Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

канала. Его можно рассматривать как проводник, на конце которого резко увеличивается напряженность электрического поля и образу­ ются новые частичные пробои в масле, новое обугливание картона и т. д. Весь процесс имеет пульсирующий характер: при пробое нового участка возрастает ток, с ростом тока увеличивается падение напря­ жения в канале и падает напряжение на продвигающемся конце ка­ нала. При этом поле у конца ослабевает и пробои масла прекращаются. Соответственно уменьшается падение напряжения на обугленном кар­ тоне и вновь возрастает напряженность поля у конца канала разряда. Для продвижения ползущего разряда большое значение имеют газо­ вые пузыри, образовавшиеся у конца канала за счет разложения масла. В этих пузырях очередные частичные разряды происходят при мень­ шем напряжении, чем в масле. Так можно объяснить предпочтительное развитие ползущего разряда в щелях или даже в толще картона, от­ куда газовые пузыри не могут быстро уйти.

в. Связь между интенсивностью частичных разрядов и разрушением изоляции

Для маслобарьерной изоляции весьма сложно установить связь между количественными характеристиками ч. р. и разрушением изоля­ ции. Частичные разряды с голых металлических частей в масле могут быть практически безопасными и их можно не принимать во внима­ ние. То же может быть в случае ч. р. в маслобарьерной изоляции в местах, где масло постоянно циркулирует. Однако для мест изоляции, в которых циркуляция масла затруднена, возникновение ч. р. может вызвать необратимый процесс и привести к повреждению изоляции; типичным примером является ввод с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа.

Если в изоляции возможно образование локальных газовых вклю­ чений за счет разложения масла вследствие ч. р., то определяющим следует считать мощность ч. р. Рч р. или ток ч. р. Л,. v.=q4. р.яч. р., где q4. р-— кажущийся заряд ч. р. и пч_р-—число разрядов в секунду. Если же повреждение изоляции может быть вызвано каждым единич­ ным ч. р., то повреждение изоляции целесообразно связать с харак­ теристиками единичного ч. р.: зарядом q4, р и энергией W4, р..

Если стример, развивающийся в масляном канале, распространится на весь масляный канал и достигнет барьера из электроизоляционного материала, то вблизи кончика стримера возникает значительная на­ пряженность и образуются скользящие разряды вдоль поверхности барьера.

Движение электронов вдоль канала разряда приводит к разогреву канала за счет_ столкновений электронов с молекулами жидкости. Наибольшая температура достигается у основания стримера, через которое проходит наибольшее число электронов. Энергия, переданная электронами стримера молекулам жидкости, расходуется в основном на увеличение кинетической энергии молекул жидкости, т. е. на повы­ шение температуры. Когда последняя достигнет температуры кипения, произойдет местное вскипание жидкости и образование высокопрово­

153

дящего канала лидера в газе (плазмы) с весьма малым падением напря­ жения. Такой канал ограниченной длины вызывает резкое увеличение напряженности поля у его границы и возникновение более интенсив­ ных скользящих разрядов по поверхности изоляционного барьера. Там, где канал разряда, имеющий высокую температуру, касается по­ верхности изоляционного барьера (электрокартона, изоляционной бумаги), масло, пропитывающее картон или бумагу, испаряется и образуются белые побеги, исчезающие вскоре после прекращения разряда. Если энергия, выделяющаяся в канале разряда, доста­ точно велика, то температура канала может достигать нескольких тысяч градусов, в результате чего на поверхности изоляции, по кото­

5000ч7000° К <7т =:10"° к. Ч. р. с такой интенсивностью недопусти­ мы ни при испытаниях трансформаторов, ни в эксплуатации.

По экспериментальным данным, в силовых трансформаторах пр и рабочем напряжении имеют место ч. р. с интенсивностью от 3- 10“ 12 и до 3-10-0 к. Длительное существование ч. р. с интенсивностью ІО-11 -г-10-10 к при рабочем напряжении не приводит к заметным повреждениям изоляции и, по-видимому, является безопасным. Дли­ тельное существование (в течение десятка часов и более) ч. р. с ин­ тенсивностью 10-9ч- 10-8 к приводит к появлению следов на картоне; несколько импульсов с интенсивностью 10-7 4- ІО-8 к вызывает обуг­ ливание картона.

Весьма показательным является регистрация относительного из­ менения интенсивности ч. р. в зависимости от напряжения в области от 0,8 t/pa6 до UHcn. Наблюдаемое иногда резкое повышение интен­ сивности ч. р. не должно происходить при напряжении £/=^(1,34- 4-1,4) £Ураб. При этом во всех случаях интенсивность ч. р. при испы­ тательном напряжении не должна превышать ІО-7 к.

г. Частичные разряды в маслобарьерной изоляции при постоянном напряжении

Постоянное напряжение распределяется между элементами масло­ барьерной изоляции весьма неравномерно, причем масляный канал не несет практически никакой электрической нагрузки, так как у масла проводимость на 2—3 порядка больше, чем у пропитанногокартона и бумаги. Почти все воздействующее на изоляцию постоянное напряжение ложится на картон барьеров и на бумажную изоляцию проводов обмотки и других токоведущих частей. Потенциалы по­ верхностей барьеров и других изоляционных деталей могут приниматьпри этом различные значения и возможно образование большой разно-

154

так, чтобы обеспечить перекрытие лент данного слоя лентами сосед­ него слоя на две трети ширины ленты. При наложении ленты с поло­ жительным перекрытием это перекрытие должно быть не менее поло­ вины (полнахлеста).

Размеры масляных прослоек в листовой изоляции зависят в ос­ новном от плотности прилегания листов бумаги друг к другу и к электродам. Для уменьшения толщины этих прослоек в конденса­ торах после сушки изоляции производят опрессовку секций под дав­ лением 5-М 0 кгс/см2. При намотке бумажных цилиндров плотность прилегания слоев достигается за счет натяжения бумаги.

В ленточных слоях число и размеры масляных прослоек зависят от толщины бумаги, степени перекрытия и плотности намотки. При отрицательном перекрытии в изоляции образуются масляные про­ слойки между краями лент. Толщина этих прослоек при идеально плотной намотке не меньше толщины бумажной ленты. При совпадении зазоров в двух соседних слоях (повивах) прослойка не меньше двой­ ной толщины ленты. На практике встречается и большее число совпа­ дений бумажных лент, что приводит к появлению в изоляции значи­ тельных по толщине масляных прослоек. Во избежание существен­ ного ослабления электрической прочности изоляции в местах совпа­ дения зазоров в соседних слоях обычно нормируют максимально допустимое число таких совпадений. При намотке лент с положитель­ ным перекрытием такое совпадение зазоров в соседних повивах ис­ ключается, но толщина масляных прослоек у края ленты также не может быть менее ее толщины.

Помимо масляных прослоек в местах зазоров между краями лент прослойки образуются между прилегающими друг к другу поверх­ ностями ленты за счет неизбежных неплотностей при намотке.

б. Частпчпые разряды при переменном напряжении

Начальные частичные разряды в бумажно-масляной изоляции воз­ никают вследствие пробоя масляных пленок, так как в хорошо вы­ сушенной и пропитанной минеральным маслом бумажной изоляции

;нет пузырьков воздуха или какого-либо другого газа. Пропитка изоля­ ции производится обычно при остаточном давлении от 0,001 до 1 мм pm. cm., в результате чего в изоляции остается от 0,001 до 0,1% газа (воздуха). Растворимость воздуха в нефтяных маслах при темпера­ туре 20° С составляет около 10% по объему, поэтому весь оставшийся газ будет растворен в пропитывающем составе. Газовые включения могут образоваться либо при интенсивном разложении масла вслед­ ствие электрических разрядов, либо в случае резких колебаний тем­

пературы диэлектрика.

Начальные ч. р. возникают прежде всего на краю электрода, где напряженность поля наибольшая. Это подтверждается появлением следов в области края электрода на фотопленке, помещенной в изо­ ляцию, или прямым наблюдением с помощью фотоэлектронного умно­ жителя, регистрирующего свечение, вызванное ч. р.

156

При переменном напряжении напряженность в масляной прослой­ ке выше, чем в бумаге. Рассмотрим эквивалентную схему бумажно­ масляной изоляции, изображенную на рис. 8.9.

Отличие напряженности в масляной прослойке от средней зависит от соотношения между толщинами масляной прослойки би и слоя бу­ маги бб. Для эквивалентной схемы, приведенной на рис. '8.9, а, имеем

может привести к появлению больших масляных прослоек. При 6М« бб.

масляной прослойки бм тем меньше, чем меньше толщина бумаги 8б. Так как пробивная напряженность масла растет с уменьшением толщины прослойки, то изоляция из более тонкой бумаги имеет более высокую напряженность частичных разрядов (рис. 8.10).

Увеличение плотности бумаги вызывает следующие изменения электрических характеристик бумажно-масляной изоляции. С одной стороны, с увеличением плотности возрастает электрическая проч­ ность листов бумаги, так как повышается содержание клетчатки в листе, сокращаются размеры элементарных масляных каналов в бумаге и увеличивается их электрическая прочность. С другой сто­ роны, увеличение плотности приводит к росту диэлектрической про­

157