Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Степень неравномерности электрического поля в пазах принято характеризовать коэффициентом неравномерности /г|1ер (отношение максимальной напряженности £ макс к напряженности равномерного поля Е ср). Коэффициент неравномерности в основном определяется отношением радиуса закругления меди к толщине изоляции d.

На рис. 15.44 приведена зависимость /г(іер = f(r/d), из которой видно, что £нср резко снижается с увеличением rjd от 0 до 0,5, а в дальнейшем изменяется мало. Обычно г

принимается равным 3 -f- 5 мм, что обес­ печивает в современных конструкциях при­ емлемое значение /енер (не выше 1,3). Од­ нако при этом уменьшается пробивная на­ пряженность на углах стержня-, так как при одинаковом натяжении ленты изоляции при наложении на стержни (что определяется ее механической прочностью) плотность намотки на углах с увеличением г умень­ шается, а расслоение изоляции растет. Поэтому зависимость kuep = f (rid) в дейст­ вительности слабее, чем это представлено на рис. 15.44. При некоторых обстоятель­ ствах влияние плотности намотки может быть настолько сильным, что с ростом г начинает снижаться пробивное напряжение изоляции.

Анализ пробоев изоляции по периметру ■сечения стержней для новой микалентной изоляции показывает, что пробои на ребрах

(углах) составляют 38%, пробои на узких гранях— 13%, пробои на широких гранях — 49%. Относительно малый процент пробоя на ребрах 'свидетельствует о том, что принятые в современных изоляционных конструкциях радиусы закругления близки к оптимальным.

При конструировании изоляции машин большое внимание уделяет^ ся ослаблению влияния короны и скользящих разрядов. Избежать опасного влияния короны можно двояко: во-первых, применением изоляции с повышенной короностойкостью (что возможно при сравни­ тельно низких номинальных напряжениях), а во-вторых, регулиро­ ванием электрического поля.

Впазовых частях изоляция покрывается проводящими и полупро­ водящими покрытиями, шунтирующими газовые включения и воздуш­ ные зазоры между изоляцией и стенками пазов, что ослабляет частич­ ные разряды и корону в этих включениях.

Влобовых частях обмоток применяются два способа устранения короны: 1) емкостное регулирование (встраивание проводящих и полупроводящих экранов — конденсаторных обкладок — в местах вы­ хода катушек из пазов) и 2) регулирование поля путем покрытия изоляции полупроводящими лаками различной проводимости.

Недостатками первого способа является технологическая слож­ ность изготовления. Кроме того, при наличии дефектов и ослаблений

455

Рис. 15.45. Схема регулирования электрического поля на изоляции ма­ шины в зоне выхода стержня из паза:

Рис. 15.46. Кривые распределения напря­ жения на изоляции в зоне выхода стержняиз паза по рис. 15.45:

/ — равномерное распределение; 2 — распреде­ ление при регулировании емкостями; 3 — распределение при регулировании емкостями и сопро­ тивлениями; 4 — распределение при регулирова­ нии сопротивлением; 5 — распределение б е і

регулирования

Рис. 15.47. Пазовая градиро­ ванная изоляция генератора на 31,5 кв:

456

в слоях изоляции между экранами, которые шунтируют участки без­ дефектной изоляции и предопределяют пути пробоя по дефектным и ослабленным частям, значительно снижаются электрическая проч­ ность и надежность изоляции. С улучшением технологии и однород­ ности изоляционных материалов последний недостаток отпадает.

Недостатком второго способа является нестабильность покровных лаков в эксплуатации и трудности испытаний изоляции вследствие перекрытий со стали статора на медь обмотки. В последнее время нашли применение ленты из медьсодержащего стекла, проводимость которых в эксплуатации стабильна.

Более перспективным методом регулирования поля является ком­ бинированный метод, сочетающий оба описанных. На рис. 15.45 пред­ ставлена схема, а на рис. 15.46 приведены кривые распределения напряжения при комбинированном регулировании поля в зоне вы­ хода стержня из паза.

В последние годы наметилась тенденция к увеличению номиналь­ ных напряжений генераторов. Так, в СССР изготовлен генератор на ПО кв. На рис. 15.47 представлено одно из конструктивных решений пазовой градированной изоляции на 31,5 кв, а на рис. 15.48 — бу­ мажно-масляной изоляции на ПО кв.

г. Витковая изоляция

Витковая изоляция применяется в машинах средней и малой мощ­ ности с катушечной обмоткой. Витковая изоляция в нормальном рабо­ чем режиме несет весьма незначительную электрическую нагрузку. Основные воздействия, представляющие опасность для витковой изоляции, возникают при импульсных (грозовых) перенапряжениях. Поэтому витковая изоляция в основном рассчитывается на импульс­ ные воздействия при этих перенапряжениях. Обычно в машинах на номинальные напряжения до 10,5 кв витковая изоляция выполняется из одного-двух слоев микаленты, наложенных вполнахлеста.

§ 15.9. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ С ГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Газовая изоляция имеет ряд существенных достоинств: термичес­ кая стабильность; высокая электрическая прочность; возможность после пробоя восстановления электрической прочности; невоспламе­ няемость; невысокая стоимость; малая емкость. Эти достоинства опре­ деляют возможность применения газовой изоляции в ряде высоко­ вольтных конструкций. При этом чаще всего используются высоко­

Трансформаторы с номинальным напряжением до нескольких десятков киловольт заполняются сжатым газом в тех случаях, когда применение масляной изоляции невозможно из-за вэрывоили пожаро­ опасности, из-за весьма низких (меньше —50 °С) или очень высоких (более +50 °С) температур окружающей среды, например в рентге­

457

новских установках, в высокочастотной электронной аппаратуре, в некоторых экспериментальных установках.

При вертикальной прокладке кабелей применение сжатого газа избавляет от необходимости установки сложной и дорогостоящей аппаратуры, предотвращающей вытекание масла из изоляции.

Газонаполненные кабели имеют бумажную изоляцию с обедненной пропиткой, заполненную газом (фреон, элегаз, азот) под давлением. По величине давления различают кабели низкого (до 1,5 am), сред­

жения до 1,5 Мв включитель­

качестве рабочей среды в электростатическихгенераторах и при •создании волноводов. Целесообразным оказывается также применение

значительное снижение его стоимости создают реальную перспективу в создании «закрытых» трехфазных электропередач в виде трех од­ нофазных кабелей концентрического типа под давлением. Расчеты /показывают, что такие кабели в некоторых случаях будут иметь тех­ нико-экономические преимущества по сравнению с бумажно-масля­ ными кабелями при номинальном напряжении 150 кв и выше и рабо­

•458