Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

в пределах от ІО-3 до ІО-1 сек слабо влияет на-электрическую прочность. Для расчетов прочности при этих воздействиях обычно пользуются значениями £ „ = 1,35ч-1,5.

г. Электрическая прочность продольной изоляции

Продольная изоляция силовых высоковольтных трансформаторов состоит из двух основных элементов (рис. 9.6): витковой изоляции (изоляция между проводниками двух соседних прилегающих друг к другу витков одной катушки) и катушечной изоляции (изоляция между

°)

проводниками двух'соседних катушек, разделенных масляным кана­ лом) .

Витковая изоляция представляет собой бумажно-масляную изо­ ляцию, конструктивно и технологически подобную аппаратной изо­ ляции. Кратковременная электрическая прочность витковой изоля­ ции (рис. 9.7) несколько ниже, чем у аппаратной бумажно-масляной изоляции в слабонеоднородном поле, и выше, чем в сильнонеоднород­ ном поле. Зависимость Unpmax от длительности воздействия практи­ чески такая же, как и для других видов бумажно-масляной изоляции.

Изоляция между катушками состоит из масляного канала шириной от 8 до 30 мм (этот канал называется аксиальным в отличие от канала между обмоткой и картонным цилиндром, который называется ради­ альным) и бумажной изоляции провода, которая усиливается в случае необходимости дополнительной подмоткой бумаги, охватывающей все витки катушки. Для увеличения электрической прочности ахси-

185

альный канал иногда разделяют на две части, помещая посередине канала барьер из электрокартона. Характер процессов, происходящих в аксиальном канале, по существу ничем не отличается от характера процессов в радиальном канале. Дополнительная катушечная изоля­ ция увеличивает прочность аксиального канала в той же мере, что и прочность радиального канала.

§ 9.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ БУМАЖНО-МАСЛЯНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ч а с т о т ы

а.Зависимость пробивной напряженности от толщины слоя изоляции

иплощади электродов

Зависимость пробивной напряженности от толщины различна для изоляции, выполненной из конденсаторных и кабельных бумаг. Ма­ лая толщина каждого листа конденсаторной бумаги (обычно 7ч-20 мкм) обусловливает существенную зависимость пробивной напряженности от числа листов. В одном листе конденсаторной бумаги всегда имеются проводящие включения, размеры которых соизмеримы с толщиной листа, состоящие в основном из частиц угольной пыли, металлов, их

метр поверхности.

Если толщина диэлектрика равна двум листам, то электрическая прочность его будет определяться только одним листом конденсатор­ ной бумаги. Вероятность совпадения двух включений в различных листах при площади электродов менее 1 м- весьма мала, поэтому можно считать, что каждое проводящее включение шунтирует только один лист бумаги. При этом пробой происходит в месте расположения вклю­ чения, что большей частью соответствует области равномерного поля. Точно так же пробивное напряжение ІІпѵ трех листов будет опреде­

где Еоб— пробивная напряженность листа бумаги при отсутствии включений; бб—толщина одного листа бумаги; п —число листов в слое изоляции.

Средняя пробивная напряженность

Наличие проводящих включений в слое большей частью приводит к пробою изоляции в области равномерного поля. Однако, если число листов больше семи-восьми, то начинает сказываться краевой эффект электрода (обкладки). По мере увеличения толщины диэлектрика проводящие включения сказываются все меньше [(/г— 1 )/п близко к еди­

186

нице] и пробои будут более вероятны на краю электрода, где искаже­ ние поля будет наибольшим. Это приводит к тому, что с ростом d воз­ растает степень неоднородности поля Е„акс/Еср [см. формулу (7.44)] и падает средняя пробивная напряженность.

Вследствие наложения обоих рассмотренных выше обстоятельств возникает максимум пробивной напряженности (рис. 9.8) при толщине слоя около 80 мкм (число листов около 8). Число листов (толщина слоя изоляции), соответствующее максимуму пробивной напряжен­

броса в пробивных напряжениях наступает при количестве листов менее пяти. Уменьшение электрической прочности и увеличение раз­ броса пробивных напряжений при уменьшении количества листов в слое менее пяти приводит в этом случае к необходимости снижения допустимых напряженностей.

Зависимость пробивной напряженности от толщины изоляции из кабельной бумаги имеет несколько иной.вид. В наиболее часто приме­ няемой кабельной бумаге 80-ь 120 мкм вследствие большей ее тол­ щины маловероятно наличие сквозного включения, которое шунтиро­ вало бы всю толщину листа. Поэтому электрическая прочность изо­ ляции из кабельной бумаги в области равномерного или слабонеравно­ мерного поля приблизительно пропорциональна толщине d. В области сильно неравномерного поля на краю электрода средняя пробивная напряженность уменьшается как d~0,s.

Следует отметить, что электрическая прочность листовой изоляции из конденсаторной бумаги при напряжении промышленной частоты превосходит прочность такой же изоляции из кабельной бумаги 80-)- 120 мкм приблизительно в два раза (1200 кв/см для конденсаторной бумаги и 500 кв/см для кабельной). Это объясняется как большой плотностью конденсаторной бумаги, так и меньшими толщинами слоев изоляции, применяемых в первом случае.

В ленточной изоляции наличие масляных зазоров между слоями бумаги облегчает развитие пробоя, так как электрическая прочность масляного зазора значительно меньше прочности одного слоя бумаги такой же толщины. В ленточной изоляции из кабельной бумаги вслед­ ствие масляных' зазоров между лентами электрическая прочность

187

одного слоя весьманизка, и пробивное напряжение существенно возрастает с увеличением толщины изоляции. Начиная с восьми­ десяти слоев, накладываемых с зазором между лентами, и с четырех­ пяти слоев, накладываемых вполнахлеста, пробивная напряженность в области слабонеравномерного поля мало изменяется с ростом толщины изоляции, а пробивное напряжение возрастает пропорционально этой толщине. При наличии значительной неравномерности поля электри­ ческая прочность в большой мере определяется конфигурацией поля

щади электродов: для среднеквадратичного отклонения — около 8%, что соответствует изоляции больших толщин из кабельной бумаги или изоляции из конденсаторной бумаги толщиной 50ч-100 мкм, увели­ чение площади электродов в 100 раз приводит к снижению электри­ ческой прочности на 20%..б

б. Влияние толщины, плотности и технологии изготовления бумаги на электрическую прочность изоляции

-Характеристика изоляционных бумаг, пропитывающего состава и технология изготовления во многом определяют электрическую прочность бумажно-масляной изоляции. Пробой бумажно-масляной изоляции при переменном напряжении начинается с пробоя масляного зазора. Поэтому применение более тонкой бумаги, приводящее к уменьшению толщины масляного зазора (см. § 6.4), позволяет суще­ ственно повысить пробивную напряженность масляных прослоек и тем самым увеличить электрическую прочность изоляции в целом. На рис. 9.10 приведена зависимость пробивной напряженности при про­ мышленной частоте от толщины листа бумаги для ленточной 'изоляции при толщине слоя 1 мм.

188

Как указывалось в § 8.3, б, увеличение плотности бумаги при­ водит к возрастанию кратковременной электрической прочности изо­ ляции вследствие увеличения содержания клетчатки, хотя при этом, происходит снижение длительной прочности изоляции. Например,

что существенно снижает электрические характеристики (см. рис. 8.17). Кроме того, остаточная влажность в изоляции приводит к за­ метному снижению электрической прочности с ростом температуры.

в. Влияние избыточного давления на кратковременную электрическую прочность

Применение избыточного давления масла приводит к значитель­ ному росту кратковременной электрической прочности бумажно-мас­

стей на поверхности листа бумаги, которые значительно меньше еетолщины, и электрическая прочность в основном определяется прочно­ стью клетчатки. '

189-