1.19.Поверхностный разряд в резконеоднородном поле

Резконеоднородные поля с большим значением нормальной составляющей напряженности электрического поля наблюдаются в проходных изоляторах, в изоляции обмоток электрических машин при выходе из паза и других конструкциях.

Э

Рис.1.21 – Схема замещения и распределение напряжения по поверхности проходного изолятора

квивалентная схема замещения проходного изолятора (рис. 1.21) состоит из – удельного поверхностного сопротивления и – емкость единицы поверхности изолятора относительно электрода. Токи протекающие через сопротивление и емкость неодинаковы. В результате имеет место неравномерное распределение напряжения по поверхности изолятора.

Наибольшее значение напряжения будет иметь место у фланца 1. Неравномерность будет тем больше, чем больше диэлектрика и меньше толщина стенок.

В результате поверхностный разряд развивается от электрода 1 к электроду 2, проходя последовательно стадии коронного разряда, скользящего разряда и перекрытия (пробоя). При перекрытии изолятора в результате термического воздействия в некоторых видах диэлектриков возможно появление проводящих каналов (треков).

Развитие разряда облегчается при импульсных напряжениях и повышенных частотах. Для увеличения напряжения перекрытия применяют ребристые поверхности и материалы с малым значением . В последнем случае уменьшается .

1.20.Разряды вдоль увлажненной и загрязненной поверхности

Увлажнению и загрязнению подвергается изоляция, работающая на открытом воздухе. Причиной загрязнения могут быть как атмосферные осадки, так и выбросы различных производств. В результате увлажнения и загрязнения на поверхности изоляции образуется тонкий проводящий слой и увеличивается ток утечки

; (1.28)

, (1.29)

где – длина пути утечки; – диаметр изолятора; – удельное объемное сопротивление проводящего слоя; – толщина проводящего слоя.

В результате неравномерного поверхностного загрязнения и увлажнения происходит подсыхание некоторых поверхностей и образование частичных дуг. Эти разряды могут приводить к образованию трековых дорожек, если материал неустойчив к трекингу.

Механизм перекрытия поверхности носит тепловой характер, т.е. развивается во времени медленно и только при длительном воздействии напряжения. Разрядное напряжение зависит от сопротивления и конструкции изолятора

, (1.30)

где – коэффициент, зависящий от конструкции изолятора и определяемый опытным путем.

Если в процессе частичных разрядов имеет место уменьшение (увеличивается ), то частичные разряды носят затухающий характер. При загрязнении поверхности наиболее низкие разрядные напряжения наблюдаются при моросящем дожде, тумане, росе. При сильном дожде имеет место очистка поверхности и увеличивается. Для увеличения увеличивают длину путей утечки.

2.Внешняя изоляция воздушных линий и распределительных устройств

2.1.Назначение, типы и характеристики изоляторов

Изоляторы предназначены для крепления токопроводов, а также для создания изоляционных промежутков между токопроводами различных фаз и между токопроводами и заземленными конструкциями. По назначению изоляторы подразделяются на станционные, линейные и аппаратные.

Станционные изоляторы предназначены для закрепления токопроводов в закрытых распределительных устройствах, а также для пропуска их через стены и перекрытия. Они соответственно подразделяются на опорные и проходные.

Линейные изоляторы предназначены для закрепления проводов на ВЛ и ОРУ. Они подразделяются на штыревые, стержневые и подвесные.

Изоляторы высоковольтной аппаратуры, опорные и проходные, являются неотъемлемой частью аппаратуры и по конструктивному исполнению могут быть разной формы.

Диэлектрические материалы, из которых изготавливаются изоляторы, должны иметь высокую электрическую и механическую прочность. Эти характеристики должны обеспечиваться как в нормальных условиях эксплуатации, так и в аварийных режимах, при различных атмосферных условиях, быть негигроскопичными, трекингостойкими, работать в широком диапазоне температур и в агрессивной среде.

Всем этим требованиям удовлетворяют следующие материалы: глазурированный электротехнический фарфор, стекло и некоторые пластмассы.

Фарфор обладает следующими характеристиками: электрическая прочность ; механическая прочность фарфора зависит от характера деформации , , ; допустимый перепад рабочих температур 70ºC. Одно из достоинств фарфора как изоляции – низкая стоимость.

Стекло имеет электрическую прочность . Механические характеристики стекла примерно такие же, как у фарфора. Закаленное стекло допускает нагрузку до 530 кН. Стеклянные изоляторы могут изготавливаться методом штамповки и не требуют глазуровки. Прозрачность стекла позволяет легко обнаруживать трещины и другие дефекты, что облегчает контроль во время производства и эксплуатации.

Общий недостаток фарфоровых и стеклянных изоляторов – значительная масса и размеры.

В настоящее время широкое распространение получили изоляторы на основе стеклопластиков и полимерных покрытий. Полимерные изоляторы практически не повреждаются при транспортировке и имеют значительно меньшую (в 7–10 раз) металлоемкость подвесок, меньшую массу и размеры.

Металлическую арматуру изоляторов изготавливают из стали, ковкого и немагнитного чугунов или цветного металла. Немагнитный чугун и цветной металл применяются при больших токах с целью снижения потерь. Для крепления арматуры к диэлектрику используют высококачественные цементы и другие связующие.

Для изготовления изоляторов высоковольтной аппаратуры используется также эпоксидная смола, бакелизированная бумага и слоистые пластики. В высоковольтных вводах применяют бумажномасляную и маслобарьерную изоляцию, защищенную фарфоровыми покрышками.

Под воздействием токов короткого замыкания, ветра, гололеда и веса проводов высоковольтная изоляция испытывает большие механические нагрузки и вибрации. Кроме того изоляция ВЛ и ОРУ подвержена воздействию тумана, дождя, загрязнению и резким колебаниям температуры. Поэтому изоляционные материалы должны обеспечивать длительную электрическую прочность с учетом климатических условий и уровня перенапряжений, а также достаточную механическую прочность.

Для обеспечения надежной и безопасной работы изоляция подвергается испытанию повышенным напряжением. Значения испытательных напряжений для изоляции разных классов напряжения приводятся в таблицах. Для изоляторов внутренней установки определяющим является сухоразрядное напряжение , а для изоляторов наружной установки – мокроразрядное – напряжение перекрытия под дождем.