Таблица номинальных и наибольших максимальных рабочих напряжений электрических

Таблица номинальных и наибольших (максимальных) рабочих напряжений электрических систем РЕЖИМ НЕЙТРАЛИ U, к. В Uном, и з о л и р о в а н н а я з а з е м л е н н а я 3 6 10 20 35 110 150 220 330 500 750 3, 5 к. B 1150 6, 9 11, 5 23 40, 5 126 172 252 363 525 787 1200 2, 0 4, 0 6, 65 13, 3 23, 4 72, 8 100 146 210 304 455 695 Uраб, к. В Uраб ф , к. В

Внешняя изоляция 1. Воздух (воздушный промежуток между электродами) 2. Твёрдые диэлектрики 3. Поверхности твёрдых диэлектриков Общие характеристики внешней изоляции 1. Сама восстанавливается после пробоя (воздух) 2. Не стареет 3. Зависит от внешних условий

Электрическая прочность Пробивная напряжённость в однородном поле 1. расстояния до 10 см – Е 0=30 к. В/см 2. расстояния 1 - 2 м - Е 0 ~ 5 к. В/см 3. расстояния 10 - 20 м - Е 0 < 2, 5 к. В/см Типы поверхности твёрдых диэлектриков 1. Чистая и сухая (U 1 сухоразрядное) 2. Чистая и мокрая (увлажненная дождём) (U 2 мокроразрядное) 3. Грязная и мокрая (U 3 грязеразрядное, влагоразрядное) Е (фарфор, стеклотекстолит) ~ 45 к. В/мм Uф~1, 5* U 1; U 1> U 2> U 3;

Характеристики стекла и фарфора • ФАРФОР СТЕКЛО • Электрическая прочность в однородном поле • при толщине образца 1, 5 мм • • 30 -40 к. В/мм 45 к. В/мм • Механическая прочность • при сжатии 450 Мпа 400 -450 Мпа • при изгибе 70 Мпа 80 Мпа • при растяжении 30 Мпа 25 -30 Мпа

Назначение и типы изоляторов • По своему назначению изоляторы делятся на опорные, подвесные и проходные. Опорные изоляторы в свою очередь подразделяются на стержневые и штыревые, а подвесные - на тарельчатые и стержневые. ОСН-35 -2000 расшифровывается следующим образом: опорный, наружной установки, стержневой на 35 к. В, с минимальной разрушающей силой 2000 да. Н (приставка да = дека – 10)

Выбор числа изоляторов Ly-длина пути утечки (минимальная длина между фланцами по поверхности изолятора) - удельная эффективная длина пути утечки Степень загрязнения , см/к. В (не менее) при номинальном напряжении, к. В до 35 включительно 110 ÷ 750 1 1, 9 1, 6 2 2, 35 2, 0 3 3, 0 2, 5 4 3, 5 3, 1

Электрофизические процессы в газах • Число столкновений z, испытываемых какой либо частицей на пути в 1 см, пропорционально концентрации N. Величина, обратная числу столкновений, =1/z представляет собой среднюю длину свободного пробега частицы. Газ мол, мкм эл, мкм Wвозб, (э В) Wи, (э В) H 2 N 2 O 2 H 2 O CO 2 SF 6 0, 11 0, 058 0, 064 0, 041 0, 039 0, 025 0, 63 0, 36 0, 23 0, 22 0, 13 10, 8 6, 3 7, 9 7, 6 10 6, 8 15, 9 15, 6 12, 1 12, 7 14, 4 15, 6

Уровни энергии электрона в молекуле (атоме)

Вероятность того, что длина свободного пробега частицы равна или больше x равна: В электрическом поле на заряженные частицы (ионы и электроны) действует сила F=e*E Под действием этой силы заряженные частицы ускоряются и приобретают кинетическую энергию We=m. V 2/2=e*U=e*E*x Например, электрон, двигаясь в электрическом поле, прошёл разность потенциалов 1 В. Его энергия, в этом случае, увеличится на 1 э. В = 1, 6∙ 10 -19 Дж. Если We>Wи – то при столкновении электрона с нейтральной молекулой может происходить ударная ионизация (распад нейтральной молекулы на электрон и положительный ион).

Ударная ионизация (первичная) Расстояние, который должен пролететь электрон, чтобы накопить достаточную для ионизации энергию Вероятность того, что электрон пролетит путь без столкновений и приобретёт необходимую для ионизации энергию Коэффициент ударной ионизации определяется как произведение среднего числа столкновений на пути в 1 см и вероятности ионизации

Фотоионизация (вторичная) Фотоионизация это ионизация нейтральных молекул при поглощении фотона или выбивание электронов из катода 1. Фотоионизация в объёме газа 2. Фотоионизация на катоде W = hn - энергия фотона h=4, 15∙ 10 -15 э. В∙с – постоянная Планка n -частота излучения Видимый свет n ультрафиолет Рентгеновское - излучение 4. 1014 - 8. 1014 - 3. 1016 - 6. 1019 780 – 420 нм 420 – 10 нм - 4 пм >6. 1019 < 4 пм Работа выхода из материала катода 1, 5 – 5 э. В

Число вторичных электронов пропорционально числу актов ударной ионизации. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом вторичной ионизации. При Т>10000 К – начинается термоионизация (ионизация при столкновении нейтральных молекул) Такой газ где существенны процессы термоионизации называется плазмой Воздействия на воздушные промежутки 1. Естественная радиация Земли (~10 мк. Р∙час) 2. Ультрафиолетовое излучение Солнца 3. Космическое излучение (галактическое и солнечное) Результат воздействия – ионизация воздуха и возникновения тока утечки между электродами - r~ 1017 Ом*см

Лавина электронов и условие самостоятельности разряда Если между электродами ВН возник электрон, то он, двигаясь к аноду, сталкивается с молекулами, ионизирует их, порождает новые электроны, которые также ионизируют молекулы. Число электронов нарастает лавинообразно – лавина электронов. Первичный электрон – электрон, способный создать лавину, в результате которой появляется электрон (вторичный) также способный создать новую лавину -условие самостоятельного разряда в газе

Вольт-секундные характеристики воздушных промежутков t=t 1+t 2+t 3 t 1 – время нарастания напряжения; t 2 –время появления первичного эл-на t 3 – время от начала лавин до перехода изоляции в проводящее состояние

Стадии разряда воздушных промежутков Расстояние < 1 м 1. 2. 3. 4. Первичный электрон Лавины электронов Стриммер Основной разряд (искра) Расстояние > 1 м 1. 2. 3. 4. 5. Первичный электрон Лавины электронов Стриммер Лидер Основной разряд (искра) Стриммер – проводящий канал (низкотемпературная плазма с Т<10000 K). Термоионизация незначительна. Лидер – проводящий канал (плазма с Т>10000 K). Термоионизация является основным механизмом.

Типы разрядов 1. Искровой – кратковременный пробой (нестационарный) 2. Дуговой ( силовая дуга) – стационарный пробой (разряд) 3. Корона – частичный пробой в резко неоднородных полях (свечение святого Эльма – корона на верхушках мачт) 4. Скользящий – разновидность импульсного искрового разряда вдоль поверхности диэлектрика

Разряд вдоль сухой поверхности Опорный изолятор Наиболее опасные места 1 -край электрода ВН с малым радиусом кривизны 5 -11 2 - микротрещины в цементе, воздушные зазоры 3 -адсорбированная плёнка влаги толщиной 1 -10 нм 1, 2 – корона, нагрев, озон 3 – скользящие разряды, треки

Разряд вдоль сухой поверхности Проходной изолятор 1. Ток скользящих разрядов больше 2. Начинается термоионизация 3. Сопротивления канала меньше 4. Падание напряжения в канале меньше 5. Напряжение на остатке изоляции больше 6. Перекрытие между электродами

l. СК- длина канала скользящего разряда С – удельная поверхностная ёмкость Ф/см 2 Формула Тёплера L – длина пути утечки d- диаметр

Развитие разряда при влажном загрязнении

Внутренняя изоляция 1. 2. 3. 4. 5. Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ или БМИ) Масло-барьерная (маслонаполненная) изоляция (МБИ) Изоляция на основе слюды Пластмассовая изоляция Газовая изоляция Общие характеристики внутренней изоляции 1. Не восстанавливается после пробоя 2. Стареет 3. Не зависит от внешних условий 4. Высокая электрическая прочность – малые габариты 5. Высокая цена

Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ) Исходные материалы: а) специальные электроизоляционные бумаги б) минеральные (нефтяные) масла или синтетические жидкие диэлектрики. кабельная бумага К-120 Бумага БДХ - бумага длинноволокнистая хлопковая

Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ) 1. Рулонная (до 3, 5 м) 2. Ленточная (2 – 40 см) а) внахлест б) с зазором Технология сборки (изготовления) 1. Намотка на электрод 2. Вакуумная сушка при Т= 100 -120 С и Р= 0, 1 -100 Па 3. Вакуумная пропитка дегазированным маслом Дефект бумаги в БПИ ограничен одним слоем и перекрывается другими. Сушка - удаление из изоляции (из зазоров между слоями и микропор в самой бумаге) воздуха и влаги. Пропитка - заполнение зазоров и пор маслом или другой пропиточной жидкостью

Электроизоляционные бумаги 1. Бумага кабельная Марки: КВУ-045 – уплотненная; КВМ-080 – многослойная Цифры – толщина в мкм 2. Бумага телефонная Марка: КТ-50. Плотность - 0, 8 г/см 3 3. Бумага электроизоляционная намоточная Марки: ЭН-50, ЭН-70, ЭН-85 и ЭН-100 4. Бумага конденсаторная Марки: КОН, СКОН, МКОН, ЭМКОН. О – обычная, С – специальная повышенной надежности, М - с малыми диэлектрическими потерями, В- высокой электрической прочности. Маркировка бумаги по плотности : 0, 8 (0, 8 г/см 3), 1 (1, 0 г/см 3), 2 (1, 2 г/см 3), 3 (1, 3 г/см 3), 3, 5 (1, 35 г/см 3)

Наполнители В кабелях - очищенные трансформаторные масла малой и повышенной вязкости. Добавляют канифоль. Масло октол (синтетика) получают полимеризацией изобутилена и и-бутиденов с хлористым алюминием В трансформаторах и вводах - трансформаторные масла. В силовых конденсаторах - конденсаторное масло (нефтяное), хлорированные дифенилы или их заменители, касторовое масло (в импульсных конденсаторах). Пробивное напряжение при 2, 5 мм = 35 – 90 к. В Электрическая прочность БПИ - Е>140 к. В/см

Масло-барьерная изоляция Основа - трансформаторное масло. Охлаждение за счет циркуляции: самопроизвольная или принудительная Барьеры (1, 3, 4)- электрокартон Е~ 30 к. В/мм 1. Простота изготовления 2. Горючесть 3. Меньшая чем у БПИ Епроб

Изоляция на основе слюды Микалента - слой пластинок слюды, скрепленных лаком между собой и с подложкой из специальной бумаги или стеклоленты Компаундированная изоляция - намотка нескольких слоев микаленты, пропитка их при нагреве под вакуумом битумным компаундом и опрессовка. Эти операции повторяются для каждых пяти-шести слоев до получения изоляции необходимой толщины. Применение – вращающиеся машины большой мощности. Дорогая, высокотемпературная (до 135 °С)

Электрическая прочность слюд на 50 Гц Вид слюды Толщина, мм Поле перпендикулярно спайности пробивная напряженность, к. Вэф/мм в неоднородном в однородном поле Мусковит Флогопит твердый Поле параллельно спайности толщина, мм пробивное напряжение, к. Вэф/мм 0, 025 110 -130 900 -1000 10, 0 1 -2 0, 025 115 -140 300 -500 10, 0 1, 0 -1, 5 Слюды — группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу R 1(R 2)3 [Al. Si 3 O 10](OH, F)2, где R 1 = К, Na; R 2 = Al, Mg, Fe, Li обработанная слюда мусковит KAl 2[AISi 3 O 10](OH)2 - слюдиниты флогопит KMg 3[AISi 3 O 10](OH, F)2 - слюдопласты Чешуйки слюды обладают уникальным свойством склеиваться друг с другом при наложении в водной среде и нагревании. Такой способ производства называется гидромеханическим, слюдяная бумага получается без добавления связующих веществ. Пропитанные кремнийорганическим или полиэфирноэпоксидным лаками –сырьё для изготовления термопластов

Стекломиканит гибкий ГФК-ТТ - листовой электроизоляционный слюдосодержащий материал, ламинированный стеклотканью с обеих сторон, а в качестве связующего применяется модифицированный глифталевый или кремнийорганический лак. Стеклоткань и стеклорогожа представляют собой сотканные из стекловолокна материалы Стеклоткани различаются по толщине нитей и способу плетения; их поверхностная плотность составляет от 200 до 1800 г/м 2. Изготавливаются ткани нескольких видов переплетения: полотняного, сатинового, саржевого и т. д

Стекловолокно (стеклонить) — волокно или комплексная нить, формуемые из стекла. В такой форме стекло демонстрирует необычные для стекла свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань. Термореактивная изоляция полимеризуется и затвердевает при температуре 150— 160 °С и при повторных нагреваниях не размягчается. Траб до 130 °С. tgd меньше в 3— 4 раза, чем в термопластичной. Разновидности – «Слюдотерм» , «Монолит-2» , ВЭС-2. Емакс= 30— 34 (15 -17) к. В/мм.