19. Поверхностный разряд в резконеоднородномполе

Резконеоднородные поля с большим значением нормальной со-ставляющейнапряженности электрическогополя наблюдаютсяв про- ходных изоляторах, в изоляции обмоток электрических машин при выходе из паза и других конструкциях.

Эквивалентная схема замещения проходного изолятора (рис. 1.21)

состоит из₀– удельного поверхностного сопротивления иС₀–

емкости единицы поверхности изолятора относительно электрода.

Токи, протекающие через сопротивление₀

и емкость

С₀, неоди-

наковы. В результате имеет место неравномерное распределение напряжения по поверхности изолятора.

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

Наибольшее значение напряжения будет иметь место у фланца1. Неравномерность будет тем больше, чем большедиэлектрика и меньше толщина стенок.

В результате поверхностный разряд развивается от электрода1к электроду2, проходя последовательно стадии коронного разряда, скользящего разряда и перекрытия (пробоя). При перекрытии изо- лятора 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 значени- ем. В последнем случае уменьшаетсяС₀.

20. Разряды вдольувлажненной и загрязненнойповерхности

Увлажнению и загрязнению подвергается изоляция, работающая на открытом воздухе. Причиной загрязнения могут быть как атмо-

сферные осадки, так и выбросы различных производств. В резуль- тате увлажнения и загрязнения на поверхности изоляции образуется тонкий проводящий слой и увеличивается ток утечки

у

I^U

; (1.28)

R_у

^п^Lу

R_у , (1.29)

D

гдеL_у– длина пути утечки;

D– диаметр изолятора;

_п– удельное объемное сопротивление проводящего слоя;

– толщина проводящего слоя.

В результате неравномерного поверхностного загрязнения и ув- лажнения происходит подсыхание некоторых поверхностей и обра- зование частичных дуг. Эти разряды могут приводить к образова- нию трековых дорожек, если материал неустойчив к трекингу.

Механизм перекрытия поверхности носит тепловой характер, т.е.развивается во времени медленно и только при длительном воз- действии напряжения. Разрядное напряжение зависитотсопротив- ления и конструкцииизолятора:

UkL^п

0,4

, (1.30)

р у^{ }

_D_

гдеk– коэффициент, зависящий от конструкции изолятора и опре- деляемый опытным путем.

Есливпроцессе частичныхразрядовимеетместоуменьшениеI_у

(увеличивается

_п), то частичные разряды носят затухающий ха-

рактер. При загрязнении поверхности наиболее низкие разрядные напряжения наблюдаются при моросящем дожде, тумане, росе. При

сильном дожде имеет место очистка поверхности иU_рувеличива-

ется. Для увеличенияU_рувеличивают длину путей утечки.

2. Внешняяизоляциявоздушныхлинийираспределительныхустройств

   1. Назначение, типы и характеристикиизоляторов

Изоляторы предназначены для крепления токопроводов, а также для создания изоляционных промежутков между токопроводами различных фаз и между токопроводами и заземленными конструк- циями. По назначению изоляторы подразделяются настанционные,линейныеиаппаратные.

Станционныеизоляторы предназначены для закрепления токо- проводов в закрытых распределительных устройствах, а также для пропуска их через стены и перекрытия. Они соответственно подраз- деляются наопорныеипроходные.

Линейныеизоляторы предназначены для закрепления проводов на ВЛ и ОРУ. Они подразделяются наштыревые,стержневыеиподвесные.

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

Диэлектрические материалы, из которых изготавливаются изо- ляторы, должны иметь высокую электрическую и механическую прочность. Эти характеристики должны обеспечиваться как в нор- мальных условиях эксплуатации, так и в аварийных режимах, при различных атмосферных условиях, быть негигроскопичными, тре- кингостойкими, работать в широком диапазоне температур и в аг- рессивной среде.

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

Фарфор обладает следующими характеристиками: электрическая

прочностьE2025 кВ/см ; механическая прочность фарфора зави-

ситотхарактерадеформации:_сж400700МПа ,_из80150МПа,

_р4570 МПа ; допустимый перепад рабочих температур 70 ºC. Одно из достоинств фарфора как изоляции – низкая стоимость.

Стекло имеет электрическую прочностьE45 кВ/см . Механи-

ческие характеристики стекла примерно такие же, как у фарфора.

Закаленное стекло допускает нагрузку до 530 кН. Стеклянные изо- ляторы могут изготавливаться методом штамповки и не требуют глазуровки. Прозрачность стекла позволяет легко обнаруживать трещины и другие дефекты, что облегчает контроль во время про- изводства и эксплуатации.

Общий недостаток фарфоровых и стеклянных изоляторов – зна- чительная масса и размеры.

В настоящее время широкое распространение получили изолято- ры на основе стеклопластиков и полимерных покрытий. Полимер- ные изоляторы практически не повреждаются при транспортировке и имеют значительно меньшую (в 7–10 раз) металлоемкость подве- сок, меньшую массу и размеры.

Металлическую арматуру изоляторов изготавливают из стали, ковкого и немагнитного чугунов или цветного металла. Немагнит- ный чугун и цветной металл применяются при больших токах с це- лью снижения потерь. Для крепления арматуры к диэлектрику ис- пользуют высококачественные цементы и другие связующие.

Для изготовления изоляторов высоковольтной аппаратуры ис- пользуется также эпоксидная смола, бакелизированная бумага и слоистые пластики. В высоковольтных вводах применяют бумажно- масляную и маслобарьерную изоляцию, защищенную фарфоровы- ми покрышками.

Под воздействием токов короткого замыкания, ветра, гололеда и веса проводов высоковольтная изоляция испытывает большие ме- ханические нагрузки и вибрации. Кроме того, изоляция ВЛ и ОРУ подвержена воздействию тумана, дождя, загрязнению и резким ко- лебаниям температуры. Поэтому изоляционные материалы должны обеспечивать длительную электрическую прочность с учетом кли- матических условий и уровня перенапряжений, а также достаточ- ную механическую прочность.

Для обеспечения надежной и безопасной работы изоляция под- вергается испытанию повышенным напряжением. Значения испы- тательных напряжений для изоляции разных классов напряжения приводятся в таблицах. Для изоляторов внутренней установки оп- ределяющим является сухоразрядное напряжениеU_с.р, а для изоля-

торов наружной установки – мокроразрядное перекрытия под дождем.

^Uм.р

– напряжение