книги / Техника высоких напряжений
..pdfк индуктивности |
короткого |
замы |
|
|
|
|
|
|
||||||
кания. |
|
16-9 приведены получен |
|
|
|
|
|
|
||||||
В табл. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ные |
экспериментально |
периоды |
|
|
|
|
|
|
||||||
первой |
гармоники собственных |
ко |
|
|
|
|
|
|
||||||
лебаний |
обмоток |
некоторых |
отече |
|
|
|
|
|
|
|||||
ственных |
трансформаторов. |
|
Как |
|
|
|
|
|
|
|||||
видно из таблицы, периоды колеба |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ний растут с увеличением напряже |
Рис. 16-17. Воздействие напря |
|
||||||||||||
ния и уменьшаются при увеличении |
жения на две фазы трехфазно |
|
||||||||||||
мощности. Для одного и того же |
|
го трансформатора. |
|
|
||||||||||
трансформатора |
период |
колебаний |
|
|
|
|
|
|
||||||
при |
изолированной |
нейтрали |
при |
случае мы получаем как бы транс |
||||||||||
близительно в 1,5 раза больше, чем |
форматор |
с удлиненной |
неоднород |
|||||||||||
при заземленной |
нейтрали. |
|
пе |
ной обмоткой, конец которой зазем |
||||||||||
Для |
иллюстрации |
характера |
лен. Начальное и конечное распре |
|||||||||||
реходного |
процесса |
в |
обмотке |
деления |
напряжения |
для |
такого |
|||||||
трансформатора на рис. 16-16,а и б |
трансформатора |
показаны |
на |
|||||||||||
приведены |
кривые |
распределения |
рис. 16-18,а, из которого видно, что |
|||||||||||
напряжения по обмотке в различ |
максимальные потенциалы |
в |
этом |
|||||||||||
ные моменты времени. |
|
|
|
случае |
получаются |
значительно |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
меньше, чем в случае воздействия |
|||||
|
г) |
Особенности переходных |
|
напряжения одновременно |
на |
три |
||||||||
|
процессов в трехфазных |
|
|
фазы. Аналогичные кривые для воз |
||||||||||
|
|
трансформаторах |
|
|
действия |
волны |
напряжения |
на |
||||||
До сих пор мы рассматривали процессы в одной фазе трансфор матора, совершенно не учитывая наличия других фаз. Для транс форматоров с заземленной ней тралью такой подход вполне зако номерен, так как процессы в от дельных фазах происходят незави симо друг от друга, ибо поток в сердечнике отсутствует. Для трансформаторов с изолированной нейтралью полученные выше ре зультаты также справедливы, -если все три фазы одновременно вклю чаются на одно и то же напря жение.
Если же хотя бы одна фаза трансформатора с изолированной •нейтралью не включена на им пульсное напряжение, то перена пряжения на -главной изоляции об мотки оказываются существенно меньшими. Действительно, свобод ная фаза подключена к проводу линии передачи, благодаря чему напряжение в начале этой обмотки принудительно удерживается близ ким к нулю. Приближенно начало этой обмотки может считаться за земленным (рис, 16-17).. В этом
а)
1Ш !Ь0Л Л Л Л Л Л Л Л Л /,-и^ —
Ц л / w w w J ^
б)
Рис. 16-18. Распределение напряжения в трехфазном трансформаторе при воздей
ствии волны |
на две фазы (а) и |
одну |
|
фазу (б). |
|
/ — н ач ал ь н о е |
р асп р ед ел ен и е; 2 — кон ечн ое р а с |
|
п р ед ел ен и е; 3 — о ги б а ю щ а я м ак си м ал ь н ы х |
п отен |
|
|
ц и ал о в . |
|
одну |
фазу приведены на рис. 16-18,6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Из |
этих |
примеров |
видно, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
трехфазное |
воздействие для транс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
форматоров |
с |
изолированной |
ней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тралью |
является |
наиболее неблаго |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
приятным. Хотя этот случай в экс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
плуатации встречается |
весьма |
ред |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ко, в целях большей надежности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
предпочитают его принимать в ка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
честве |
расчетного. Таким |
образом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
полученные |
нами |
результаты |
для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
однофазных |
трансформаторов |
сле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
дует считать справедливыми и для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
трехфазных |
трансформаторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
д) |
|
Переходные |
процессы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в |
обмотках автотрансформаторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
На |
рис. |
16-19 показано распо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ложение |
обмоток |
|
автотрансформа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тора, |
в |
котором |
осуществлен |
ввод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в середину обмотки высшего на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
пряжения. При |
воздействии напря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
жения со стороны ввода высокого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
напряжения (точка В) и разомкну |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
том |
вводе |
среднего |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(точка С) колебания в автотранс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
форматоре |
развиваются |
точно |
так |
Рис. 16-20. Распределение |
напряжения |
||||||||||||||
же, как и в трансформаторе с за |
в обмотках автотрансформатора при воз |
||||||||||||||||||
земленной нейтралью (рис. 16-20,а). |
действии волны со стороны обмотки высо |
||||||||||||||||||
При |
воздействии |
импульсной |
кого (а) |
и среднего (б) |
напряжения. Коэф |
||||||||||||||
волны со стороны обмотки среднего |
|
фициент |
трансформации k =2. |
|
|||||||||||||||
/ — н ач ал ь н о е |
р а сп р е д е л е н и е ; |
2 — к он еч н ое |
р а с |
||||||||||||||||
напряжения |
(точка |
С) |
и разомкну |
п р ед ел ен и е; 3 — о ги б а ю щ а я |
м ак си м ал ь н ы х п о тен |
||||||||||||||
той обмотки ВН процессы развива |
|
|
|
|
ц и ал о в . |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ются несколько по-иному. Началь |
напряжение, |
равное |
U0, как |
для |
|||||||||||||||
ное и конечное распределения на |
|||||||||||||||||||
пряжения |
вдоль |
обмотки |
СН |
трансформаторов с |
|
изолированной |
|||||||||||||
(рис. |
16-20,6) |
|
характерны |
для |
нейтралью. Но поскольку в обмот |
||||||||||||||
трансформаторов |
|
с |
заземленной |
ке СН проходит ток принужденного |
|||||||||||||||
нейтралью. Приложенное |
напряже |
режима и обе обмотки магнитно |
|||||||||||||||||
ние будет стремиться создать в ра |
связаны друг с другом, в обмотке |
||||||||||||||||||
зомкнутой обмотке |
ВН |
одинаковое |
ВН |
будет .наводиться дополнитель |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ное |
напряжение, равное |
(k—1) U0, |
||||||
|
|
|
|
У / / / / / / / / / / Л |
|
|
|
где |
k — коэффициент |
трансформа |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ции. На рис. 16-20 приведено конеч |
||||||||||||
|
|
|
|
А |
' |
±>гх |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ное распределение |
напряжения для |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ВИ |
|
|
характерного |
для |
автотрансформа |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
торов |
k = 2. |
Из |
кривых видно, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
1“ |
? |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что |
|
максимальное |
напряжение |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в точке А |
теоретически |
может |
до |
|||||
|
|
|
|
//7777777? 77% |
|
|
|
стигнуть 4 UQ. Однако |
непосредст |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
венные |
измерения |
показывают, |
что |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
сньс |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
это |
напряжение |
|
не |
превосхо |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Рис. 16-19. Расположение обмо |
|
дит 3 U0, что прежде |
всего вызвано |
|||||||||||||||
|
|
ток в |
! |
|
|
|
|
|
затуханием |
|
свободных |
колебаний. |
|||||||
|
|
|
|
автотрансформаторе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
16-4. |
ВНУТРЕННЯЯ ЗАЩИТА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ТРАНСФОРМАТОРОВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Основной |
причиной |
перенапря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
жений как на главной, так и на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
продольной |
изоляции |
трансформа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
торов |
является |
|
неблагоприятный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
характер |
первоначального распре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
деления |
|
напряжения вдоль |
обмот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ки. Поэтому для улучшения усло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
вий |
работы |
изоляции |
необходимо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
с помощью |
искусственных |
меро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
приятий |
|
сделать |
первоначальное |
|
|
а) |
|
|
|
б) |
|
|
|||||||||
распределение |
напряжения |
как |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Рис. |
16-21. Основные схемы вы |
|
||||||||||||||||||
можно более равномерным. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Возможны два |
основных |
спосо |
|
равнивания |
распределения |
на |
|
||||||||||||||
|
пряжения вдоль катушечной об |
||||||||||||||||||||
ба |
выравнивания |
распределения |
|
|
мотки |
трансформатора, |
|
|
|||||||||||||
напряжения |
вдоль |
обмотки, |
пока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
занные на рис. 16-21,а |
и б. В схеме |
пределение |
напряжения |
между ка |
|||||||||||||||||
16-21,а для выравнивания распре |
|||||||||||||||||||||
деления |
|
напряжения |
применяются |
тушками в начальной части обмот |
|||||||||||||||||
дополнительные |
емкости |
Сэ |
между |
ки (рис. 16-22). |
|
А. В. Панова |
|||||||||||||||
отдельными точками обмотки и ее |
По предложению |
||||||||||||||||||||
началом. Такая схема может быть, |
(ВЭИ) |
Московский |
электрозавод |
||||||||||||||||||
например, осуществлена с помощью |
разработал |
|
конструкцию |
встроен |
|||||||||||||||||
экрана, |
|
окружающего |
обмотку |
и |
ных |
в |
обмотку |
дополнительных |
|||||||||||||
присоединенного к выводу высокого |
экранов (рис. 16-23), которые зна |
||||||||||||||||||||
напряжения. |
В |
схеме |
рис. |
16-21,6 |
чительно |
увеличивают |
продольные |
||||||||||||||
выравнивание |
распределения |
на |
емкости и, таким образом, в весь |
||||||||||||||||||
пряжения осуществляется |
включе |
ма |
оригинальной |
форме |
осущест |
||||||||||||||||
нием емкостей |
АК |
параллельно |
вляют идеи второго метода регули |
||||||||||||||||||
продольным |
емкостям |
обмотки. |
|
рования |
напряжения. |
|
|
|
емко |
||||||||||||
Можно показать, что для обес |
Увеличение |
продольных |
|||||||||||||||||||
печения |
|
равномерного |
распределе |
стей может быть также достигнуто |
|||||||||||||||||
ния |
напряжения |
вдоль |
емкостной |
путем применения |
слоевой |
цилин |
|||||||||||||||
цепочки Сэ и АК должны умень |
дрической |
обмотки. |
Однако |
слое |
|||||||||||||||||
шаться от начала к концу обмотки |
вые |
обмотки |
затрудняют организа |
||||||||||||||||||
по следующим законам: |
|
|
|
цию |
эффективного |
охлаждения об- |
|||||||||||||||
С^— 1 ___1. |
Ем костное |
|
Сх
ДК _(1—хУ
(16-15)
С ~ |
2 |
В современных трансформато рах с номинальным напряжением ПО кв и выше всегда применяются те или иные средства выравнива ния распределения напряжения. В трансформаторах 110 кв приме няются емкостные кольца, выравни вающие распределение напряжения между витками первой катушки. В трансформаторах более высокого напряжения, помимо этого приме няются дополнительные экранирую щие кольца, выравнивающие рас-
Рис. 16-22. Схема частичной компенсации трансформаторов 154 кв Московского электроза
вода. Емкостное плоское коль цо и семь экранирующих об мотку колец.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16-5. |
|
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ |
И |
ИСПЫТАНИЯ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИЗОЛЯЦИИ |
ТРАНСФОРМАТОРОВ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
В |
§ |
16-3 |
волновые |
|
процессы |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обмотках |
|
трансформаторов |
рас |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сматривались |
только |
при |
воздейст |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вии |
бесконечно |
длинной |
|
прямо |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
угольной волны |
напряжения. В экс |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плуатации |
на |
изоляцию |
действуют |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
импульсные волны конечной длины, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обладающие |
конечной |
скоростью |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нарастания |
|
напряжения |
на фронте. |
||||||||||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
Так как длина |
стандартной |
волны |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равна 40 мксек, а |
период |
первой |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Рис. 16-23. Конструктив |
|
|
гармоники |
|
собственных |
колебаний |
||||||||||||||||
|
ная схема внутренней за |
|
|
имеет порядок 50 мксек и |
больше, |
||||||||||||||||||
|
щиты |
конденсаторами, |
|
|
|
колебания |
|
в обмотке |
развиваются |
||||||||||||||
|
|
встроенными в об |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
мотку. |
|
|
|
|
|
не |
полностью |
и максимальные |
на |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пряжения |
будут |
несколько |
ниже, |
||||||||||
мотки циркулирующим маслом, |
по |
чем при бесконечно .длинной волне. |
|||||||||||||||||||||
|
Напряжения на продольной изо |
||||||||||||||||||||||
этому в отечественном трансформа- |
ляции трансформаторов очень силь |
||||||||||||||||||||||
торостроении |
применяются |
при |
на |
но зависят от скорости |
нарастания |
||||||||||||||||||
пряжениях до 35 кв. |
|
методы |
регу |
напряжения, т. е. от длины фронта. |
|||||||||||||||||||
Все |
применяемые |
При |
больших |
длинах |
фронта |
ин |
|||||||||||||||||
лирования |
не обеспечивают |
полно |
дуктивности обмотки |
к моменту ма |
|||||||||||||||||||
го выравнивания |
распределения |
ксимума уже пропускают ток, суще |
|||||||||||||||||||||
напряжения, |
но |
уменьшают |
пере |
ственно |
выравнивая распределение |
||||||||||||||||||
напряжения |
на |
продольной |
изоля |
напряжения. |
Однако |
|
наибольшие |
||||||||||||||||
ции в несколько раз и сильно огра |
напряжения |
на |
продольной |
изоля |
|||||||||||||||||||
ничивают |
амплитуды |
собственных |
ции имеют место не при стандарт |
||||||||||||||||||||
колебаний |
обмотки. |
|
|
|
|
|
ной волне, а при срезанных волнах. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хотя |
на |
подстанциях |
принимаются |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
все меры защиты оборудования от |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
атмосферных |
перенапряжений, |
все |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гда |
возможны |
пробои |
изоляции |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
непосредственной |
близости |
от |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
(рис. |
|
16-25,а). |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В этом случае на трансформатор |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воздействует |
срезанная |
волна |
на |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пряжения, |
типичная форма |
которой |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
показана на рис. 16-25,6. Характер |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изменения |
напряжения |
после |
про |
||||||||||
Рис. 16-24. Начальные распределения потен |
боя |
связан |
с |
колебательным |
про |
||||||||||||||||||
цессом |
в |
|
контуре, |
состоящем |
из |
||||||||||||||||||
циалов в обмотках трансформаторов. |
|
||||||||||||||||||||||
1 — тр ан с ф о р м ато р |
ОМТГ-20000/220, им ею щ ий |
в н у |
емкрсти |
трансформатора |
и |
индук |
|||||||||||||||||
тренн ю ю |
защ и ту ; |
2 — то т ж е |
тр ан сф о р м ато р , но |
тивности |
соединительных |
проводов. |
|||||||||||||||||
|
б ез вн утрен н ей |
защ и ты . |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как видно, в момент среза происхо |
|||||||||||||
В |
качестве |
иллюстрации |
на |
дит |
резкое |
|
изменение |
напряжения |
|||||||||||||||
на |
величину, |
которая |
с |
учетом |
|||||||||||||||||||
рис. 16-24 приведены кривые на |
затухания |
|
колебаний |
примерно в |
|||||||||||||||||||
чального |
распределения |
напряже |
1,6 |
раза |
|
превышает |
напряжение |
||||||||||||||||
ния в обмотках двух трансформато |
в момент среза. Измерения пока |
||||||||||||||||||||||
ров, один из которых имеет емкост |
зывают, что при срезанных волнах |
||||||||||||||||||||||
ную защиту. |
|
|
|
|
|
|
|
перенапряжения на продольной изо- |
|||||||||||||||
Рис. 16-25. Образование сре занной волны на зажимах трансформатора.
ляции могут быть в несколько раз больше, чем при полной волне. Поэтому испытания срезанной вол ной для трансформаторов являются обязательными.
На рис. 16-26 приведена средняя кривая зависимости пробивного на пряжения маслобарьерной изоляции от времени воздействия, при по строении которой за единицу приня то испытательное напряжение про мышленной частоты, соответствую щее длительности 1 мин. Для раз личных конструкций трансформато ров кривые могут несколько отли чаться от приведенной на рис. 16-26, но характер зависимости остается неизменным.
При малом времени воздействия 10“6—10“5 сек (импульсы) имеет место чисто электрический пробой, закономерности которого сходны с пробоем газов. В третьей области
основное значение имеют |
электро |
механические процессы, |
связанные |
с образованием проводящих мости |
|
ков, ориентация и перемещение ко торых требуют определенного вре мени. В четвертой области, харак теризующейся весьма медленным изменением электрической прочно сти, происходит постепенное старе ние изоляции, связанное с иониза цией воздушных включений, хими ческим разложением масла и дру гими процессами.
Как видно из рис. 16-26, коэф фициент импульса трансформатор ной изоляции несколько больше двух, что соответствует приведенно му в гл. 13 (см. табл. 13-1 и 13-2) соотношению между импульсным испытательным напряжением и ис пытательным напряжением про мышленной частоты.
Испытание изоляции трансфор матора напряжением промышлен ной частоты осуществляется путем плавного повышения напряжения от нуля до и ИСи с последующей вы держкой в течение 1 мин. Транс форматор считается выдержавшим испытание, если не произошло пол ного пробоя. Изоляция может испы тываться как с помощью посторон него источника напряжения, так и путем использования напряжения, индуктируемого в обмотке высокого напряжения испытуемого трансфор матора. В последнем случае, в свя зи с тем, что на обмотку низкого напряжения приходится подавать напряжение, примерно в 2 ;раза пре вышающее номинальное, допускает ся испытание повышенной частотой порядка 100 гц. При увеличении ча стоты и напряжения в 2 раза индук ция в сердечнике остается неизмен ной.
При импульсных испытаниях мощных трансформаторов возни кают трудности обеспечения стан дартной длины волны, для получе ния которой требуются чрезмерные емкости генераторов импульсных напряжений. Поэтому иногда допу-
L
?Тмин
I ■-
I
I
1I I I
1-Я où |
1 облс1СЛ7Ь |
i |
з' |
я об,;пасть !б-я 0\бл. |
|
|
Т' |
1 t
Ю'6 /О'5 /0‘* 10~3 Ю'2 1Û4 О То7 W* Ю3сек
Рис. 16-26. Вольт-секундная характеристика маслобарьерной изоляции в широком диа пазоне времени. Пунктиром показана не обследованная область (по Панову).
скаются испытания волнами напря |
го трансформатора |
данного |
типа. |
||||||||
жения с пониженной длиной. |
им |
Междувитковые |
и |
междукатушеч- |
|||||||
Серьезной |
проблемой при |
ные замыкания приводят к измене |
|||||||||
пульсных |
испытаниях |
является об |
нию характера |
осциллограммы, |
по |
||||||
наружение частичных |
пробоев |
изо |
которому часто |
удается |
не только |
||||||
ляции, которые могут быть между |
установить факт |
повреждения, |
ной |
||||||||
витками |
или |
между |
катушками. |
определить |
его |
место. |
Последнее |
||||
Наиболее |
распространенным |
мето |
чрезвычайно |
важно, |
так как |
по |
|||||
дом контроля является осциллогра- |
вреждения при импульсных испыта |
||||||||||
фирование тока в нейтрали и срав |
ниях носят |
характер |
небольших |
||||||||
нение полученных |
осциллограмм |
проколов изоляции и с трудом |
об |
||||||||
с типовыми, снятыми для исправно |
наруживаются |
внешним |
осмотром. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ГЛАВА |
СЕМНАДЦАТАЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
ИЗОЛЯЦИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН ВЫСОКОГО |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
НАПРЯЖЕНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
17-1. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯЦИИ |
|
в меди |
применяются |
|
параллельные |
|||||||||||||||
И |
ЕЕ ТИПОВАЯ |
КОНСТРУКЦИЯ |
|
проводники. В соответствии с этим |
||||||||||||||||
Обмотка |
каждой |
фазы |
статора |
изоляция статорных |
|
обмоток |
вра |
|||||||||||||
вращающейся |
машины |
состоит |
из |
щающихся |
машин |
подразделяется |
||||||||||||||
нескольких |
соединенных |
последова |
на |
следующие |
части |
(рис. |
17-1): |
|||||||||||||
тельно катушек, |
соответственным |
а) |
изоляция |
между параллельными |
||||||||||||||||
образом уложенных в пазы. Число |
проводниками одного витка; б) изо |
|||||||||||||||||||
витков в каждой катушке зависит |
ляция между витками одной катуш |
|||||||||||||||||||
от |
номинального |
напряжения |
и |
ки; в) изоляция относительно кор |
||||||||||||||||
мощности машины, а также скоро |
пуса (главная изоляция); г) изоля |
|||||||||||||||||||
сти |
вращения |
ротора. |
В |
мощных |
ция между слоями, т. е. между уло |
|||||||||||||||
машинах для |
уменьшения |
потерь |
женными в одном и |
|
том |
же |
пазу |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сторонами различных катушек. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В настоящее время крупные син |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
хронные генераторы и двигатели из |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
готовляются в большинстве случаев |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на напряжение 6,3—10,5 кв, наибо |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лее мощные генераторы имеют на |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пряжение до 18 кв. При таких на |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пряжениях катушки |
турбогенерато |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ров |
вполне |
могут выполняться |
о д |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н о б и т о в ы м и , благодаря |
чему |
вит- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ковая изоляция |
исключается. |
На |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
против, |
гидрогенераторы, |
имеющие |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значительно |
меньшие |
скорости вра |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щения, всегда выполняются много- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
витковыми. |
вращающихся |
машин |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изоляция |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в эксплуатации |
непрерывно |
испы |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тывает |
воздействие |
|
|
вибрации |
и |
||||||
|
Рис. 17-1. Изоляция |
об |
|
|
ударных |
механических |
нагрузок |
и |
||||||||||||
|
|
|
поэтому |
должна |
обладать высокой |
|||||||||||||||
|
мотки |
статора |
в пазу. |
|
|
|||||||||||||||
|
7 — м е д ь ; 2 — и зо л я ц и я |
м е ж |
|
|
механической прочностью |
и |
моно |
|||||||||||||
|
д у п ро во д н и кам и ; |
3 — и зо |
|
|
литностью. Существенное |
значение |
||||||||||||||
|
л я ц и я |
м еж д у |
ви тк ам и ; |
4 — |
|
|
||||||||||||||
|
и зо л я ц и я о тн оси тельн о |
к о р |
|
|
имеют температурные |
|
условия |
ра |
||||||||||||
|
п у са |
(г л а в и а я ); 5 — и зо л я |
|
|
боты изоляции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ц и я |
м е ж д у |
сл о ям и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Применяемые |
плотности |
нагру |
рителя клеящего состава из капил |
|||||||||||||||||
зок в активных материалах при |
ляров бумаги, а также воздуха из |
|||||||||||||||||||
складывающихся |
|
в |
конструкциях |
бумаги и слюды. Однако даже при |
||||||||||||||||
условиях |
охлаждения |
обусловли |
высоком |
вакууме |
полностью |
уда |
||||||||||||||
вают |
температуры |
|
в изоляции |
до |
лить влагу из капилляров не удает |
|||||||||||||||
105° С |
(ГОСТ |
535-51). |
При этих |
ся, часть ее остается на стенках как |
||||||||||||||||
температурах, |
|
требующих |
примене |
абсорбированная влага. После суш |
||||||||||||||||
ния изоляции класса В |
(класс А — |
ки |
ведется |
пропитка |
компаундом |
|||||||||||||||
максимальная |
|
температура |
равна |
при |
температуре |
порядка |
150°С и |
|||||||||||||
95°С, |
класс |
В — 105°С), |
изоляция, |
давлении 7—8 ат. Ввиду того, что |
||||||||||||||||
кроме |
того, |
должна |
противостоять |
компаунд может проникать на огра |
||||||||||||||||
механическим |
|
и электрическим |
на |
ниченную глубину, для машин вы |
||||||||||||||||
грузкам |
в |
течение |
|
всего |
|
времени |
сокого напряжения применяется не |
|||||||||||||
жизни изоляции, при устранении во |
сколько циклов сушки |
и компаун- |
||||||||||||||||||
время ревизии (1 раз в 1 или 2 го |
дировки. По данным завода «Элек |
|||||||||||||||||||
да) появляющихся |
отдельных |
не |
тросила» после наложения витковой |
|||||||||||||||||
исправностей |
|
и |
дефектов. |
Время |
изоляции |
(или сборки стержня в од- |
||||||||||||||
жизни |
определяется |
как |
|
физиче |
новитковых |
машинах) |
осуществля |
|||||||||||||
ским износом, так и моральным ста |
ется первый цикл сушки и компаун- |
|||||||||||||||||||
рением конструкции и лежит в пре |
дировки, |
продолжительность |
кото |
|||||||||||||||||
делах 20—25 лет. Однако толщины |
рого составляет 11 —13 ч. Затем сек |
|||||||||||||||||||
изоляции в основном зависят от |
ции |
или |
стержни |
опрессовываются |
||||||||||||||||
электрических |
напря/кений, |
воздей |
на |
специальных станках. |
сушки и |
|||||||||||||||
ствующих на изоляцию. |
|
|
|
Последующие |
циклы |
|||||||||||||||
К настоящему |
времени |
типовой |
компаундировки |
длительностью |
||||||||||||||||
конструкцией |
|
главной |
|
(пазовой) |
24—27 ч каждый производятся 2 ра |
|||||||||||||||
изоляции является |
микалентная не |
за для машин 3—10,5 кв |
и 3 раза |
|||||||||||||||||
прерывная |
|
изоляция. |
Микалента |
для машин свыше 10,5 кв. В ре |
||||||||||||||||
представляет |
|
собой |
мало |
гибкий |
зультате |
этого пропитывающий со |
||||||||||||||
в холодном состоянии и гибкий при |
став проникает в глубоко лежащие |
|||||||||||||||||||
рабочей |
температуре материал, |
со |
слои микаленты и способствует соз |
|||||||||||||||||
стоящий |
из |
одного |
слоя |
щипаной |
данию монолитной изоляции. |
|
||||||||||||||
слюды, оклеенного с обеих сторон |
|
На рис. 17-2 дана кривая зави |
||||||||||||||||||
высококачественной тонкой бумагой |
симости толщины главной изоляции |
|||||||||||||||||||
(подложка). В качестве клеящего |
от |
номинального |
напряжения |
для |
||||||||||||||||
состава служит битумно-масляный |
статорных обмоток стержневого ти |
|||||||||||||||||||
(асфальто-масляный) лак; обычно |
па |
мощных |
гидро- и турбогенера |
|||||||||||||||||
применяются |
|
ленты |
шириной |
12— |
торов. Меньшая толщина |
изоляции |
||||||||||||||
35 мм, толщиной 0,08—0,17 мм, ко |
|
d |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
торыми |
вполнахлеста |
обматывают |
|
|
|
|
|
3, |
|
|||||||||||
ся стержни катушки до нужной тол |
|
|
|
|
|
|
^2 |
|
||||||||||||
щины |
изоляции, |
|
что |
выполняется, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
однако, в несколько приемов, обыч но в два или три.
После намотки изоляции на не полную толщину секции проходят сушку, пропитку асфальтовым ком паундом. После этого осуществляет ся дополнительная намотка изоля ции, которая затем снова сушится и пропитывается. Предварительная сушка производится сначала под атмосферным давлением, а затем под вакуумом. Сушка имеет целью удаление влаги и остатков раство
Æ
°о г « 6 s ю и k ta
Рис. 17-2. Толщины главной изоляции при различных номинальных напряжениях.
/ — д л я |
м и к а л ен ты |
в п азо во й части ; |
2 — о б щ ая |
|
то л щ и н а |
в п азо во й |
ч асти ; |
3 — о б щ а я |
то л щ и н а |
|
в ло б о во й |
части . |
|
|
12
Таблица 17-1
Данные микалентной изоляция статорных обмоток
со |
|
|
Д в у с т о р о н н я я т о л щ и н а |
и золяц и и , |
м м . при |
н а п р я ж е |
|
ОС— |
|
|
Т о л щ и н а |
|
н и ях , в |
|
|
Н аи м ен о ван и е |
м атер и ал а |
|
|
|
|
||
|У |
|
|
|
|
|||
м атер и ал а |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
«О- |
|
|
3 150 |
6 300 |
10 500 |
13 800 |
15750 |
ê § |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Микалента ММЧ1 |
0,13 |
2 |
Асбестовая или ки- |
0,5 (0,3) |
3,5 |
перная лента |
0,5—1,0 |
Электрокартон ЭВ |
||
4 |
пропитанный |
1—1,5 |
То же |
4
0,6
0 СП 1 |
о |
2.0 |
|
в |
8 |
9,5 |
10,5 |
1.0 |
1,0 |
1.0 |
1.0 |
0,5—1,0 |
1,0 |
1.0 |
1.0 |
2.5 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
в цазу по сравнению с лобовой ча стью объясняется большей плотно стью намотки на прямых частях и последующей опрессовкой.
Микалентная изоляция сверху обматывается железисто-асбестовой лентой как с целью механической защиты, так и для устранения гра диента напряжения между стенкой паза и поверхностью изолирован ных стержней или катушки. Вместо этого может применяться и электро картон или стеклолента, пропитан ные полупроводящими лаками.
На рис. 17-3 показана конструк ция микалентной изоляции в пазо вой части, а в табл. 17-1 приведена
спецификация |
ее элементов, соот |
|
ветствующая |
номерам |
на рисунке. |
В лобовой |
части |
применяется |
обычно на один-два слоя микаленты меньше, благодаря чему изоля-
Рнс. 17-3. Конструкция мика лентной непрерывной изоляции при двух катушках в пазу.
ция тоньше примерно на 0,5 мм. Это возможно в связи с тем, что обмот ка отделена от железа статора воз душным промежутком, благодаря чему на твердую изоляцию прихо дится лишь часть напряжения. В месте выхода обмотки из паза, как будет показано дальше, прини маются специальные меры для уве личения электрической прочности.
17-2. НОВЫЕ ВИДЫ ИЗОЛЯЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ
Успехи в создании разнообраз ных синтетических изоляционных
материалов |
стимулировали их при |
|||
менение |
в |
изоляции |
электрических |
|
машин. Первым |
вариантом приме |
|||
нения синтетики |
явилось создание |
|||
изоляции |
машины на напряжение |
|||
11 кв (Япония) |
из |
стеклоленты, |
||
пропитанной эпоксидными смолами. В этом варианте слюда заменяется стеклолентой, а асфальт — жидкой эпоксидной смолой, которая затвер девает при добавлении к ней поли эфиров, а также и ряда других ор ганических веществ (ангидридов кислот, например фталевой и ма леиновой и др.). Диэлектрические характеристики затвердевшей смо лы удовлетворительны (tgô<10% при 100° и пробивная напряжен ность примерно 20 кв/мм, т. е. та кая же, как и у асфальто-слюдяной композиции).
Вторым вариантом применения синтетики является создание изоля ции машин на 3,3 и 6,6 кв из стек лоленты с клеящим составом — эс-
капоном. Эскапон — продукт терми |
ническими свойствами, требующи |
||||||||||||||||||||||
ческой |
обработки |
синтетического |
мися для изоляции машин, следует |
||||||||||||||||||||
каучука. |
Он |
хорошо |
совмещается |
указать |
|
на |
кремнийорганические |
||||||||||||||||
со стекловолокном |
и дает |
липкую |
смолы |
(применяются |
|
со |
стеклово |
||||||||||||||||
ленту, применяемую вместо мика- |
локном или слюдинитом). Вследст |
||||||||||||||||||||||
ленты. |
После |
намотки |
секция |
об |
вие дороговизны |
кремнийорганиче- |
|||||||||||||||||
мотки |
проходит |
термическую |
обра |
ская изоляция пока находит огра |
|||||||||||||||||||
ботку, |
чем |
достигается |
монолит |
ниченное |
применение, |
главным |
об |
||||||||||||||||
ность |
конструкции, |
при |
сохранении |
разом в двигателях с тяжелым ре |
|||||||||||||||||||
высокой гибкости. Двигатели с та |
жимом работы |
(шахтные, станцион |
|||||||||||||||||||||
кой изоляцией работают много лет |
ные, тяговые и др.). |
|
|
промежу |
|||||||||||||||||||
без |
аварий, |
это |
объясняется |
тем, |
Стремление |
избежать |
|||||||||||||||||
что |
изоляция |
хорошо |
противостоит |
точной трансформации |
и снизить то |
||||||||||||||||||
механическим сотрясениям и вибра |
ки в обмотке статора делает жела |
||||||||||||||||||||||
циям. |
Недостатком |
изоляции |
яв |
тельным |
повышение |
номинального |
|||||||||||||||||
ляется |
ее |
некороностойкость. |
|
|
напряжения машин. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Интересна |
композиция изоляции |
Повышение |
напряжения |
генера |
|||||||||||||||||||
из слюдяной бумаги и термореак |
торов до 30 кв и выше при сохра |
||||||||||||||||||||||
тивных смол. После намотки слю |
нении того же типа изоляции, что и |
||||||||||||||||||||||
дяной |
бумаги |
секцию |
|
помещают |
для генераторов |
меньшего |
напря |
||||||||||||||||
в вакуумную термокамеру, где уда |
жения, приводит к увеличению тол |
||||||||||||||||||||||
ляют |
воздух |
и |
влагу |
и |
осущест |
щины |
изоляции, |
а |
следовательно, |
||||||||||||||
вляют |
пропитку |
термореактивной |
веса и стоимости. Для мощного ге |
||||||||||||||||||||
смолой, заполняющей поры в изо |
нератора 33 кв требуется до 5 г вы |
||||||||||||||||||||||
ляции. |
Затем |
секции |
|
помещают |
сококачественной слюды. Кроме то |
||||||||||||||||||
в пресс, находящийся в печи. Смо |
го, увеличение |
толщины |
изоляции |
||||||||||||||||||||
ла превращается в твердое вещест |
приводит |
к ухудшению |
теплоотво |
||||||||||||||||||||
во |
без выделения |
каких-либо |
по |
да: поэтому для предохранения про |
|||||||||||||||||||
бочных продуктов, а секция вслед |
водников и изоляции от перегревов |
||||||||||||||||||||||
ствие |
опрессовки |
получает |
|
точные |
должна быть уменьшена |
удельная |
|||||||||||||||||
размеры, |
соответствующие |
|
разме |
токовая нагрузка, т. е. снижено ис |
|||||||||||||||||||
рам |
паза. Изоляция |
этого |
|
вида |
пользование меди. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
имеет |
фирменное название |
«термо- |
Повышение |
|
номинального |
на |
|||||||||||||||||
ластик». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пряжения генераторов |
может |
быть |
|||||||||||
Машины |
низкого |
|
напряжения |
достигнуто как в результате изме |
|||||||||||||||||||
серийного |
производства |
предпола |
нения типа изоляции, так и путем |
||||||||||||||||||||
гается изолировать — «заливать»— |
применения |
усовершенствованных |
|||||||||||||||||||||
лишь |
одной |
термореактивной |
смо |
систем охлаждения и новых изоля |
|||||||||||||||||||
лой, затвердевание которой при вы |
ционных |
материалов. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
соких |
температурах |
|
происходит |
Начиная с 30-х годов, было соз |
|||||||||||||||||||
весьма быстро (всего несколько ми |
|||||||||||||||||||||||
дано большое количество конструк |
|||||||||||||||||||||||
нут для некоторых составов). |
|
||||||||||||||||||||||
|
ций генераторов высокого напряже |
||||||||||||||||||||||
Преимущество |
этой |
термореак |
ния, которые, однако, не получили |
||||||||||||||||||||
тивной изоляции |
перед |
|
асфальто |
широкого распространения. В каче |
|||||||||||||||||||
слюдяной заключается в том, что |
стве примера на рис. 17-4 изобра |
||||||||||||||||||||||
температурный коэффициент линей |
жен разрез паза статора генератора |
||||||||||||||||||||||
ного расширения ее ничтожно мал, |
ПО кву |
разработанного |
в |
ВЭИ. |
|||||||||||||||||||
поэтому не происходит термических |
Изоляцию этого генератора предпо |
||||||||||||||||||||||
деформаций |
изоляции, |
|
которые в |
лагалось |
делать |
микалентной, |
для |
||||||||||||||||
обычных |
конструкциях |
иногда |
при |
улучшения температурного |
режима |
||||||||||||||||||
водят к разрыву микаленты и появ |
применяется масляное |
охлаждение. |
|||||||||||||||||||||
лению трещин. |
|
|
|
|
|
|
мате |
С этой целью часть проводников |
|||||||||||||||
Из |
других синтетических |
обмотки |
выполняется |
пустотелой и |
|||||||||||||||||||
риалов, |
обладающих |
|
высокими |
тем самым создаются каналы для |
|||||||||||||||||||
электрическими, тепловыми и меха |
циркуляции масла. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
12*
