книги / Техника высоких напряжений

Н о м и н ал ьн о е н ап р яж ен и е, ДОдейств

Таблица 13-2

Испытательные напряжения промышленной частоты (50 гц) для электрооборудования с нормальной изоляцией (ГОСТ 1516-60)

телей при вы нутом п атр о н е

главным образом внутренними пе­ ренапряжениями.

Следует заметить, что не все электроустановки связаны с воз­ душными сетями и подвергаются воздействию атмосферных перена­ пряжений. Некоторые электроуста­ новки (обычно с номинальным на­ пряжением не более 15 кв), напри­ мер подстанции, работающие на ка­ бельную сеть, полностью огражде­ ны от воздействия атмосферных пе­ ренапряжений. Естественно, требо­ вания к изоляции электрооборудо­ вания таких установок определяют­ ся целиком внутренними перенапря­ жениями. Электрооборудование в этих случаях может иметь облег­ ченную изоляцию, и для него нор­ мируются только испытательные на­ пряжения промышленной частоты (табл. 13-3).

13-2. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАССТОЯНИЯ ПО ВОЗДУХУ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ

При определении изоляционных расстояний по воздуху между токо­ ведущими частями, а также от то­ коведущих до заземленных элемен­ тов распределительного устройства

(РУ) необходимо руководствовать­ ся приведенными в табл. 13-1 и 13-2 испытательными напряжениями, установленными для электрообору­ дования, при этом для РУ напря­ жением до 220 кв за основу нужно принимать импульсные испытатель­ ные напряжения, а для РУ 330 и 500 кв — испытательные напряже­ ния промышленной частоты. Опре­ деление необходимой длины воз­ душных промежутков производится по экспериментальным кривым раз­ рядных напряжений для промежут­ ков с типовыми электродами: стер­ жень— стержень или стержень — плоскость. При большом расстоя­ нии между электродами в неодно­ родном поле разрядные напряже­ ния мало зависят от формы элек­ тродов, и с достаточной точностью можно судить об электрической прочности любого воздушного про­ межутка, зная разрядные напряже­ ния типовых промежутков.

Поскольку ошиновка РУ весьма протяженна и вероятность пробоя воздушных промежутков при такой протяженности ошиновки повышает­ ся, вводится определенный коэффи­ циент запаса. Изоляционные рас­ стояния между фазами принимают­ ся на 10% больше, чем между фа­

зой и землей. Если ошиновка гиб­ кая, то изоляционные расстояния должны быть увеличены с учетом возможных сближений проводов в пролете под действием ветра или изменений температуры.

в тех местах, где это необходимо, должны быть увеличены. Минималь­ ные расстояния от неогражденных токоведущих частей до земли уве­ личиваются на 270 см, при этом расстояние от нижней кромки фар­ фора изоляторов до земли должно быть не меньше 250 см. Минималь­ ные расстояния между токоведущи­ ми частями и ограждениями, зда­ ниями или сооружениями увеличи­ ваются на 200 см. Минимальные расстояния от токоведущих частей до транспортируемого оборудова­ ния увеличиваются на 75 см.

Минимальные изоляционные рас­ стояния в свету для открытых РУ 3—500 /се, утвержденные Союзглавэнерго (Решение № Э-17/60), при­ ведены в табл. 13-4.

Таблица 13-4

Минимальные изоляционные расстояния в свету, м м ,

от токоведущих частей до различных элементов распределительных устройств подстанций 3—500 кз

ны пути утечки, т. е. наикратчай­ шего расстояния между электрода­ ми по поверхности изолятора. При

характеризующим способность изо­

зуемая в районах, удаленных от ис­ точников загрязнения (химических

иметаллургических заводов, морей

ит. д.), имеет отношение длин пу­ ти утечки к наибольшему линейно-

Рис. 14-1. Подвесные изоляторы для райо­ нов с загрязненной атмосферой.

а — д л я о ттяж н ы х ги р л ян д ; б и в — д л я п о д вес ­ ны х ги р л ян д .

му рабочему напряжению не менее 1,5 см!кв. Для установок, подверга­ ющихся загрязнению, такая изоля­ ция оказывается непригодной. В этих случаях применяется уси­ ленная грязестойкая изоляция, име­ ющая отношение длины пути утеч­ ки к наибольшему рабочему напря­ жению не менее 2,25 см/кв. В боль­

В редких особо тяжелых случаях загрязнения осадками, дающими высокие поверхностные проводимо­ сти, приходится применять более частую обтирку или обмывку изо­ ляторов, делать закрытые подстан­ ции или мириться с некоторым ко­

то применением специальных изоля­ торов с повышенной длиной пути утечки или же, £сл,и речь идет о гир­ ляндах или колонках изоляторов, увеличением числа элементов.

На рис. 14-1 показаны подвес­ ные изоляторы для загрязняемых районов. Изолятор по рис. 14-1,а нашел широкое распространение для натяжных гирлянд. Он имеет повышенную длину пути утечки, и, кроме того, все его поверхности лег­ ко доступны очищающему действию дождя и ветра. Для подвесных гир­ лянд применяются изоляторы рис. 14-1,6, в. У первого из них реб­ ра расположены на наружной по­ верхности и благодаря этому хоро­

сильным развитием ребер на ниж­ ней поверхности тарелки.

Аналогично развивается поверх­ ность и увеличивается длина пути утечки у штыревых опорных изоля­ торов для загрязняемых районов (рис. 14-2).

Эффективность применения спе­ циальных изоляторов иллюстриру­ ется рис. 14-3, При одинаковой сте-

Существенная особен­ ность развития разряда по чистой и сухой по­ верхности изоляторов при постоянном напряжении заключается в малой за­ висимости разрядного на­ пряжения от поверхност­ ной емкости. Поэтому напряжение перекрытия изоляторов, величина по­ верхностной емкости у ко­ торых большая, при по­ стоянном напряжении вы­ ше, чем при переменном.

Разрядное напряже­ ние гирлянд из подвес­ ных изоляторов при по­ стоянном напряжении

Рис. 15-2. Соотношение между величинами мокрораз­ рядного напряжения при постоянном и переменном на­ пряжении при разной форме изоляторов.

диэлектриков в масле: покрытие, изолирование и перегородки (барь­ еры).

Покрытием называется относи­ тельно тонкий (не более 1—2 мм) слой из твердого изоляционного ма­ териала (обычно это бумага или изоляционный лак), плотно облега­ ющий металл электрода и не изме­ няющий существенно напряженно­ сти электрического поля в его ок­ рестности. Это мероприятие являет­ ся весьма эффективным при про­ мышленной частоте, особенно в том случае, когда масло загрязнено во­ локнами и влагой. Влияние покры­ тия иллюстрируется кривыми рис. 16-1, полученными в масле по­ ниженной электрической прочности. Из кривых следует, что покрытие особенно эффективно при слабой не однородности поля (малое расстоя­ ние между электродами), когда уве­ личение пробивного напряжения за счет покрытия достигает 50% и бо­ лее. Благоприятное влияние покры­ тия электродов связано с резким уменьшением вероятности образова­ ния устойчивых проводящих мости­ ков, так как проводящие частицы не удерживаются на поверхности покрытого диэлектриком электрода.

Изолирование отличается от по­ крытия значительно большей тол­ щиной слоя диэлектрика (до десят­ ков миллиметров), наличие которо­ го существенно уменьшает напря­ женность поля в окрестности элек­ трода. В противоположность покры­ тию изолирование целесообразно применять в сильно неоднородных полях, где эта мера способствует выравниванию распределения элек­ трического поля. С изолированием электродов мы уже встречались в гл. 12.

Барьеры в трансформаторах вы­ полняются из электрокартона, из­ делий из бакелизированной бумаги или ткани а виде досок, цилиндров, трубок, шайб и других фасонных де­ талей. Барьеры применяются как в слабонеоднородных, так и в рез­ конеоднородных полях, однако их роль при этом различна.

действ

Рис. 16-1. Влияние покрытия электродов тонким слоем диэлектрика при 50 гц. Элек­

троды — параллельные цилиндры.

нБ о р и со гл е б ск о м у ).

Врезконеоднородном поле пе­ регородки из твердого диэлектрика

вмасле играют такую же роль, как рассмотренные в гл. 4 барьеры в га­ зовом промежутке, поэтому их сле­ дует помещать в области с макси­ мальной напряженностью поля. Из

кривых рис. 16-2 видно, что тонкие барьеры в масле при 50 гц увеличи­ вают пробивное напряжение в 2 и более раз, т. е. приблизительно так же, как и в воздухе. Однако при наличии барьера ионизация в обла­ сти наибольших напряженностей поля возникает при напряжениях значительно ниже пробивного. Дли­ тельное существование ионизации недопустимо, так как она не только разлагает масло, но приводит и к постепенному разрушению барьера. Поэтому этот метод может приме­ няться только для повышения про­ бивных напряжений при кратковре­ менных воздействиях (перенапря­ жениях).

На рис., 16-2 приведены данные, относящиеся к плоским барьерам, которые обеспечивают наибольшее выравнивание поля между барье-

Рис. 16-2. Влияние тонких плоских барье­ ров на пробивное напряжение масла в рез­ ко неоднородном поле при 50 гц. Барьер—лист из электрокартона толщиной 2,5 мм. Проч­ ность масла по нормам 18 квАСй с т в / 2 ,5 мм

(по Панову и Борисоглебскому),

ром и плоскостью. Такой барьер должен иметь большие размеры, чтобы предотвратить разряд через край барьера. В реальных конст­ рукциях трансформаторов из-за стремления ограничить размеры изоляции приходится применять барьеры фасонной формы, которые в меньшей степени выравнивают поле. Для того чтобы при этом со­ хранилась достаточно высокая элек­ трическая прочность, при наиболь­ ших номинальных напряжениях устанавливается несколько барье­ ров.

В сравнительно однородных по­ лях барьеры в основном выполня­ ют другую функцию, препятствуя образованию проводящих мостикоз в масле. Поэтому в чистом масле влияние барьеров относительно не­ велико, но при появлении в масле волокнистых примесей, с которыми в эксплуатации всегда необходимо считаться, защитное действие барь­ еров значительно возрастает. Уве­ личение минимального пробивного напряжения за счет применения барьера в слабонеоднородном поле иллюстрируется кривыми рис. 16-3.

Все сказанное выше относится к тонким барьерам, толщина кото­ рых значительно меньше промежут­ ков в масле. Если толщина барье­ ров делается соизхмеримой с масля­ ными промежутками, их влияние может оказаться отрицательным вследствие возрастания напряжен­ ности электрического поля в масле,, имеющем меньшую диэлектриче­ скую проницаемость по сравнению,

ствердыми диэлектриками. Вместе

стем барьеры нельзя делать слиш­ ком тонкими, прежде всего из со­ ображений механической прочно­ сти. Кроме того, при образовании проводящих мостиков, даже если, они существуют только короткое время, большая часть напряжения прикладывается к барьерам, кото­ рые должны иметь достаточно