ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 159
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
где IУ – ток утечки по изолятору; RУ – сопротивление утечки по поверхности изолятора.
Если слой загрязнения имеет толщину Δ с удельным объемным сопротивлением ρ, то для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D имеем:
.
- площадь кольца, 
- толщина.
Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет возрастать с увеличением длины пути утечки и уменьшением диаметра изолятора:
.
Так как процессы подсушки поверхности изолятора происходят относительно медленно, то при кратковременных перенапряжениях они не успевают развиться и напряжение перекрытия бывает выше, чем при длительном воздействии напряжения.
Переменное и импульсное напряжение распределяются по изоляторам гирлянды неравномерно, и чем больше изоляторов в них, тем неравномерное распределение напряжения.
Рис. 1.1. Гирлянда изоляторов (а) и схема замещения гирлянды (б)
– собственные емкости изоляторов; 
– емкости металлических элементов изоляторов относительно заземленных частей сооружения (опоры, заземленных тросов и т.д.);
– емкости этих же элементов относительно частей установки, находящихся под напряжением (проводов, арматуры); 
- сопротивления утечки по поверхности изоляторов.
Общая ёмкость изоляторов гирлянды Сг=К/n, где n – число изоляторов в гирлянде.
Если: Сг>>С1 и С2, то распределение напряжения равномерно.
Если: СгС1 и СгС2, то распределение напряжения неравномерно.
Если: С2=0, а С10, то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.
Если: С20, а С1=0, то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.
В реальных условиях С1>С2 поэтому U1max на первом от провода изоляторе и уменьшается с удалением от него, но при приближении к траверсе опять несколько возрастает.
При удалении от первого изолятора падение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.
При увлажненном загрязнении поверхностей изоляторов, а также под дождём распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, поскольку в этих случаях оно определяется главным образом сопротивлениями утечки изоляторов.
Выбор числа изоляторов:
Lу – Длина пути утечки изолятора – наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами.
Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются пропорциональны на Lу, а эффективной длине утечки:
.
К – коэффициент эффективности изолятора.
В качестве характеристики надёжности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки:
.
– нормируется в зависимости от степени загрязненности атмосферы и номинального напряжения установки.
Для надёжной эксплуатации при рабочем напряжении геометрическая длина пути утечки изоляторов должна определяться как:
.
Число изоляторов гирлянде должно быть:
.
– геометрическая длина пути утечки одного изолятора
– наибольшее рабочее междуфазное напряжение, т.е. линейное.
Внутренняя изоляция – те элементы или участки электроизоляционной конструкции, в пределах которой изоляционные промежутки между проводниками заполнены газообразными, жидкими или твердыми диэлектрическими материалами или их комбинацией, но не атмосферным воздухом.
Целью регулирования электрических полей является повышение эффективности использования изоляции. Для надежной эксплуатации изоляции необходимо, чтобы максимальные напряженности поля не превосходили допустимого значения
. Если выразить Емакс через коэффициентом неоднородности электрического поля kн = Емакс/Еср и среднюю напряженность поля Еср=U/d(U – рабоченн напряжение, d – толщина изоляции), то получим 
или 
.
где Едоп - допустимая напряженность, соответствующая отсутствию разрядных процессов в изоляции при данном виде воздействующего напряжения Uвозд (импульсном, одноминутном испытательном, рабочем).
Последнее означает, что при заданном значении
необходимая толщина изоляции пропорциональна коэффициенту неоднородности поля. Иными словами, толщина изоляции минимальна, если поле однородно. Поэтому основной задачей регулирования электрических полей является снижение коэффициента неоднородности.
Следует заметить, что уменьшение толщины изоляции может повлиять на некоторые другие характеристики аппаратуры, поскольку при этом могут улучшиться условия ее охлаждения.
В резко неоднородных электрических полях (kн > 3) принципиально допустимы разрядные процессы в малых объемах изоляции при условии, что выделяемая при этом энергия недостаточна для разрушения изоляции.
Для снижения степени неоднородности поля (уменьшения kн) или уменьшения областей с особенно большими напряжённостями поля применяется регулирование электрических полей. Регулирование полей позволяет уменьшить толщину изоляции при сохранении её электрической прочности. В зависимости от конструкции и технологии изготовления изоляции применяют различные способы регулирования.
1. Скругление краев электродов. При отсутствии скругления острые края электродов имеют очень малый радиус кривизны и kн достигает 5.. 10, т. е. поле резконеоднородное.
При r > 0,5*S – поле слабонеоднородное, а при r/S > 1,0 - kн не превышает 1,3. (Здесь r - радиус скругления; S- расстояние между электродами.
2. Полупроводящее покрытие. Применяется, когда электрод с острой кромкой находится в газе или жидкости и примыкает к твердому диэлектрику. При этом эффект от скругления электрода будет наименьший из-за щели, где напряженность поля увеличивается из-за различия проницаемости двух сред.
Регулирование электрического поля с помощью полупро водящего покрытия.а — устройство изоляции (на участке АВ — покрытие); б —схема замещения; в — изменение напряженности Ех вдоль поверхности твердой изоляции.
3. Дополнительные электроды. Такой способ регулирования электрического поля у острого края электрода наиболее удобен в случае многослойной изоляции (бумажнопропитанной, маслобарьерной). Дополнительные электроды выполняются из тонкой металлической фольги. Дополнительные электроды широко используются для регулирования электрических полей в проходных изоляторах и кабельных муфтах.
Регулирование электрического поля у края электрода в плоской изоляции с помощью дополнительных электродов 1 — основные электроды; 2— дополнительные электроды
В рассмотренном случае и при наличии дополнительных электродов электрическое поле у края верхнего электрода остается резконеоднородным. Кроме того, появляются новые участки с резконеоднородным полем у краев дополнительных электродов. Однако размеры каждой области с повышенной напряженностью оказываются меньшими. Это затрудняет появление разрядов и позволяет повысить допустимое напряжение. Конструкция, показанная на рис., называется конденсаторной разделкой края электрода.
4. Градирование изоляции применяется, как правило, в изоляционных конструкциях с электродами в виде соосных цилиндров, например в кабелях ВН, и позволяет выравнивать эл. поле в радиальном направлении. Регулирование поля достигается за счёт изменения диэлектрической проницаемости слоев изоляции
где IУ – ток утечки по изолятору; RУ – сопротивление утечки по поверхности изолятора.
Если слой загрязнения имеет толщину Δ с удельным объемным сопротивлением ρ, то для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D имеем:
. - площадь кольца, - толщина.Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет возрастать с увеличением длины пути утечки и уменьшением диаметра изолятора:
.Так как процессы подсушки поверхности изолятора происходят относительно медленно, то при кратковременных перенапряжениях они не успевают развиться и напряжение перекрытия бывает выше, чем при длительном воздействии напряжения.
-
Распределение напряжения по гирлянде изоляторов, выбор числа изоляторов в гирлянде.
Переменное и импульсное напряжение распределяются по изоляторам гирлянды неравномерно, и чем больше изоляторов в них, тем неравномерное распределение напряжения.
Рис. 1.1. Гирлянда изоляторов (а) и схема замещения гирлянды (б) – собственные емкости изоляторов; – емкости металлических элементов изоляторов относительно заземленных частей сооружения (опоры, заземленных тросов и т.д.); – емкости этих же элементов относительно частей установки, находящихся под напряжением (проводов, арматуры); - сопротивления утечки по поверхности изоляторов.Общая ёмкость изоляторов гирлянды Сг=К/n, где n – число изоляторов в гирлянде.
Если: Сг>>С1 и С2, то распределение напряжения равномерно.
Если: СгС1 и СгС2, то распределение напряжения неравномерно.
Если: С2=0, а С10, то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.
Если: С20, а С1=0, то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.
В реальных условиях С1>С2 поэтому U1max на первом от провода изоляторе и уменьшается с удалением от него, но при приближении к траверсе опять несколько возрастает.
При удалении от первого изолятора падение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.
При увлажненном загрязнении поверхностей изоляторов, а также под дождём распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, поскольку в этих случаях оно определяется главным образом сопротивлениями утечки изоляторов.
Выбор числа изоляторов:
Lу – Длина пути утечки изолятора – наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами.
Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются пропорциональны на Lу, а эффективной длине утечки:
.К – коэффициент эффективности изолятора.
В качестве характеристики надёжности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки:
. – нормируется в зависимости от степени загрязненности атмосферы и номинального напряжения установки.Для надёжной эксплуатации при рабочем напряжении геометрическая длина пути утечки изоляторов должна определяться как:
.Число изоляторов гирлянде должно быть:
. – геометрическая длина пути утечки одного изолятора
– наибольшее рабочее междуфазное напряжение, т.е. линейное.
-
Регулирование электрических полей во внутренней изоляции.
Внутренняя изоляция – те элементы или участки электроизоляционной конструкции, в пределах которой изоляционные промежутки между проводниками заполнены газообразными, жидкими или твердыми диэлектрическими материалами или их комбинацией, но не атмосферным воздухом.
Целью регулирования электрических полей является повышение эффективности использования изоляции. Для надежной эксплуатации изоляции необходимо, чтобы максимальные напряженности поля не превосходили допустимого значения
. Если выразить Емакс через коэффициентом неоднородности электрического поля kн = Емакс/Еср и среднюю напряженность поля Еср=U/d(U – рабоченн напряжение, d – толщина изоляции), то получим или .где Едоп - допустимая напряженность, соответствующая отсутствию разрядных процессов в изоляции при данном виде воздействующего напряжения Uвозд (импульсном, одноминутном испытательном, рабочем).
Последнее означает, что при заданном значении
необходимая толщина изоляции пропорциональна коэффициенту неоднородности поля. Иными словами, толщина изоляции минимальна, если поле однородно. Поэтому основной задачей регулирования электрических полей является снижение коэффициента неоднородности.Следует заметить, что уменьшение толщины изоляции может повлиять на некоторые другие характеристики аппаратуры, поскольку при этом могут улучшиться условия ее охлаждения.
В резко неоднородных электрических полях (kн > 3) принципиально допустимы разрядные процессы в малых объемах изоляции при условии, что выделяемая при этом энергия недостаточна для разрушения изоляции.
Для снижения степени неоднородности поля (уменьшения kн) или уменьшения областей с особенно большими напряжённостями поля применяется регулирование электрических полей. Регулирование полей позволяет уменьшить толщину изоляции при сохранении её электрической прочности. В зависимости от конструкции и технологии изготовления изоляции применяют различные способы регулирования.
1. Скругление краев электродов. При отсутствии скругления острые края электродов имеют очень малый радиус кривизны и kн достигает 5.. 10, т. е. поле резконеоднородное.
При r > 0,5*S – поле слабонеоднородное, а при r/S > 1,0 - kн не превышает 1,3. (Здесь r - радиус скругления; S- расстояние между электродами.
2. Полупроводящее покрытие. Применяется, когда электрод с острой кромкой находится в газе или жидкости и примыкает к твердому диэлектрику. При этом эффект от скругления электрода будет наименьший из-за щели, где напряженность поля увеличивается из-за различия проницаемости двух сред.
Регулирование электрического поля с помощью полупро водящего покрытия.а — устройство изоляции (на участке АВ — покрытие); б —схема замещения; в — изменение напряженности Ех вдоль поверхности твердой изоляции.3. Дополнительные электроды. Такой способ регулирования электрического поля у острого края электрода наиболее удобен в случае многослойной изоляции (бумажнопропитанной, маслобарьерной). Дополнительные электроды выполняются из тонкой металлической фольги. Дополнительные электроды широко используются для регулирования электрических полей в проходных изоляторах и кабельных муфтах.
Регулирование электрического поля у края электрода в плоской изоляции с помощью дополнительных электродов 1 — основные электроды; 2— дополнительные электродыВ рассмотренном случае и при наличии дополнительных электродов электрическое поле у края верхнего электрода остается резконеоднородным. Кроме того, появляются новые участки с резконеоднородным полем у краев дополнительных электродов. Однако размеры каждой области с повышенной напряженностью оказываются меньшими. Это затрудняет появление разрядов и позволяет повысить допустимое напряжение. Конструкция, показанная на рис., называется конденсаторной разделкой края электрода.
4. Градирование изоляции применяется, как правило, в изоляционных конструкциях с электродами в виде соосных цилиндров, например в кабелях ВН, и позволяет выравнивать эл. поле в радиальном направлении. Регулирование поля достигается за счёт изменения диэлектрической проницаемости слоев изоляции