Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

.делении размеров изоляции (допустимых напряженностей) примени­ тельно к грозовым перенапряжениям, возникающим в электропере­ дачах при ударах молнии. В этом случае чаще всего используются

напряжения по сравнению с апериодическими связано с тем, что в первом случае количество частичных разрядов, возникающих в изоля­ ции при каждом импульсе, больше, чем во втором. О наличии таких частичных разрядов можно судить по следам необратимых разруше­ ний, по воскообразным отложениям, появляющимся после многократ­ ного приложения импульсного напряжения, а также непосредственно регистрируя частичные разряды при импульсных воздействиях. Ча­ стичные разряды сопровождаются газовыделением и некоторой порчей изоляции. Многократное приложение импульсов напряжения приводит к накоплению разрушения (кумулятивный эффект), например образо-

180

ванню газовых полостей и снижению напряжения частичных разря­ дов. Количество частичных разрядов определяется изменением напря­ жения на изоляции за рассматриваемый отрезок времени. Такие изме­ нения напряжения возникают при каждом изменении полярности, что и приводит к возникновению дополнительных частичных разрядов. Следствием этого является зависимость электрической прочности от декремента колебаний импульса и снижение электрической прочности

сувеличением числа воздействующих импульсов.

Вряде случаев пробой изоляции наступает не непосредственно в результате воздействия повышенного напряжения, а как следствие

того, что частичные повреждения изоляции могут быть вызваны воз­ действиями повышенного испытательного напряжения или перенапря­ жений в процессе эксплуатации. Если эти повреждения заметно нару­ шают электрическое поле, то они продолжают развиваться далее при рабочем напряжении и вызывают ее ускоренное старение. Таковы ползущий разряд в маслобарьерной изоляции, критические частичные разряды в бумажно-масляной изоляции, дендриты в твердой изоляции. Такие повреждения в процессе эксплуатации завершаются преждевре­ менным пробоем изоляции.

Предельное допустимое количество импульсов заданной формы с заданной амплитудой определяется как отсутствием (с достаточной для практики надежностью) пробоя изоляции, так и отсутствием повреждений, недопустимых с точки зрения дальнейшей длительной эксплуатации при рабочем напряжении.

§ 9.2. КРАТКОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МАСЛОБАРЬЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

а. Специфические особенности определения электрігческон прочности маслобарьерной изоляции

Применительно к однородным диэлектрикам (газообразным, жид­ ким и твердым) понятие «пробой диэлектрика» (или «пробой изоляции») означает полную потерю изолирующих свойств. В момент пробоя и 'в дальнейшем ток через изоляцию ограничивается только мощностью источника напряжения, так как сопротивление разрядного канала, замыкающего электроды, ничтожно мало по сравнению с сопротив­ лением неповрежденного диэлектрика.

В неоднородной маслобарьерной изоляции, состоящей из слоев, электрическая прочность которых отличается друг от друга в не­ сколько раз, пробой более слабого слоя (масляного канала) происходит при значительно меньшем напряжении, чем пробой более прочного слоя (картона). Ток, протекающий через изоляцию в месте пробоя масла, ограничен сопротивлением последовательно включенной не­ поврежденной части изоляции. При пробое одного масляного слоя ток через изоляцию возрастает незначительно и полной потери изоляци-

, онных свойств не происходит. Однако в месте пробоя масла в резуль­

181

тате воздействия высокой температуры разрядного канала образуются необратимые повреждения твердой изоляции, снижающие ее длитель­ ную прочность. В эксплуатации и при испытаниях возникновение таких повреждений не может быть допущено, и поэтому под кратко­ временной электрической прочностью маслобарьерной изоляции при­ нято понимать напряжение, при котором происходит пробой масля­ ного канала.

В главной изоляции трансформатора, как правило, прежде всегопробивается первый масляный канал, разделяющий обмотку и первый

ко отличается от напряжения пробоя масла между изолированными электродами, когда расстояние между ними равно ширине масляного канала.

На рис. 9.2 приведены экспериментальные данные, показывающие зависимость напряженности пробоя масляного канала, прилегающего к обмотке, от его ширины. Величина напряженности в середине мас­ ляного канала определяется в этом случае по формуле (8.1) для ци­ линдрических гладких электродов.

При испытаниях моделей и образцов маслобарьерной изоляции пробой масляного канала может быть зарегистрирован при помощи индикатора частичных разрядов (и. ч. р.), регистрирующего электри­ ческие колебания в обмотке, или при помощи акустического датчика, регистрирующего ультразвуковые явления, возникающие при пробое масляного канала.

Как указывалось в § 8.2, в., если заряд qtl, р больше ІО-0 к или если большое количество пробоев масляного канала следовало в од­ ном месте с небольшими интервалами (порядка 10_1-у-10—3 сек), то на поверхности бумаги или картона появляются обуглившиеся черные следы, имеющие нитевидную форму и обладающие высокой прово­ димостью. Эти следы не исчезают со временем и могут послужить исходной точкой для развития ползущего разряда, простирающегося на большую длину и завершающегося выходом изоляции из строя. Образование черных следов (обугливания поверхности) недопустимо

182

даже при кратковременном воздействии. Напряжение, при котором происходит пробой масляного канала, сопровождающийся обуглива­ нием поверхности картона и бумаги, является пробивным напряже­ нием маслобарьерной изоляции.

б. Электрическая прочность при кратковременном воздействии напряжения промышленной частоты

На рис. 9.3 приведены зависимости пробивного напряжения масло­ барьерной изоляции от расстояния между обмотками при переменном напряжении с длительностью воздействия 1 мин (кривая 1) для изоля­ ции, имеющей первый масляный канал шириной 154-20 мм. Приведен­ ная экспериментальная зависимость хорошо отображается формулой

Нпр = 28,5 [1+ (2,14/J/S )]S ,

Для конструирования трансформаторной изоляции часто исполь­ зуют результаты испытания моделей, сделанных как точная копия конструируемой изоляции в натуральную величину. Основным со­ держанием испытаний является при этом проверка выдерживания мо­ делью испытательного напряжения (переменного напряжения про­ мышленной частоты длительностью 1 мин или импульсного). Резуль-

183

тэты многолетних испытаний большого количества моделей обобщаются в виде зависимостей изоляционных расстояний между обмотками от величины испытательного напряжения. Пример такой зависимости приведен на рис. '9.4. Естественно, что для одного и того же испыта­ тельного напряжения потребуются разные изоляционные расстояния при разном количестве барьеров.

в. Электрическая прочность при импульсных воздействиях

На рис. 9.5 представлена зависимость напряженности пробоя первого от обмотки масляного канала от длительности воздействия

і/ямп—импульсное пробивное (выдерживаемое) напряжение, а ІУьогц.імин — амплитудное значение переменного пробивного (выдер­

= 2ч-2,2.

Электрическая прочность при'воздействии внутренних перенапря­ жений на 154-20% ниже электрической прочности при воздействии атмосферных перенапряжений (стандартный импульс 1,5/40 мксек). Изменение длительности импульса коммутационных перенапряжений

- 184