ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ИЗОЛЯТОРОВ Ø Ø Ø Твердые диэлектрики

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ИЗОЛЯТОРОВ Ø Ø Ø Твердые диэлектрики Пробой твердых диэлектриков Привести основные понятия, формулы, описать электрофизические процессы Владимир - 2012 Студент гр. ЭЛС – 109 Ёров И. И. E-mail: dushanbe 33@list. ru

q Надежность работы изоляторов зависит от их электрической и механической прочности, а также от способности сохранять свои изоляционные свойства при изменении метеорологических условий (снег, дождь, изменение температуры, давления и т. д. ). q Электрическая прочность изолятора характеризуется выдерживаемым напряжением промышленной частоты при сухой поверхности изолятора и под дождем, а также испытательным импульсным напряжением. q Нарушение электрической прочности изолятора может произойти путем пробоя твердого диэлектрика (фарфора) или благодаря разряду в воздухе по поверхности изолятора. В первом случае изолятор полностью выходить из строя, так как его электрические характеристики не восстанавливаются, в этом случае изолятор теряет свои изолирующие свойства и должен быть немедленно заменен, кроме того, при пробое изолятор может быть разрушен механически. Во втором случае изолятор может повредиться только за счет теплового воздействия дуги на его поверхность. Если после перекрытия напряжение с изолятора будет быстро снято, например, под действием релейной защиты, в большинстве случаев изолятор остается неповрежденным. Поэтому все изоляторы конструируются таким образом, чтобы их пробивное напряжение было выше напряжения перекрытия по поверхности.

q Диэлектрические материалы, из которых изготовляются изоляторы, должны иметь высокую электрическую прочность на пробой, достаточную механическую прочность и хорошо противостоять неблагоприятным атмосферным воздействиям. Всем этим требованиям удовлетворяет электротехнический фарфор, являющийся наиболее распространенным диэлектриком, применяемым для изготовления изоляторов. Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1, 5 мм составляет 22— 28 квдейств. /мм. С увеличением толщины фарфора средние пробивные градиенты его уменьшаются. В изоляторах поле неоднородно, поэтому средняя электрическая прочность фарфора в них еще меньше. Расцепление гирлянды изоляторов на ВЛ 500 к. В «Зай. ГРЭС-Куйбышев» (а) и остатки фарфоровых изоляторов ВЛ 110 к. В, в том числе с лопнувшей шапкой (б)

q При импульсных напряжениях электрическая прочность фарфора на 50— 70% выше, чем при промышленной частоте. q Толщина фарфоровых стенок в изоляторах обычно не превышает 30— 40 см. Если такая толщина по электрической и механической прочности оказывается недостаточной, применяются составные конструкции. Только в стержневых изоляторах, где пробой фарфора невозможен, допускается большая толщина фарфора. Ø Стеклянные изоляторы значительно дешевле фарфоровых, вместе с тем по своим электрическим и механическим характеристикам они не уступают фарфоровых. Характеристики в значительной мере зависят от химического состава стекла, особенно от содержания в стекле щелочей. Наличие в составе стекла растворимых щелочей повышает гигроскопичность поверхности изоляторов, а следовательно, увеличивает поверхностную проводимость.

Момент пробоя по границе стекло-компаунд (а) и вид «остатка» изолятора после пробоя (б) Ø Электрическая прочность при длительном приложении напряжения характеризует способность изоляции выдерживать рабочее напряжение в течение определенного срока службы и численно определяется напряжением (напряженностью электрического поля), приводящим к разрушению изоляции к концу заданного отрезка времени. В процессе длительной эксплуатации происходит старение изоляции, которое выражается в уменьшении кратковременной электрической прочности и ухудшении других электрофизических характеристик изоляции. Ø Ухудшение внешней изоляции вызывают главным образом загрязнения поверхностей изоляторов, которые особенно заметно проявляются при увлажнении.

q Электрическая прочность внешней изоляции определяется главным образом амплитудой напряжения, длительностью его воздействия и слабо зависит от формы напряжения. При разряде по поверхности изоляции необходимо учитывать состояние поверхности — ее увлажнение, загрязнение. q Частичные разряды сопровождаются разрушением изоляции, и поэтому многократное воздействие перенапряжений приводит к накоплению разрушений (кумулятивный эффект), например к образованию газовых полостей в пропитанной изоляции за счет разложения жидкого диэлектрика и снижению напряжения частичных разрядов. q При воздействии каждого импульса перенапряжения происходит частичное повреждение изоляции или расходуется доля внутреннего ресурса R. q Эта доля зависит от амплитуды импульса перенапряжения и при неизменной его форме возрастает с ростом Umax пропорционально энергии частичных разрядов Wч. р. и. , выделяемых за один импульс перенапряжения. Как показывают опыты, (1) q где n=6÷ 12 и зависит от типа изоляционной конструкции. Учитывая (1), имеем

ü Тогда количество перенапряжений приводящих в совокупности к разрушению изоляционной конструкции, можно определить как где ü При этом 1/NP(Umax) является относительной долей внутреннего ресурса, расходуемой при воздействии каждого перенапряжения с амплитудой Umax. ü Доля разрушения, вызываемая Nп перенапряжениями различной амплитуды Umax в течение года, Ø При этом средний срок службы или ресурс изоляции t при учете ее старения только от воздействия перенапряжения и с учетом (3. 5)