Главная страница
Навигация по странице:

  • Тема 1 Изоляция токоведущих частей низкого и высокого напряжения. (6 часов)

  • Эксплутационные воздействия на изоляцию.

  • Виды и характеристики изоляции.

  • Бумажно-масляная изоляция.

  • Регулирование электрических полей в бумажно-масляной изоляции

  • Термоокислительное старение и увлажнение

  • Кратковременная электрическая прочность бумажно-масляной изоляции.

  • Твердая изоляция. Общие сведения.

  • Газовая и вакуумная изоляция.

  • лекционный курс. Лекционный курс. Лекционный комплекс дисциплина tvn 3319 Техника высоких напряжений


    Скачать 2.74 Mb.
    НазваниеЛекционный комплекс дисциплина tvn 3319 Техника высоких напряжений
    Анкорлекционный курс
    Дата12.10.2022
    Размер2.74 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛекционный курс.docx
    ТипДокументы
    #729985
    страница1 из 7
      1   2   3   4   5   6   7

    Министерство образования и науки Республики Казахстан

    Карагандинский государственный технический университет

    ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС
    Дисциплина TVN 3319 «Техника высоких напряжений»
    Модуль SUE 15 «Силовые устройства электроэнергетики»
    Специальность 5B071800 «Электроэнергетика (по отраслям)»
    Факультет энергетики, автоматизации и телекоммуникации
    Кафедра «Энергетические системы»


    2018

    Тема 1 Изоляция токоведущих частей низкого и высокого напряжения. (6 часов)
    План лекции

    1 Эксплутационные воздействия на изоляцию.

    2 Требования к изоляции.

    3 Виды и характеристики изоляции.

    4 Бумажно-масляная изоляция.

    5 Твердая изоляция. Общие сведения.

    6 Газовая и вакуумная изоляция.
    Эксплутационные воздействия на изоляцию.

    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.

    Требования к изоляции.

    Из условий эксплуатации, можно сформулировать следующие требования:

    1) Надёжная работа при различных воздействиях и перенапряжениях

    2) ограничение потерь в изоляции при рабочем напряжение

    3) Обеспечение безопасной работы эксплуатационного персонала, на ВЛ итп.

    4) Ограничение радиопомех и высокочастотных помех по каналам связи.

    Виды и характеристики изоляции.

    Изоляция эл.сетей делится на два вида: наружная и внутренняя.

    Внешняя изоляция работает в непосредственном контакте с атмосферным воздухом, используя его изоляционные свойства. Внешняя изоляция в большинстве случаев является самовосстанавливающейся, то есть практически полностью восстанавливает свои свойства после пробоя.

    Внутренняя не имеет непосредственного контакта с атмосферным воздухом. Изоляционные конструкции монтируются непосредственно в металлические и фарфоровые корпуса. Внутренняя изоляция чаще всего изготавливается с применением твердых и жидких диэлектриков или их композиций. Твёрдые диэлектрики не восстанавливаются после пробоя, то есть частично или полностью теряют изоляционные свойства.

    Для обеспечения безаварийной работы изоляции установок должны выдерживаться все виды напряжений, то есть иметь определённый уровень. Уровень изоляции практически устанавливается при помощи испытаний.

    Назначение, основные виды, основные свойства внутренней изоляции. Длительная электрическая прочность. Функции распределения пробивных напряжении. Комбинированные изоляционные материалы и регулирование электрических полей в изоляционных конструкциях.

    Понятие «внутренняя изоляция» объединяет широ­кий круг конструкций, в которых в качестве диэлектри­ка применяются твердые, жидкие и газообразные мате­риалы. С целью уменьшения массы и габаритов элек­трооборудования используются изоляционные материа­лы, обладающие высокой электрической прочностью. Такой, например, широко распространенный диэлектрик, как технически чистое минеральное масло, имеет элек­трическую прочность в однородном поле 150 кВ/см, т. е. в 7—8 раз более высокую, чем атмосферный воздух. Твердые изоляционные материалы обладают еще боль­шей электрической прочностью—до 1000 кВ/см. Весьма высокую прочность имеют также газы, особенно при повышенном давлении. Воздух, например, при давлении 1,5 МПа (15 атм) имеет прочность 150 кВ/см, т. е. та­кую же, как минеральное масло, а элегаз (SF6) при том же давлении—500 кВ/см.

    Весьма эффективным является применение комбини­рованной изоляции: жидкого и твердого диэлектрика, а также газа и. твердого диэлектрика. В некоторых слу­чаях комбинация диэлектриков позволяет получить электрически более прочную изоляцию, чем прочность ее составных частей (например, бумажно-масляная изо­ляция). Помимо этого, отдельные компоненты изоляции могут выполнять дополнительные функции. Твердая изоляция, как правило, несет механическую нагрузку, а с помощью жидкой изоляции в ряде конструкций обес­печивается достаточно хороший теплоотвод благодаря конвекции или принудительной циркуляции. Внутренняя изоляция устройств ВН в большинстве случаев не имеет прямого контакта с окружающей средой и поэтому хорошо сохраняет свои диэлектрические свойства при изменениях наружной температуры, давления, влажности.

    Бумажно-масляная изоляция. Общие сведения

    Бумажно-масляная изоляция состоит из слоев бумаги, пропитанной минеральным маслом. Из-за шероховатости бумаги между ее слоями имеются зазоры, заполненные маслом. Толщина масляных прослоек не превышает десятых долей миллиметра.

    В зависимости от конструкции применяются два варианта исполнения изоляционного слоя.

    Листовая или рулонная изоляция выполняется из сплошных листов или рулонов бумаги и применяется в конденсаторах и проходных изоляторах (вводах). Ленточная изоляция применяется для изолирования конструкций сложной формы или большой длины, а также в тех случаях, когда требуется обеспечить гибкость изоляции при монтаже или эксплуатации оборудования

    (например, в кабелях). Бумажная лента при этом может накладываться на изолируемые части последовательными слоями по спирали с положительным или отрицательным перекрытием. Ленточная изоляция с положительным перекрытием применяется, как правило, для изолирования конструкций сложной формы при ручной намотке, например, в трансформаторах тока. Изолирование с отрицательным перекрытием применяется при машинной намотке бумажных лент, например, для кабельной изоляции.

    Для удаления влаги и газов перед пропиткой минеральным маслом изоляция сушится под вакуумом при остаточном давлении 1,33—0,0.133 Па (10-210-4 мм рт. ст.) и температуре 100—120°С.

    Бумажно-масляная изоляция обладает высокой электрической прочностью, превосходящей прочность ее компонентов. Пробивные напряженности тонких слоев бумажно-масляной изоляции в поперечном по отношению к бумаге направлении составляют 500—600 кВ/см, в то время как масло имеет напряженность пробоя около 200 кВ/см, кабельная бумага 100—150 кВ/см а более плотная конденсаторная бумага 150—500 кВ/см.

    Прочность бумажно-масляной изоляции вдоль слоев бумаги существенно (в 10—20 раз) ниже прочности в поперечном направлении, поэтому для нее опасны продольные составляющие напряженности электрического поля.

    В зависимости от качества исходных материалов и технологии изготовления допустимые рабочие напряженности в бумажно-масляной, изоляции составляют 120—180 кВ/см, в то время как в масляно-барьерной изоляции только 40—60 кВ/см.

    Регулирование электрических полей в бумажно-масляной изоляции

    Частичные разряды в бумажно-масляной изоляции

    Начальные ч.р. в бумажно-масляной изоляции представляют собой пробои масляных пленок, которые возникают в местах с повышенной напряженностью поля, например у острых краев электродов. Кажущаяся интенсивность их невелика и составляет 10-14—10-13 Кл.

    Начальные ч.р. воздействуют только на масло, и разрушают его с выделением газа. Количество выделяемого газа невелико, поэтому он сразу же растворяется в масле. Устойчивые газовые включения в изоляции не образуются.

    Напряжение появления начальных ч. p. Uч.р зависит от толщины изоляции d:


    где kч.р — коэффициент пропорциональности.

    Начальные ч.р. разрушают изоляцию очень медленно, поэтому для некоторых условий они допустимы в изоляции при рабочем напряжении.

    Критические ч.р. в бумажно-масляной изоляции возникают в тех случаях, когда в единицу времени под воздействием ч.р. выделяется газов больше, чем за то же время растворяется в масле. Это происходит либо при длительном существовании начальных ч.р., либо при повышении напряжения на изоляции, когда увеличивается количество очагов ч.р. Критические ч.р.— это разряды в газовых включениях. Кажущаяся интенсивность критических ч.р. на 3—4 порядка больше, чем начальных ч.р. Повышение избыточного давления в изоляции приводит к увеличению напряженности появления критических ч.р., поскольку при этом уменьшаются размеры газовых пузырьков и увеличивается растворимость газа.



    Критические ч.р. за несколько полупериодов могут привести к существенному разрушению твердой изоляции, поэтому они недопустимы.

    Интенсивность начальных ч.р. в бумажно-масляной изоляции должна быть такой, чтобы в течение запланированного срока службы критические ч.р. не возникали.

    Срок службы бумажно-масляной изоляции можно выразить как



    где V — полный объем масла в конструкции; Сг — концентрация газа, растворенного в масле при его насыщении; В – количество газа, выделяющегося при частичном разряде в масле с энергией 1 Дж; Рч,р— мощность ч.р.

    Связь срока службы со средней напряженностью поля в изоляции устанавливается экспериментально и определяется выражением



    где а=4÷7для переменного напряжения и а=8÷12 для постоянного напряжения; коэффициент А зависит от конструкции, свойств диэлектрика и вида приложенного напряжения.

    Возникновение критических ч.р. в газовых пузырьках приводит при переменном напряжении к развитию так называемого ветвистого пробоя. Достаточно мощные ч.р. сопровождаются выделением тепла, что приводит к разложению масла и прожогу прилегающих к пузырьку слоев бумага. Процесс наиболее интенсивно идет вдоль силовых линий поля, т.е. поперек слоев бумаги. Продукты разложения (углерод и воскообразные вещества), откладываясь в каналах пробоя, образуют высокопроводящие нити. На их конце поле резко-неоднородно и напряженность очень велика. Появление составляющей напряженности поля, направленной вдоль слоев бумаги, приводит к развитию разряда в масляных каналах между слоями бумаги. Появляются многочисленные побочные каналы. Одновременно процесс углубляется в толщу изоляции, особенно если ленточная изоляция наложена с отрицательным перекрытием. Разряд приобретает ветвистый вид. В результате, например, в кабелях расстояние между точкой начала развития ветвистого пробоя у токопроводящей жилы и концом его у металлической оболочки достигает многих десят­ков сантиметров, а иногда даже и нескольких метров.

    Ветвистый пробой развивается медленно, иногда в течение нескольких лет.

    Термоокислительное старение и увлажнение бумажно-масляной изоляции.

    В бумажно-масляной изоляции, в отличие от масло-барьерной, заменять масло в процессе эксплуатации невозможно. Поэтому при определении длительно допустимой рабочей температуры исходят из того, чтобы в течение всего срока службы бумажно-масляной изоляции состояние масла было удовлетворительным, т.е. характеристики его (тангенс угла диэлектрических потерь, кислотное число и др.) не превышали установленных норм.

    В настоящее время длительно допустимые рабочие температуры приняты для бумажно-масляной изоляции силовых конденсаторов равными 60—70°С, для изоляции силовых кабелей 60—80°С, для изоляции аппаратов и электрических машин 90°С.

    Увлажнение бумажно-масляной изоляции существенно только для трансформаторов тока, имеющих сопри­касающиеся с атмосферным воздухом поверхности за­ливочного масла, в остальных случаях (конденсаторная изоляция, кабельная изоляция) увлажнение практиче­ски отсутствует, поскольку изоляция герметизирована.

    Кратковременная электрическая прочность бумажно-масляной изоляции.

    Основными факторами, влияющими на кратковременную электрическую прочность бумажно-масляной изоляции, являются характеристики масла и бумаги, а также структура, технология изготовления и условия эксплуатации изоляции.

    Структура изоляции зависит от толщины бумаги и плотности ее намотки. Чем плотнее намотана бумага, тем большую электрическую прочность имеет бумажно-масляная изоляция.

    Машинная намотка обеспечивает постоянное натяжение бумаги, и плотность изоляции оказывается более вы­сокой, чем при ручной намотке. Более плотную намотку дает также использование тонкой бумаги, поскольку при этом сокращается толщина масляных прослоек

    Следует заметить, что при использовании более плотной тонкой бумаги, имеющей большую диэлек­трическую проницаемость, напря­женности электрического поля в масляных прослойках повышаются. Однако последнее сказывается в малой степени, и электрическая прочность изоляции в целом возрастает.

    Заметное влияние на электрическую прочность изоляции в одно­родном и слабонеоднородном полях оказывает толщина изоляции. Бумага при малых толщинах (6—20 мкм) имеет некоторое количество сквозных проводящих включений в виде технологической пыли (уголь, металлические соединения), которые резко снижают ее электрическую прочность. С увеличением количества слоев бумаги каждый последующий слой перекрывает включения предыдущего, благодаря чему уменьшается вероятность совпадения включений в толще изоляции и электрическая прочность изоляции растет. При толщине изоляции более 80 мкм в изоляционных конструкциях сказывается усиление краевого эффекта, что приводит к некоторому снижению электрической прочности.

    В резконеоднородном поле электрическая прочность изоляции обратно пропорциональна корню квадратному из толщины.

    Увеличение избыточного давления в бумажно-масля­ной изоляции приводит к повышению напряжения воз­никновения ч.р. в масляных прослойках и к увеличе­нию электрической прочности изоляции.

    Увлажнение изоляции резко снижает электрическую прочность изоляции, поскольку напряжения пробоя обоих компонентов сильно зависят от увлажнения.

    Электрическая прочность бумажно-масляной изоляции при постоянном напряжении приблизительно в 2 раза выше, чем при напряжении частотой 50 Гц. Это объясняется, во-первых, иным распределением напряжения между листами бумаги и масляными прослойками: оно распределяется обратно пропорционально проводимостям компонентов. Бумага имеет проводимость, как правило, более низкую, чем масло, поэтому при постоянном напряжении повышается напряженность на бумаге — электрически более прочном компоненте изоляции. Во-вторых, интенсивность ч.р. при постоянном напряжении, в несколько раз ниже, чем при переменяем напряжении.

    Твердая изоляция. Общие сведения.

    Для создания изоляционных конструкций применяются разнообразные твердые диэлектрические материалы, отличающиеся происхождением,- структурой, физико-механическими свойствами и электрическими характеристиками.

    В изоляционных конструкциях твердый диэлектрик может использоваться отдельно, а также входить в состав комбинированной изоляции как одна из ее важнейших частей, поскольку твердая часть изоляции несет механическую нагрузку.

    Одной из особенностей твердой изоляции является возможность ее теплового пробоя вследствие затрудненного теплоотвода. Поэтому твердые диэлектрики должны обладать малыми диэлектрическими потерями, высокой теплостойкостью и хорошей теплопроводностью.

    Твердая изоляция в отличие от газообразной и жидкой после пробоя не самовосстанавливается. Это свойство твердые диэлектрики придают также комбинированной изоляции, в состав которой они входят.

    В таблице 1 приведены электрические характеристи­ки некоторых твердых изоляционных материалов, при этом указанная в ней электрическая прочность Епротносится к тонким образцам.

    Неорганическая изоляция устойчива к внешним воздействиям, долговечна и имеет невысокую стоимость. Из керамических материалов отметим стеатит, изготавливаемый из талька* каолина и углекислого бария по технологии, аналогичной производству фарфора. Стеатит обладает механической прочностью, превышающей фарфор в 2—3 раза, малыми диэлектрическими потерями и высокой теплостойкостью. Особенно низкий tgδ стеатит имеет при высоких частотах, поэтому он используется в основном для изоляции радиоустройств.

    Таблица 1

    Изоляционные материалы

    Епр, кВ/см

    Ε при 50 Гц

    tgδ при 50 Гц

    Неорганические материалы:

    электрофарфор

    стеатит

    стекло и стеклотекстолит

    слюдяные изделия

    асбест

    Органические материалы:

    а) на основе целлюлозы:

    бумаги и картоны

    фибра

    гетинакс и текстолит

    пропитанная древесина

    б) синтетические материалы:

    термопластичные

    (полиэтилен, полистрол, фторопласт и др.)

    термореактивные (эпоксидные компаунды)

    280-350

    380-500

    100-480

    120-500

    30-60

    100-500

    35-70

    160-200

    40-80

    250-600

    250-500

    6-7,2

    6,5-7

    6-8

    5,8-7,5

    7-8

    2,2-2,7

    -

    5-8

    7-8

    2,2-4

    -

    0,02-0,04

    0,0005-0,003

    0,003-0,05

    0,008-0,07

    0,2-0,5

    0,001-0,03

    -

    0,02-0,18

    0,06-0,3

    0,0001-0,0008

    0,01-0,05

    Стеклоткань, спрессованная в несколько слоев и пропитанная изоляционными смолами, называется стеклотекстолитом. Этот материал имеет высокую теплостойкость и может надежно работать при температурах до 180°С.

    Слюда обладает высокими электрическими и механическими свойствами, высокой теплостойкостью. Добывается она в кусках, которые расщепляются на тонкие (толщиной 0,01—0,02 мм) листочки, имеющие большую гибкость. Эта так называемая щипаная слюда является исходным материалом, для многих изоляционных, материалов. Миканит листовой материал, состоящий из клееных лаками или смолами и спрессованных листочков слюды. Если при изготовлении листовой заготовки под слюду подкладывают подложку из бумаги или другого материала, то получают микафолий. Из отходов слюды изготавливается слюдинит – пропитанная изоляционными лаками масса из мелких кусочков слюды, нанесенная на подложку.

    Асбест – негорючий и теплостойкий минерал. Благодаря волокнистой структуре из него изготавливаются ткани, листы, плиты и пр. Используется для теплостойкой изоляции, предохранения от действия электрической дуги. Из-за наличия окислов железа и влаги асбест является полупроводящим материалом (удельное сопротивление до 104 Ом∙м) и поэтому используется также в качестве полупроводящих покрытий и прокладок.

    Органическая изоляция создается на основе целлюлозы, синтетических материалов или каучука. Основными недостатками изоляции на основе целлюлозы являются ее высокая гигроскопичность и низкая теплостойкость. Для уменьшения гигроскопичности бумагу пропитывают лаками или смолами. Пропитанные термореактивной бакелитовой смолой и спрессованные листы бумаги после термообработки образуют монолитный материал с высокими с высокими механическими свойствами, называют текстолитом.

    Бумага обработанная хлористым цинком и спрессованная в виде листов или труб, называется фиброй. Этот материал поддается всем видам механической обработки и используется для обеспечения дугогашения в трубчатых разрядниках.

    Высушенная и пропитанная древесина твердых пород используется для изготовления крепежных деталей. При термическом разложении фибра выделяет большое количество газов, поэтому она используется для изготовления крепежных деталей и прокладок. Из тонких листов древесного шпона после пропитки изоляционными смолами, прессования и термообработки получают дельта-древесину – листовой материал с высокими механическими свойствами и хорошими электрическими характеристиками.

    Большой класс твердых изоляционных материалов составляют синтетические полимерные диэлектрики. Термопластичные материалы, размягчающиеся и плавящиеся при нагреве до нескольких сотен градусов, применяются для изготовления прессованных изделий и тонких пленок; полиэтилен нашел применение в качестве изоляции силовых кабелей напряжением до 35 кВ.

    Компаунды на основе эпоксидной смолы являются термореактивными материалами: после нагрева они теряют пластичность, затвердевают и становятся нерастворимыми. Они используются для изготовления литой изоляции трансформаторов, аппаратов и герметизированных распредустройств.

    Газовая и вакуумная изоляция.

    Общая характеристика газовой изоляции.

    Применение газовой изоляции дает ряд преимуществ по сравнению с твердыми и жидкими диэлектриками. В частности, газовая изоляция отличается очень малыми диэлектрическими потерями и практически не изме­няет своих свойств в процессе эксплуатации. Применение ее приводит к резкому снижению массы конструк­ции и обеспечению ее пожаробезопасности. В ряде случаев конструкция устройства упрощается.

    При увеличении давления электрическая прочность элегаза (SF6) и воздуха становится выше прочности твердых и жидких диэлектриков, например минерального масла.

    Газы, используемые для изоляции установок высокого напряжения, должны быть химически стойкими в электрическом разряде (не выделять химически активных веществ) и инертными (не вступать в реакции с материалами, в сочетании с которыми они применяются), а также обладать высокой теплопроводностью и низкой температурой сжижения, допускающей их применение при повышенных давлениях. Помимо этого, они должны быть негорючими и нетоксичными, а также иметь невысокую стоимость.

    В настоящее время в качестве изоляции применяются воздух, азот и элегаз. Из них наибольшей электрической прочностью, превышающей прочность азота и воздуха примерно в 2,5 раза, обладает элегаз. Причина этого заключается в том, что элегаз является электроотрицательным газом, в состав его молекулы SF6 входит фтор — галоген, легко присоединяющий к себе электрон и образующий устойчивые отрицательные ионы.

    Рабочие давления злегаза ограничиваются возможностью его сжижения при сравнительно высоких температурах. При давлении около 0,3 МПа температура сжижения элегаза составляет —45°С, а при 0,5 МПа составляет —30°С. Такие температуры не являются редкостью для средней полосы, а тем более для северных районов нашей страны.

    Понизить температуру сжижения элегаза, а следовательно, увеличить рабочее давление можно добавкой газов, имеющих более низкие температуры сжижения, например азота, температура сжижения которого при 3 МПа составляет —70°С. При 70%-ном содержании азота в элегазе температура сжижения смеси при давлении 8 МПа составляет —45°С. Таким образом, рабочее давление такой смеси при температуре —45°С почти в 30 раз больше, чем у чистого элегаза. Электрическая прочность такой смеси всего на 10—15% ниже прочности чистого элегаза.

    Области применения газовой изоляции разнообразны. Воздух под избыточным давлением в несколько атмосфер используется в основном в образцовых конденсаторах на напряжение до 35 кВ. Ограниченное применение воздуха связано с тем, что при частичных разрядах в воздухе образуется озон, вызывающий коррозию металлов и разрушение твердых диэлектриков.

    Азот и элегаз применяются для изоляции конденсаторов, трансформаторов, кабелей и герметизированных распределительных устройств.

    Элегаз является не только хорошей изолирующей, но и хорошей дугогасящей средой. Ток отключения в элегазе примерно в 10 раз больше, чем в воздухе. Если же учесть, что в элегазе скорость восстановления электрической прочности после погасания дуги почти на порядок выше, чем в воздухе, то из этого следует, что мощность отключения в элегазе может быть почти в 100 раз больше, чем в воздухе. По этой причине элегазовые выключатели успешно конкурируют с воздушными.

    Вакуумная изоляция.

    Промежутки, для которых произведение давления газа на межэлектродное расстояние лежит в пределах 0,01—0,2 кПа-см, считаются вакуумными. Возникновение разряда в них определяется практически только процессами на электродах.

    В ряде случаев электрическая прочность вакуумной изоляции может быть выше, чем газовой.

    Различают три вида нарушения электрической прочности вакуумной изоляции. Во-первых, появление более или менее стабильных токов плотностью 10-4— 10-3 А/см2, резко зависящих от приложенного к электродам напряжения. Эти токи называются темповыми или предпробойными. Во-вторых, возникновение периодически повторяющихся самогасящихся маломощных, импульсов тока 10-410-3 А/см2 и длительностью 10-410-3 с с частотой повторения от долей до десятков и сотен герц. В-третьих, возникновение пробоя всего изоляционного промежутка. Пробой характеризуется резким спадом межэлектродного напряжения и образованием дуги.

    Под нарушением электрической прочности вакуумной изоляции понимают те явления, которые ограничивают подъем напряжения на электродах в данной конкретной установке. В одном случае это пробой при быстром подъеме напряжения, в других — возникновение редких импульсов тока при длительном приложении напряжения или появлений темновых токов. Таким образом, в зависимости от требований, предъявляемых к вакуумной изоляции, в понятие электрической прочности может вкладываться разный смысл.

    Отличительной чертой вакуумной изоляции являются очень большие разбросы пробивных напряжений и напряжений появления темновых и импульсных токов (измеренные значения могут отличаться друг от друга в 1,5—3 раза), что объясняется особенностью микроструктуры поверхности электродов и их чистотой (адсорбционные и окисные пленки). Характеристики поверхности зависят от материала и чистоты обработки электродов и могут изменяться при воздействии разрядов.

    Уменьшить разброс пробивных напряжений удается с помощью тренировки электродов, представляющей собой серию пробоев вакуумного промежутка до установления стабильного напряжения. При пробоях вакуумного промежутка происходит нагрев электродов и испарение материала с их поверхности. В результате этого поверхность электродов становится более гладкой и очищается от посторонних веществ, что и приводит к повышению и стабилизации пробивного напряжения.

    В установках с вакуумной изоляцией, так же как и с газовой, электрическая прочность промежутка, очень часто определяется разрядным напряжением по поверхности твердых изоляторов, которые применяются для крепления различных узлов установки. Для повышения и стабилизации разрядного напряжения по поверхности твердого диэлектрика также проводят тренировку, т.е. выдерживают промежуток под напряжением.

    Вакуумная изоляция используется в установках и приборах, где вакуум является рабочей средой. Это—ускорители, космические двигатели, электростатические сепараторы, электровакуумные приборы. Вакуумная изоляция применяется также в конденсаторах на 20—50 кВ, ,в выключателях высокого напряжения, вакуумных разрядниках и реле. Использование вакуумной изоляции в выключателях представляет интерес благодаря быстрому восстановлению электрической прочности промежутка после пробоя (10-3—10-4с); применение вакуумной изоляции в искровых реле позволяет получать хорошие временные характеристики реле: нестабильность времени срабатывания меньше 10 нс.

    Недостатками вакуумной изоляции являются конструктивные сложности получения высокого вакуума и сложная технологическая обработка токоведущих частей.
    Рекомендуемая литература

    1. Техника высоких напряжений: учебное пособие/В.А. Бутенко, В.Ф. Важов, Ю.И. Кузнецов, Г.Е. Куртенков, В.А. Лавринович, А.В. Мытников, М.Т. Пичугина, Е.В. Старцева–Томск: Изд–во ТПУ, 2010.–119с

    2. Закарюкин В.П. Техника высоких напряжений: Конспект лекций. - Иркутск: ИрГУПС, 2005. - 137 с.

    3. М.А. Аронов, О.А.Аношин, О.И.Кондратов, Т.В.Лопухова. Ограничители перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ. Под ред. М.А.Аронова - М.: "Знак", 2001.
    Контрольные задания для СРС:

    1 Требования к изоляции;

    2 Виды и характеристики изоляции;

    3 Электрическая прочность газовой изоляции;

    4 Термоокислительное старение и увлажнение бумажно-масляной изоляции;

    5 Назначение, основные виды, основные свойства внутренней изоляции;

    6 Длительная электрическая прочность;

    7 Комбинированные изоляционные материалы и регулирование электрических полей в изоляционных конструкциях.
      1   2   3   4   5   6   7


    написать администратору сайта