6. Допустимые напряжениядлявнутреннейизоляции

Внутренняя изоляция должна выдерживать грозовые и внутрен- ние перенапряжения. Эти перенапряжения не должны вызывать пробоя и сокращения сроков службы изоляции, т. е. не должны вы-

зывать местных повреждений и дефектов изоляции (ЧР, образова- ния расслоений и газовых включений). Таким образом, кратковре- менная электрическая прочность не всегда определяется напряже- нием пробоя. Электрическая прочность может определяться напря- жением возникновения ЧР определенной интенсивности. Поэтому при заводских испытаниях отсутствие пробоя не всегда означает, что испытание прошло успешно. Нужно также убедиться, что от- сутствуют дефекты.

Испытательные напряжения выбираются из следующих сообра- жений

^Uи исп^Uи доп^;

^U50 исп^U50 доп^;

U_испU_пер, (3.1)

гдеU_{и доп},

^U50 доп

• соответственно допустимые импульсноена-

пряжение и напряжение переменного тока частотой 50 Гц;

^Uи исп^,U50 исп

• соответствующие испытательныенапряжения;

U_пер– уровень перенапряжений для испытуемой изоляции.

При этом результаты испытаний должны гарантировать надеж- ность работы изоляции с вероятностьюp0,99 и 0,999.

Дляэлектрооборудования, выпускаемого большимипартиями, зна-чениеU_допопределяетсянаосновании опытных испытанийобразцов

U_допU3,14, приp0,99 ;

U_допU4,49, приp0,999 .

Длядорогостоящих конструкцийзначениедопустимых напряже-

^нийUи доп^иU50 доп

определяютнаоснованиидопустимыхнапряжен-

ностей электрическогополяоткуда

E_идоп400 кВ/см,

E_{50 доп}200 кВ/см ,

^Uи доп

_^dEи доп_,

k_н

^U50доп

^{dE50доп,} (3.2)

k_н

гдеd– толщина изоляции;

k_н– коэффициент неоднородности электрического поля.

7. Частичные разряды во внутреннейизоляции

Частичными разрядаминазываются разрядные процессы, разви- вающиеся под действием приложенного напряжения на части изо- ляции. Наиболее интенсивный характер ЧР имеют в резко неодно- родных полях на ослабленных участках изоляции – в газовых вклю- чениях. Такие участки возникают при технологических дефектах или механических повреждениях изоляции.

Для выяснения сущности ЧР воспользуемся схемой замещения изоляции (рис. 3.3,б).

δ

^d U=U_msinωt

b

а

S_b

Рис. 3.3. Изоляция с повреждением (а) и ее схема замещения (б)

Частичные разряды в воздушномвключениитолщиной b

(рис. 3.3,а) возникнут, если напряжение на промежуткеU_b

будет

равным или большим некоторого критического значенияU_крb, при котором возникают ЧРU_bU_крb. Если к изоляции приложено

внешнее синусоидальное напряжение возникают ЧР на промежуткеb, то

UU_msint, при котором

U_bU_m

^C . (3.3)

C_C_b

Тогда напряжение, приложенное к изоляции, при котором воз- никают ЧР на промежуткеbиз последнего выражения будет

_ крb b

^U CC

U_ЧР . (3.4)

^{2 C}

Так какdb, тоdи для емкостейC_иC_bможно записать



_C0S_b

d

иC_b

^0bSb, (3.5)

b

а напряжение возникновения ЧР, приложенное к изоляции, будет

_ крbb

^U d

U_ЧР , (3.6)

2 ^b

гдеи_b

• соответственно диэлектрическая проницаемостьмате-

риала диэлектрика и газового включения;

S_b– максимальная площадь в поперечном сечении газового

включения.

В случае неоднородного поля

_ крbb

^U d

U_ЧР . (3.7)

k_н2^b

Из последнего выражения следует, что увеличить значение раз-

рядного напряжения

^UЧР

можно путем увеличения

_b, т. е. про-

питкой или более плотной намоткой изоляции.

Разряд в воздухе наступает при минимальном напряжении

U300 В, следовательно

d

U_ЧР0,2^b ,кВ. (3.8)

bk_н

При воздействии синусоидального напряжения (рис. 3.4) ЧР мо- гут возникать многократно в течение полупериода, если напряже-

ние на газовом включенииU_bU_крb, и погасать, если гдеU_погb– напряжение погасания частичного разряда.

^Ub^Uпогb^,

Рис. 3.4. Изменение напряжения на газовом включении при ЧР

Если значенияU_прb

^иUпогb

не зависят от полярности, то число

ЧР в единицу времени будет

n_f

4f^{UUЧР,} (3.9)

U_ЧР1

гдеU– воздействующее на изоляцию напряжения;

U_погbU_прb0,50,8 .

При наличии в изоляции нескольких газовых включений

n4f ^{UUЧР.} (3.10)

f 

^UЧР

1

Выделяющаяся в канале энергия ляции

^WЧР

идет на разрушение изо-

_U2

U^{2 }



^WЧР^Cэк^



крb

2

^погb. (3.11)





При оценке интенсивности ЧР пользуются величиной кажущего-

ся зарядаq_x

– единичного частичного разряда, который связан с

нейтрализующимся при каждом частичном разряде зарядом, приво- дящим к уменьшению напряжения на электродах на величинуU_x:

q_xU_xC_x, (3.12)

гдеC_x– емкость всего диэлектрика.

Также для оценки интенсивности пользуются величиной средне- го тока ЧРInq_x, гдеn– число разрядов в секунду.

Разрушениеизоляцииимеет место,еслиq_x10^910^6Кл .Началь-

ные ЧРвозникают при

q_x10^1410^11Кл

длябумажно-масляной

изоляции(БМИ)и

q_x10^12Кл

длямаслобарьерной(МБИ). Эти

разряды возникают в местах с сильно неоднородным полем и, хотя

не вызывают разрушения изоляции, но увеличивают

tg

и количе-

ство растворенных газов, особенно в МБИ и БМИ, что в конечном

итоге может привести к тепловому пробою. При

q_x10^710^9Кл

ЧР могут привести к пробою и считаются критическими. Такие ЧР недопустимы.

В сплошных изоляционных конструкциях (МБИ и БМИ) ЧР мо- гут возникать вдоль поверхности твердой изоляции. В этом случае на поверхности могут возникать проводящие ветвистые каналы (дендриты), длина которых при перенапряжениях может увеличить- ся, что в конечном итоге приведет к пробою или перекрытию изо- ляции по поверхности. Эти процессы наиболее интенсивно разви- ваются в неоднородном электрическом поле и в том случае, если барьеры расположены не перпендикулярно силовым линиям элек- трического поля. Такие разряды могут возникать и в щелях между твердой изоляцией.