Учебная работа. Разряд вдоль поверхности в резконеоднородном поле

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Разряд вдоль поверхности в резконеоднородном поле

Содержание

1. Разрядное напряжение и
резконеоднородное поле

2. изоляция электрических установок

2.1 Внешняя изоляция электроустановок

2.2 Регулирование электрических
полей во внешней изоляции

2.3 Внутренняя изоляция электроустановок

Список использованной
литературы


1. Разрядное
напряжение и резконеоднородное поле

Разрядное напряжение
— испытательное
напряжение, которое вызывает полный разряд. Полный разряд — электрический разряд,
полностью шунтирующий изоляцию между электродами и вызывающий снижение значения
напряжения между электродами практически до нуля. По форме электрические поля делятся
на однородные, слабонеоднородные и резконеоднородные. Однородным полем называется
такое поле, в котором вдоль силовых линий напряженность поля постоянна. Примером
такого поля может служить поле в средней части плоского конденсатора.

Если напряженность
поля вдоль силовых линий изменяется ориентировочно не более чем в 2-3 раза, такое
поле считается слабонеоднородным. Примером слабонеоднородного поля является поле
между двумя шарами шарового разрядника или поле между жилой и оболочкой кабеля.
Резконеоднородным полем называется поле, в котором напряженность изменятеся вдоль
силовых линий на несколько порядков. В электроустановках в большинстве случаев электрические
поля являются резконеоднородными

Разрядные напряжения
зависят от конструкции металлической арматуры, формы изоляционного тела, определяющей
длину пути разряда в воздухе, и состояния поверхности изолятора. При проектировании
изоляторов пользуются разрядными напряжениями, измеренными при сухом состоянии поверхности
и при дожде нормированной интенсивности. При сухом состоянии поверхностей измерения
проводятся при напряжениях 50 Гц и импульсном, под дождем — при напряжении 50 Гц..
например, у штыревых и стержневых опорных изоляторов электрическое поле, как правило,
получается резконеоднородным с преобладающей тангенциальной составляющей напряженности.


2. изоляция
электрических установок

Изоляция электрических
установок разделяется на внешнюю и внутреннюю.

К внешней изоляции установок высокого напряжения
относят изоляционные промежутки между электродами (проводами линий электропередачи (ЛЭП), шинами распределительных
устройств (РУ), наружными токоведущими частями электрических аппаратов и т.д.),
в которых роль основного диэлектрика выполняет атмосферный
воздух.

Изолируемые электроды
располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных
частей электроустановок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов.

К внутренней изоляции относится изоляция обмоток
трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная
изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии,
т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия окружающей среды корпусом,
оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция как правило представляет собой комбинацию
различных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых). важной особенностью
внешней изоляции является ее способность восстанавливать свою электрическую прочность
после устранения причины пробоя. однако электрическая прочность внешней изоляции
зависит от атмосферных условий: давления, температуры и влажности воздуха. На электрическую
прочность изоляторов наружной установки влияют также загрязнения их поверхности
и атмосферные осадки. Особенностью внутренней изоляции электрооборудования является
старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствие
диэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции,
который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих
в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.

Пробой твердой
и комбинированной изоляции — явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования.
жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристики
ухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции в
процессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающийся в ней дефекты и предотвратить
аварийный отказ электрооборудования.

2.1 внешняя
изоляция электроустановок

При нормальных
атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков относительно
невелика (в однородном поле при межэлектродных расстояниях около 1 см ≤ 30
кВ/см). В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжения
создается резконеоднородное электрическое поле. электрическая
прочность в таких полях при расстоянии между электродами 1-2 м составляет приблизительно
5 кВ/см, а при расстояниях 10-20 м снижается до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты
воздушных ЛЭП и РУ при увеличении номинального напряжения быстро возрастают. Целесообразность
использования диэлектрических свойств воздуха в энергетических установках разных
классов напряжения объясняется меньшей стоимостью и сравнительной простотой создания
изоляции, а также способностью воздушной изоляции полностью восстанавливать электрическую
прочность после устранения причины пробоя разрядного промежутка.

Для внешней изоляции
характерна зависимость электрической прочности от метеорологических условий (давления
p, температуры Т , абсолютной влажности Н воздуха, вида и интенсивности атмосферных
осадков), а также от состояния поверхностей изоляторов, т.е. количества и свойства
загрязнений на них. В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так,
чтобы они имели требуемую электрическую прочность при неблагоприятных сочетаниях
давления, температуры и влажности воздуха.

2.2 Регулирование
электрических полей во внешней изоляции

При резконеоднородных
полях во внешней изоляции возможен коронный разряд у электродов с малым радиусом
кривизны. появление короны вызывает дополнительные потери энергии и интенсивные
радиопомехи. В связи с этим большое значение имеют меры по уменьшению степени неоднородности
электрических полей, которые позволяют ограничить возможность возникновения короны,
а также несколько увеличить разрядные напряжения внешней изоляции.

Регулирование
электрических полей во внешней изоляции осуществляется с помощью экранов на арматуре
изоляторов, которые увеличивают радиус кривизны электродов, что и повышает разрядные
напряжения воздушных промежутков. На воздушных ЛЭП высоких классов напряжений используются
расщепленные провода.


2.3 Внутренняя
изоляция электроустановок

Внутренней изоляцией
называются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются
жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинации, не имеющие прямых
контактов с атмосферным воздухом.

целесообразность
или необходимость применения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обусловлена
рядом причин. Во-первых, материалы для внутренней изоляции обладают значительно
более высокой электрической прочностью (в 5-10 раз и более), что позволяет резко
сократить изоляционные расстояния между проводниками и уменьшить габариты оборудования.
Это важно с экономической точки зрения. Во-вторых, отдельные элементы внутренней
изоляции выполняют функцию механического крепления проводников, жидкие диэлектрики
в ряде случает значительно улучшают условия охлаждения всей конструкции.

Элементы внутренней
изоляции в высоковольтных конструкциях в процессе эксплуатации подвергаются сильным
электрическим, тепловым и механическим воздействиям. Под влиянием этих воздействий
диэлектрические свойства изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает свою
электрическую прочность.

Механические нагрузки
опасны для внутренней изоляции тем, что в твердых диэлектриках, входящих в ее состав,
могут появиться микротрещины, в которых затем под действие сильного электрического
поля возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.

особая форма внешнего
воздействия на внутреннюю изоляцию обусловлена контактами с окружающей средой и
возможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении герметичности установки.
Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрических
потерь. Внутренняя изоляция должна обладать более высоким уровнем электрической
прочности, чем внешняя изоляция, т.е. таким уровнем, при котором пробой полностью
исключаются в течение всего срока службы.

Необратимость
повреждения внутренней изоляции сильно осложняет накопление экспериментальных данных
для новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых крупных изоляционных
конструкций оборудования высокого и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляр
крупной дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.

Диэлектрические
материалы должны также: обладать хорошими технологическими свойствами, т.е. должны
быть пригодными для высокопроизводительных процессов изготовления внутренней изоляции;
удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать или образовывать
в процессе эксплуатации токсичные продукты, а после отработки всего ресурса они
должны поддаваться переработке или уничтожению без загрязнения окружающей среды;
не быть дефицитными и иметь такую стоимость, при которой изоляционная конструкция
получается экономически целесообразной.

В ряде случаев
к указанным выше требованиям могут добавляться и другие, обусловленные спецификой
того или иного вида оборудования. например, материалы для силовых конденсаторов
должны иметь повышенную диэлектрическую проницаемость, материалы для камер выключателей
высокую стойкость к термоударам и воздействиям электрической дуги.

длительная практика
создания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, что во
многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется при использовании
в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов, дополняющих друг
друга и выполняющих несколько различные функции.

Так, только твердые
диэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции.
Обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Детали из твердого
диэлектрика, обладающего высокой механической прочностью, могут выполнять функцию
механического крепления проводников.

использование
жидких диэлектриков позволяет
в ряде случаев значительно улучшить условия охлаждения за счет естественной или
принудительной циркуляции изоляционной жидкости.


Список использованной
литературы

1. защита электростанций и
подстанций 3—500 кВ от прямых ударов молнии. автор: ЮРИКОВ П. А. Г: 1982 Издательство:
М.: Энергоиздат.

2. ГОСТ 1516.2-76. Электрооборудование и электроустановки
переменного тока на напряжения 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической
прочности изоляции.

3. Разевиг Д.В., Дмоховская
Л.Ф., Ларионов В.П. техника высоких напряжений М.: Энергия, 1976.

Учебная работа. Разряд вдоль поверхности в резконеоднородном поле