Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Не найдено. Дополните пожалуйста
ВОПРОС Силовые конденсаторы применяют в следующих случаях:
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; rΘ2 — сопротивление обмотки при температуре Θ2, измеренное при испытании; rΘ1 — 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 rX; 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 rX (Ом) вычисляется по формуле Где rА и rПР — 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 rА + rПР — 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____
При выборе изоляции электрооборудования, предназначенного для работы в сетях с изолированной или резонансно - заземленной нейтралью (ином ^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 UФ.н (заземленная нейтраль) и 1,73UФ.н. в сетях с изолированной нейтралью. При отключении ненагруженных трансформаторов кратность ВПН может достигать (3,5 - 4,0)UФ.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 Uраз - 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 Uраз.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; Кг - 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 Кг = 1,2 и для остального оборудования Кг = 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 (Uисп.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 (U1мин.). ГОСТ 1516.1 - 76 устанавливает также испытательное напряжение промышленной частоты, выдерживаемое внешней изоляцией электрооборудования в сухом состоянии (Uсхв - суховыдерживаемое напряжение) и под дождем (Uмв - 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 Рразр - 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 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-11; Просмотров: 216; Нарушение авторского права страницы