ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 340
Скачиваний: 3
Зависимость диэлектрической проницаемости от плотности бумаги приведена на рис. 8.11. Возрастание диэлектрической проницаемости бумаги сопровождается увеличением напряженности в масляных прослойках и облегчает возникновение ч. р. Вследствие этого влия ние плотности бумаги по-разному сказывается на кратковременной и
длительной прочностях изоляции. Крат ковременная прочность определяется главным образом прочностью бумаги и увеличивается с увеличением плотности бумаги. Для длительной прочности ча стичные разряды в масляных прослой ках играют определяющую роль. Уве личение плотности бумаги приводит к снижению напряжения (напряженности) частичных разрядов и сокращению срока службы изоляции.
Развитие начальных ч. р. в масляных прослойках бумажно-масляной изоляции при длительном воздействии напряжения может привести к появлению критических ч. р. Переход начальных ч. р. в критиче
ские для слоистой изоляции, пропитанной жидким диэлектриком, происходит тогда, когда количество газов, выделяющихся из жидкости в единицу времени под воздействием ч. р., становится больше, чем поглощающихся. Это сразу приводит к резкому возрастанию интенсив ности ч. р. на 2—3 порядка. Возникают критические ч. р., существен но разрушающие изоляцию, вследствие чего понижается напряжение возникновения ч. р.
Количество растворенного газа в единицу |
времени может быть |
|||
определено |
из соотношения |
|
|
|
|
|
ht = dHt/dt = $(H0 — Ht), |
|
(8.5) |
где Н0 = СГѴЖ— максимальное количество газов, |
которое может быть |
|||
поглощено |
данным объемом жидкого диэлектрика; |
Сг— раствори |
||
мость газа; |
Ѵж—объем жидкости; Ht—количество газов, уже погло |
|||
щенных |
к |
моменту времени i\ ß— коэффициент, характеризующий |
||
■скорость |
газопоглощения. Например, для водорода |
в минеральном |
||
масле Н0 — 0,04Ѵжр, где р —давление воздуха окружающей среды, am. Количество газов, выделяющихся в секунду вследствие частичных разрядов, пропорционально потерям на ч. р. /гч. р = Врч< , где В — количество газов, выделяющихся при разложении жидкого диэлек трика частичными разрядами с энергией в 1 дж.
Критические ч. р. возникают при условии
K . v p h t . |
(8. 6) |
При напряжении критических ч. р. количество поглощенных газов •ограничено поглощающей способностью жидкого диэлектрика. Решив уравнение (8.5), имеем:
Ht = HQ[1—ехр(— ßO] и /it = ßtf0exp (— ß^). |
(8.7) |
158
В |
режиме критических ч. р. снижение £/кр до минимального зна |
|
чения |
происходит за время, исчисляемое долями секунд или секун |
|
дами |
(рис. 8.12). При таких значениях времени е~&1Ä *1 и |
ßtf., |
а условие (8.6) принимает вид h4. p^ ß H 0. В области начальных ч. р.
все выделяющиеся при ч. р. газы поглощаются маслом, т. е. |
|
||||
Ht = h4.?t |
и |
|
= ß (tf0—Ä„.p0. |
' |
(8.8) |
Из (8.8) следует, что в |
режиме начальных ч. р. в |
герметичном |
|||
|
Af |
|
|
|
|
объеме имеет место непрерывное уменьшение величины ht. Поэтому
должен |
наступить |
момент, когда будет выполнено условие (8.8) и |
|||
режим |
начальных |
ч. р. перейдет в режим критических ч. р. Время,, |
|||
необходимое для |
такого перехода, находится из |
совместного |
реше |
||
ния (8.6) и (8.8): |
|
i < ( ß t f 0- / tlI. p)/ßA „p. |
|
(8.9> |
|
|
|
|
|
||
Характерная |
зависимость времени снижения |
напряжения |
ч. р. |
||
до минимального значения от величины приложенного напряжениян вычисленная по (8.9) при (Унр= 2 (/Н, приведена на рис. 8.12.
|
|
|
t,MUH |
Рис. 8.12. Время і выдержки образца |
полна- |
Рис. 8.13. |
Восстановление на |
пряжением U, необходимое для снижения |
пряжения критических ч. р. в |
||
Ua до І/М1Ш при UKV=2UH |
' |
процессе |
отдыха изоляции |
Если воздействие критических ч. р. было достаточно кратковре менным и, например при перенапряжениях, в течение дальнейшей; работы ч. р. не происходят или изоляция не находится под напряже нием, то образовавшиеся газовые включения растворяются в масле и напряжение ч. р. восстанавливается. Если количество газовых вклю чений ограничено (не превосходит 3-М% от объема масла), то изоля ция может полностью восстановить свои первоначальные характери стики.
На рис. 8.13 показано восстановление напряжения t/Kp крити ческих ч. р. в образцах ленточной изоляции из кабельной бумаги после воздействия перенапряжения и снижения t/Kp до минимальной, величины £/МІШ.
Развитие частичных разрядов в масляных прослойках ленточной изоляции при длительном воздействии напряжения приводит к обра зованию ветвистых побегов, при которых пробой развивается на боль шие расстояния по зигзагообразному пути между слоями бумаги. Возникновение ветвистых побегов связано с тем, что при разряде в масляном зазоре возникает продольная (вдоль слоев) составляющая
159-
напряженности электрического поля, способствующая развитию про боя между слоями до ближайшего масляного канала.
Применение индикаторов частичных разрядов с повышенной чув ствительностью (порядка 3- І О - 1 6 к) совместно с фотоэлектрической схемой регистрации (в которой основным элементом является фотоум ножитель, регистрирующий свечение, возникающее в изоляции) поз
воляет установить, |
что в бумажно-масляной изоляции большинства |
|
конструкций |
имеют |
место частичные разряды с интенсивностью |
3- 10-16-г-10- |
ы к при |
напряженностях, которые ниже рабочих, приня |
тых в настоящее время. Например, для изоляции силовых конденсато ров толщиной 80 мкм (8 листов по 10 мкм), пропитанной минераль ным маслом, среднее значение напряженности начальных ч. р. Еп на уровне 3- ІО-15 к составляет 100-Ь 120 кв/см, в то время как рабочая напряженность Ераб Ä; 130 кв/см.
Для аппаратной изоляции конденсаторного типа (проходные изо ляторы, трансформаторы тока) при толщине слоя 1 мм Ен =36 кв/см, что также ниже рабочей напряженности Драб = 40 кв/см. Для опреде ления допустимых рабочих напряженностей важной характеристикой является мощность ч. р.
В бумажно-масляной изоляции ч. р. при переменном напряжении возникают прежде всего на краю электрода, где имеется повышенная напряженность электрического поля. Свечение, сопровождающее ч. р., появляется на краю электрода в виде отдельных точек. С ростом на пряжения количество точек растет, захватывая весь периметр элект рода. Так как с ростом напряжения увеличивается область изоляции, ■охваченная ч. р., то зависимость для их числа пт 0 за один полупериод
отличается от (7.41). Увеличение числа этих областей (включений) происходит в соответствии со статистическим разбросом напряжений зажигания ч. р. в отдельных включениях. Для бумажно-масляной изоляции экспериментальным путем была получена эмпирическая формула
Так как для начальных ч. р. кажущийся заряд q4_ слабо изме
няется с ростом напряжения, то ток |
ч. р. |
|
р = <7,. р пч.р = |
= / н0 {U/UH)a^ |
(8.10) |
где / н0—ток ч. р. при напряжении |
Ua. Значение |
показателя ал |
колеблется в пределах 4—7 и в среднем может быть принято рав
ным |
пяти. |
|
|
|
учете статистического разброса напря |
||||
Можно показать, что при |
|||||||||
жения зажигания ч. р. в |
отдельных |
включениях мощность |
ч. р. |
||||||
|
|
р ч.р = /,,£/ = |
Ази а= Рнй (U/U„r = А4Еа, |
(8.11) |
|||||
где |
а = а1-\-\ колеблется |
в |
пределах |
5—8 |
и в среднем, может быть |
||||
принят |
равным |
шести. |
|
|
|
|
|
|
|
Повышение |
частоты приложенного напряжения не меняет харак |
||||||||
тера |
зависимости / ч. р от |
Е, |
но приводит |
к увеличению |
/,,.р, что |
||||
можно объяснить увеличением |
числа полупериодов, а следовательно, |
||||||||
и числа |
пч.р разрядов в |
секунду. |
Однако увеличение / ч |
и нч, р |
|||||
160
с ростом частоты происходит не прямо пропорционально |
частоте, а |
несколько медленнее и может быть выражено формулой / ч |
= Л5/°'оа |
в. Зависимость напряженности ч. р. от толщины изоляции
Для изоляции с сильнонеоднородным полем возникновение началь ных и критических ч. р. определяется процессами, происходящими у края электрода. Средняя напряженность в диэлектрике, при которой начинаются ч. р. у края электрода,
ЕсР.ч.р = (Ео V n )V r /(d + r), |
(8.12) |
гЛе £ср.ч.р= kVp/d; Е0 — местная максимальная напряженность у по
верхности электрода, |
при которой |
в диэлектрике возникают ч. р.; |
||
d — расстояние |
между |
электродами; |
г — радиус |
кромки электрода.’ |
Из формулы |
(8.12), |
справедливой для случая |
поля между парал |
|
лельными бесконечной и полубесконечной пластинками, вытекает
обратная |
пропорциональность |
между |
Дср. ч. р и Y d . К |
такому же |
||||||||||
результату |
приводит форму |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ла |
(2.29). |
|
|
|
|
Е,к6/сн |
|
|
|
|
|
|||
В соответствующих |
эмпи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рических |
формулах показа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тель степени при d близок к fjj |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0,5. По данным эксперимен- 200 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тов, |
зависимость средних зна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
чений |
(на уровне 3-10-15-ь |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
-т- Ю-14 к) от толщины диэлек- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
трика |
(кривая 5 на рис. |
8.14) |
f |
|
|
|
|
|
|
|
||||
может |
быть |
представлена в |
ад |
|
|
|
|
|
|
|
||||
виде |
Ен= n ,4 d -°’5, |
(8.13) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где Е„—в кв/см', d —толщина |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
изоляции, |
см (0,003 см ^ |
d |
Рис. 8.14. Зависимости |
напряженности ч. р. |
||||||||||
1,0 см). |
|
|
|
|
Е от толщины изоляции d для конденсатор |
|||||||||
Для образцов |
большой ем |
ной бумаги КОН-І толщиной 10 мкм (кривые |
||||||||||||
кости с острым краем электро |
1, 2 |
а |
5) |
и |
кабельной |
бумаги |
К-12 |
(кри |
||||||
|
|
|
|
вые 3, 4 и 5): |
|
|
||||||||
да |
при |
схеме |
регистрации |
7. 3 ~ |
Е к р ; |
2 , |
4 — Е п <на уровне 1 0 -” к ) ; |
S — |
||||||
ч. р. с чувствительностью по |
|
|
|
|
(на уровне |
10_ I *K) |
|
" |
||||||
рядка |
ІО-12 |
к получены сле- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
дующие |
зависимости для конденсаторной изоляции из бумаги КОН-1: |
||
|
£ H= 14d -°-58; |
(8.14) |
|
|
EKp = 25d-0’™ |
(8.15) |
|
и для ленточной изоляции из кабельной бумаги К-12: |
|
||
|
Д„ = |
26,4й(-0-88; |
(8.16) |
|
£ Kp = |
47,5d-°.88, |
(8.17), |
где с!—толщина изоляции, см; |
Е — средняя напряженность электри |
||
ческого |
поля, кв/см. |
|
|
ß Зак557 |
161 |
