависимости от условий эксплуатации стальной ленточной или проволочной броней. Проволочную броню выполняют из круглых или плоских проволок.

Броня из плоских стальных лент защищает кабели только от механических повреждений. Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия. Эти усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.

Для предохранения брони кабелей от коррозии ее покрывают наружным покровом, выполненным из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом, а в некоторых конструкциях поверх слоев пряжи и битума накладывают выпрессованный поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг.

В шахтах, взрывоопасных и пожароопасных помещениях не допускается применять бронированные кабели обычной конструкции из-за наличия между оболочкой и броней кабеля «подушки» с содержанием горючего битума. В этих случаях должны применяться кабели с негорючей «подушкой» и наружный покров, изготовленный на основе стеклянной пряжи из штапельного стекловолокна.

 

50 ВОПРОС

 

ВОПРОС

ВОПРОС

ВОПРОС

Твердые диэлектрики - это чрезвычайно широкий класс веществ, содержащий вещества с радикально различающимися электрическими, теплофизическими, механическими свойствами.

Например, диэлектрическая проницаемость меняется от значения, незначительно превышающего 1, до более чем 50000, в зависимости от типа диэлектриков: неполярный, полярный, сегнетоэлектрик. В начале курса приводились определения различных типов диэлектриков. Вкратце коснемся этих определений применительно к твердым диэлектрикам.

Неполярный диэлектрик - вещество, содержащее молекулы с преимущественно ковалентной связью.

Полярный диэлектрик - вещество, содержащее дипольные молекулы или группы, или имеющее ионы в составе структуры.

Сегнетоэлектрик - вещество, имеющее в составе области со спонтанной поляризацией.

Механизмы поляризации у них резко различаются:

- чисто электронная поляризация у неполярных диэлектриков типа полиэтилена, полистирола, при этом ε -мала, не более 3, диэлектрические потери тоже малы;

- ионная поляризация у ионных кристаллов типа NaCl или дипольная у полярных диэлектриков типа льда, при этом ε может находиться в пределах от 3-4 до 100, диэлектрические потери могут быть весьма значительны, в особенности на частотах вращения диполей и других резонансных частотах;

- доменная поляризация у сегнетоэлектриков - при этом ε максимальна и может достигать 10000-50000, диэлектрические потери могут быть весьма значительны, в особенности на резонансных частотах и в области повышенных частот.

ВОПРОС

Заряд и разряд конденсатора. Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока (рис. 181, а).

При заряде конденсатора свободные электроны, имеющиеся на одном из его электродов, устремляются к положительному полюсу источника, вследствие чего этот электрод становится положительно заряженным. Электроны с отрицательного полюса источника устремляются ко второму электроду и создают на нем избыток электронов, поэтому он становится отрицательно заряженным. В результате протекания зарядного тока i3 на обоих электродах конденсатора образуются равные, но противоположные по знаку заряды и между ними возникает электрическое поле, создающее между электродами конденсатора определенную разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов станет равной напряжению источника тока, движение электронов в цепи конденсатора, т. е. прохождение по ней тока i3 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.

При отключении от источника (рис. 181,б) конденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую э. д. с. ес. Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником (рис. 181, в), то конденсатор начнет разряжаться. При этом по цепи пойдет ток iр разряда конденсатора. Начнет уменьшаться и разность потенциалов между электродами, т. е. конденсатор будет отдавать накопленную электрическую энергию во внешнюю цепь. В тот момент, когда количество свободных электронов на каждом электроде конденсатора станет одинаковым, электрическое поле между электродами исчезнет и ток станет равным нулю. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Емкость конденсатора. Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд, так же как с увеличением вместимости сосуда или газового баллона увеличивается объем жидкости или газа в нем.

Емкость С конденсатора определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его электродами (приложенному напряжению)U:

C = q / U (69)

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в 1 Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда

Рис. 181. Заряд и разряд конденсатора

в 1 Кл разность потенциалов возрастает на 1 В. В практике преимущественно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой (1 мкФ=10^-6 Ф), пикофарадой (1 пФ = 10^-12 мкФ).

Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды. Различают плоские конденсаторы, электродами которых служат плоские параллельные пластины (рис. 182, а), и цилиндрические (рис. 182,б).

Свойствами конденсатора обладают не только специально изготовленные на заводе устройства, но и любые два проводника, разделенные диэлектриком. Емкость их оказывает существенное влияние на работу электротехнических установок при переменном токе. Например, конденсаторами с определенной емкостью являются два электрических провода, провод и земля (рис. 183, а), жилы электрического кабеля, жилы и металлическая оболочка кабеля (рис. 183,6).

Устройство конденсаторов и их применение в технике. В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными (рис. 184). Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным.

Рис. 182. Плоский (а) и цилиндрический (б) конденсаторы

В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями. Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций.

Всякий конденсатор характеризуется не только значением емкости, но и значением напряжения, которое выдерживает его диэлектрик. При слишком больших напряжениях электроны диэлектрика отрываются от атомов, диэлектрик начинает проводить ток и металлические электроды конденсатора замыкаются накоротко (конденсатор пробивается). Напряжение, при котором это происходит, называют пробивным. Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать неограниченно долгое время, называют рабочим. Оно в несколько раз меньше пробивного.

Конденсаторы широко применяют в системах энергоснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог для улучшения использования электрической энергии при переменном токе. На э. п. с. и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для созда-

Рис. 183. Емкости, образованные проводами воздушной линии (а) и жилами кабеля (б)

Рис. 184. Общие виды применяемых конденсаторов: 1 — слюдяные; 2 — бумажные; 3 — электролитический; 4 — керамический

Рис. 185. Устройство бумажного (а) и электролитического (б) конденсаторов

Рис. 186. Устройство конденсатора переменной емкости

ния симметричного трехфазного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин. В радиотехнике конденсаторы служат для создания высокочастотных электромагнитных колебаний, разделения электрических цепей постоянного и переменного тока и др.

В цепях постоянного тока часто устанавливают электролитические конденсаторы. Их изготовляют из двух скатанных в рулон тонких алюминиевых лент 3 и 5 (рис. 185,б), между которыми проложена бумага 4, пропитанная специальным электролитом (раствор борной кислоты с аммиаком в глицерине). Алюминиевую ленту 3 покрывают тонкой пленкой окиси алюминия; эта пленка образует диэлектрик, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью. Электродами конденсатора служат лента 3, покрытая окисной пленкой, и электролит; вторая лента 5 предназначена лишь для создания электрического контакта с электролитом. Конденсатор помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

При включении электролитического конденсатора в цепь постоянного тока необходимо строго соблюдать полярность его полюсов; электрод, покрытый окисной пленкой, должен быть соединен с положительным полюсом источника тока. При неправильном включении диэлектрик пробивается. По этой причине электролитические конденсаторы нельзя включать в цепи переменного тока. Их нельзя также использовать в устройствах, работающих при высоких напряжениях, так как окисная пленка имеет сравнительно небольшую электрическую прочность.

В радиотехнических устройствах применяют также конденсаторы переменной емкости (рис. 186). Такой конденсатор состоит из двух групп пластин: неподвижных 2 и подвижных 3, разделенных воздушными промежутками. Подвижные пластины могут перемещаться относительно неподвижных; при повороте оси 1 конденсатора изменяется площадь взаимного перекрытия пластин, а следовательно, и емкость конденсатора.

Способы соединения конденсаторов. Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном

Рис. 187. Последовательное (а) и параллельное (б) соединения конденсаторов

Рис. 188. Схема подключения цепи R-C к источнику постоянного тока (а) и кпивые тока и напряжения при переходном процессе (б) кривые

Рис. 189. Схема разряда емкости С на резистор R (а) и кривые тока и напряжения при переходном процессе (б)

Рис. 190. Кривая пилообразного напряжения

соединении нескольких (например, трех), конденсаторов (рис. 187, а) эквивалентная емкость

1 /C_эк = 1 /C₁ + 1 /C₂ + 1 /C₃

эквивалентное емкостное сопротивление

X_Cэк= X_C1 + X_C2 + X_C3

результирующее емкостное сопротивление

C_эк = C₁ + C₂ + C₃

При параллельном соединении конденсаторов (рис. 187,б) их результирующая емкость

1 /X_Cэк = 1 /X_C1 + 1 /X_C2 + 1 /X_C3

Включение и отключение цепей постоянного тока с конденсатором. При подключении цепи R-C к источнику постоянного тока и при разряде конденсатора на резистор также возникает переходный процесс с апериодическим изменением тока i и напряжения u_c При подключении к источнику постоянного тока цепи R-C выключателем В1 (рис. 188,а) происходит заряд конденсатора. В начальный момент зарядный ток I_нач=U /R. Но по мере накопления зарядов на электродах конденсатора напряжение его и с будет возрастать, а ток уменьшаться (рис. 188,б). Если сопротивление R мало, то в начальный момент подключения конденсатора возникает большой екачок тока, значительно превышающий номинальный ток данной цепи. При разряде конденсатора на резистор R (размыкается выключатель В1 на рис. 189, а) напряжение на конденсаторе u_с и ток i постепенно уменьшаются до нуля (рис. 189,б).

Скорость изменения тока i и напряжения ис при переходном процессе отделяется постоянной времени

T = RC

Чем больше R и С, тем медленнее происходит заряд конденсатора.

Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С помощью их получают периодаческие несинусоидальные колебания, называемые релаксационными, и, в частности, пилообразное напряжение, необходимое для работы систем управления тиристорами, осциллографов и других устройств. Для получения пилообразного напряжения (рис. 190) периодически подключают конденсатор к источнику питания, а затем к разрядному резистору. Периоды Т₁ и T₂, соответствующие заряду и разряду конденсатора, определяются постоянными времени цепей заряда Т₃ и разряда Т_р, т. е. сопротивлениями резисторов, включенных в эти цепи.

ВОПРОС

Реферат Арины в группе ВК

ВОПРОС

Вопрос

Внешней изоляцией называются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой является атмосферный воздух, в том числе у поверхности твердого диэлектрика. Электрическая прочность внешней изоляции зависит от атмосферных и других внешних условий. Несмотря на его сравнительно низкую электрическую прочность всего Е_пр=1−30 кВ/см, воздушная изоляция имеет ряд достоинств: малая стоимость, отсутствие старения, способность восстанавливать свои изолирующие свойства после погасания разряда.

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.

Длительная практика создания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, что во многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов, дополняющих друг друга и выполняющих несколько различные функции. Так только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции; обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Высокопрочные газы и жидкие диэлектрики легко заполняют изоляционные промежутки любой конфигурации, в том числе тончайшие зазоры, поры и щели, чем существенно повышают электрическую прочность, особенно длительную.

ВОПРОС

Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.

Для увеличения электрической прочности между электродами применяют экраны, которые способствуют созданию более однородного поля. Применение экранов увеличивает радиус кривизны электродов, что повышает и снижает напряженность поля. Напряжение распределяется

по изоляторам неравномерно. Чем больше изоляторов в гирлянде, тем больше эта неравномерность.

–собственная ёмкость изолятора ( С=50-70 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к земле( С₁=4-5 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к фазному проводу(С=0,5-1 пФ)

Если , то распределение напряжений равномерное.

Если , то распределение напряжений неравномерное.

Если , то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.

Если , то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.

В реальных условиях , то есть максимальное падение напряжения на первом изоляторе от фазы.

При удалении от первого изоляторападение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.

–падение напряжения на i-м изоляторе.

При возникает корона, и именно применение специальной арматуры в виде колец, восмерок и овалов, укрепляемые на концы гирлянды со стороны фазы увеличивает , что приводит к снижению величины на первом изоляторе от фазы.

При дожде распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, так как будет определяться уже сопротивлением утечки. Для правильно выбранного экрана начальное напряжение короны должно быть больше максимального рабочего фазного напряжения.

 

Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения изза увеличения емкости C2.

ВОПРОС

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах. Их можно разделить на стержневые и штыревые.

Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки серии ИО изготовляют для номинальных напряжений от 6 до 35 кВ. Они имеют фарфоровое коническое тело с одним небольшим ребром (рис.4.1,а). Снизу и сверху предусмотрены металлические детали (армировка) для крепления изолятора на основании и крепления проводника на изоляторе. Высота фарфорового тела определяется номинальным напряжением. Диаметр тела и вид армировки определяются минимальной разрушающей нагрузкой: чем больше последняя, тем прочнее должен быть укреплён изолятор на основании. Изоляторы, рассчитанные на значительную механическую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы с отверстиями для болтов, а сверху — металлические колпаки с нарезными отверстиями для крепления шинодержателя и проводника. Элементы арматуры охватывают тело изолятора и соединены с фарфором цементным составом.

а) б)

Рис.4.1 а – опорный стержневой изолятор для внутренней установки серии ИО 10 кВ;

б – опорный стержневой изолятор для наружной установки серии ИОС 110 кВ.

Изоляторы серии ИО изготовляют с минимальной разрушающей нагрузкой от 3,75 до 30 кН.

Опорные стержневые изоляторы для наружной установки серии ИОС (рис.4.1,б ) отличаются от изоляторов описанной выше конструкции более развитыми рёбрами, благодаря которым увеличивается разрядное напряжение под дождём. Их изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 110 кВ. Минимальная разрушающая нагрузка находится в пределах от 3 до 20 кН.

Опорные штыревые изоляторы серии ОНШ также предназначены для наружной установки. Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими рёбрами (крыльями) для защиты от дождя. Длина пути тока утечки по поверхности диэлектрика значительно больше соответствующего пути тока утечки по изолятору, предназначенному для внутренней установки. Изолятор укрепляется на основании с помощью чугунного штыря с фланцем. Для крепления токоведущих частей предусмотрен чугунный колпак с нарезными отверстиями. Штыревые изоляторы изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 35 кВ и минимальной разрушающей нагрузки от 5 до 20 кН. Изолятор, показанный на рис.4.2,а, рассчитан на номинальное напряжение 35 кВ. Штыревые изоляторы 110 — 220 кВ представляют собой колонки из нескольких изоляторов 35 кВ.

а) б)

Рис. б – опорный многоэлементный изолятор (мультикон) 245 кВ; а – опорный штыревой изолятор для наружной установки серии ОНШ 35 кВ.

В Англии, Франции и других странах строят опорно-штыревые изоляторы (рис. 4.2,б), составленные из большого числа фарфоровых элементов 2, соединенных между собой цементной связкой 3, получившие название «мультикон». Вверху изолятора крепится колпак 1, а внизу — металлический фланец. Высота изолятора для напряжения 245 кВ составляет 2300 мм. Такие изоляторы, собранные в одиночные колонки, используются в РУ до 765 кВ. Они обладают малой жёсткостью и в то же время высокой прочностью на изгиб.

ВОПРОС

Потери на корону, потери электроэнергии при её передаче вследствие возникновения коронного разряда (короны). Отличительной особенностью коронного разряда, определяющей его количественные закономерности, является характерная форма взаимодействия ионов, создаваемых в процессе разряда, и электрического поля у коронирующего электрода, например провода линии электропередачи(ЛЭП). Знак заряда ионов, движущихся из зоны ионизации во внешнюю зону, совпадает со знаком заряда на коронирующем проводе, что обычно ведёт к ослаблению поля у провода до некоторой, практически постоянной величины — критической напряжённости (E_kp) — и к соответствующему усилению поля в остальной части пространства (внешней зоне). Эта особенность механизма образования короны обусловливает существенную зависимость от напряжения на проводе как тока коронного разряда, так и П. на к.

Пока нет короны, напряжённость электрического поля у поверхности провода Е_пр прямо пропорциональна напряжению на проводе Uи обратно пропорциональна его радиусу r. Если постепенно повышать U, то соответственно будет возрастать и Е_пр, пока U не достигнет критического значения U_kp, при котором Е_пр = Е_кр — напряжённости возникновения короны. При дальнейшем повышении напряжения Е_прболее не возрастает. Увеличивается интенсивность короны, т. е. возрастает поток ионов от провода и переносимый ими электрический заряд r, приходящийся на единицу объёма внешней зоны. Заряд r возрастает ровно настолько, чтобы ограничить поле у провода практически до Е_кр, но соответственно возросшему напряжению он усиливает поле во внешней зоне Е_{в. з.} за пределами зоны ионизации. В возросшем поле Е_{в. з}. увеличивается скорость движения ионов u, которая пропорциональна Е_{в. з.}. В результате с увеличением Uвозрастают и объёмный заряд ионов и скорость движения этого заряда. Это равнозначно сильному увеличению плотности тока короны j_k = ru. Соответственно возрастает и полный ток короны I_k, текущий от провода в окружающий его воздух (связь I_k с j_k зависит от конфигурации и габаритов электродов). Т. к. произведение тока короны на напряжение равно мощности, теряемой на корону, то сильная зависимость I_kот U определяет ещё более сильную зависимость от U потерь мощности и энергии. Потери мощности Р при коронировании проводов приблизительно пропорциональны произведению U×(U—U_kp), а потери энергии равны Р×Т, где Т — время коронирования.

По физической природе П. на к. — главным образом тепловые, они обусловлены передачей кинетической энергии, запасаемой ионами в электрическом поле, нейтральным молекулам газа в результате их столкновений и повышением скорости молекул и температуры газа. Незначительная часть потерь (доли или единицы %) составляют потери на ионизацию газа, химические реакции в зоне короны (образование озона и окислов азота в воздухе) и высокочастотное излучение в диапазоне 10⁴—10⁷ гц (т. н. радиопомехи от короны).

П. на к. зависят от структуры электрического поля и объёмного заряда ионов. При переменном напряжении корона «горит» лишь часть периода, до тех пор пока не будет достигнут максимум напряжения. При последующем снижении напряжения оставшийся объёмный заряд ионов, пропорциональный максимуму напряжения, «гасит» корону, снижая напряжённость поля на проводе ниже E_kp. Однако и при кратковременном горении короны потери энергии значительны из-за биполярности структуры заряда ионов в поле. В период горения короны создаётся такой заряд — например положит, ионов r+, который не только поддерживает поле у провода равным E_kp, но ещё и компенсирует влияние заряда ионов r^- (усиливающее поле), оставшихся от предыдущего полупериода. По этой причине П. на к. на ЛЭП переменного тока при прочих равных условиях выше, чем на линиях постоянного тока с непрерывно «горящей» короной. Это одно из преимуществ электропередач постоянного тока.

 

ВОПРОС

Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ)

Исходными материалами служат специальные электроизоляционные бумаги и минеральные (нефтяные) масла или синтетические жидкие диэлектрики.

Основу бумажно-пропитанной изоляции составляют слои бумаги. Рулонная бумажно-пропитанная изоляция (ширина рулона до 3,5 м) применяется в секциях силовых конденсаторов и в вводах (проходных изоляторах); ленточная (ширина ленты от 20 до 400 мм) - в конструкциях с электродами относительно сложной конфигурации или большой длины (вводы высших классов напряжения, силовые кабели). Слои ленточной изоляции могут наматываться на электрод внахлест или с зазором между соседними витками. После намотки бумаги изоляция подвергается вакуумной сушке при температуре 100-120°С до остаточного давления 0,1-100 Па. Затем под вакуумом производится пропитка бумаги тщательно дегазированным маслом.

Дефект бумаги в бумажно-пропитанной изоляции ограничен пределами одного слоя и многократно перекрывается другими слоями. Тончайшие зазоры между слоями и большое количество микропор в самой бумаге при вакуумной сушке обеспечивает удаление из изоляции воздуха и влаги, а при пропитке эти зазоры и поры надежно заполняются маслом или другой пропиточной жидкостью.

Конденсаторные и кабельные бумаги имеют однородную структуру и высокую химическую чистоту. Конденсаторные бумаги самые тонкие и чистые. Трансформаторные бумаги используются в вводах, трансформаторах тока и напряжения, а также в элементах продольной изоляции силовых трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов.

Для пропитки бумажной изоляции в силовых маслонаполненных кабелях 110-500 кВ используются маловязкие нефтяныеили синтетические кабельные масла, а в кабелях до 35 кВ - маслонаполненные смеси повышенной вязкости.

В силовых и измерительных трансформаторах и вводах пропитка осуществляется трансформаторным маслом. В силовых конденсаторах применяется конденсаторное масло (нефтяное), хлорированные дифенилы или их заменители, а также касторовое масло (в импульсных конденсаторах).

Нефтяные кабельные и конденсаторные масла более тщательно очищены, чем трансформаторные.

Хлорированные дифенилы, обладая высокой относительной диэлектрической проницаемостью, повышенной стойкостью к воздействию частичных разрядов (ЧР) и негорючестью, токсичны и экологически опасны. Поэтому масштабы их применения резко сокращаются, их заменяют экологически чистыми жидкостями.

Для снижения диэлектрических потерь в силовых конденсаторах используют комбинированную изоляцию, в которой слои бумаги чередуются со слоями полипропиленовой пленки, у которой на порядок меньше чем у непропитанной бумаги. Такая изоляция обладает более высокой электрической прочностью.

Недостатками бумажно-пропитанной изоляции являются невысокая допустимая рабочая температура (не более 90°С) и горючесть.

ВОПРОС

Газонаполненные кабели

По конструктивному исполнению газонаполненные кабели аналогичны маслонаполненным, но повышение электрической прочности изоляции достигается наличием газа под высоким давлением, что позволяет увеличить напряжение иони-зации в бумажной изоляции с обедненной пропиткой. В зависимости от величины избыточного давления газа (азот, фреон, элегаз) различают кабели низкого давления (0,7…1,5 ат), среднего (1,7…3,0 ат) и высокого (10…15 ат). Газонаполненные ка-бели напряжением до 10 и 35 кВ обычно выполняются в общей металлической оболочке со сплошными или секторными уплотненными жилами с экранами из полупроводящих бумаг. Поверх изоляции накладывается слой из металлизиро-ванной перфорированной бумаги и медная перфорированная лента с зазором ме-жду витками. Газ подводится с помощью гибких стальных оцинкованных газо-проницаемых трубок, уложенных в пространство между жилами.

На напряжение 110 кВ и выше применяются кабели в однофазном исполне-нии с центральным каналом.

Газонаполненные кабели используются при прокладке на крутонаклонных трассах и значительно дешевле маслонаполненных кабелей.

Допустимые напряженности в изоляции кабелей низкого давления составляют 2,5 кВ/мм, а в изоляции кабелей среднего давления – 6,5 кВ/мм.

ВОПРОС

СМ. 5 лабу

ВОПРОС

123456Следующая ⇒

Поделиться: