Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

чем токе порядка 1500-^2000 а и более. Они имеют значительно мень­ шую емкость на единицу длины (зарядную мощность), меньшие потери и более высокую эксплуатационную надежность.

В табл. 15.6 приведены ориентировочные характеристики «закры­ тых» электропередач в элегазе по данным Джонсона, Допкена и Трам­ па (PÂS, 1969, стр. 369). В качестве токоведущей жилы принималась алюминиевая труба с наружным диаметром сіжи толщиной, выбранной по условиям минимума активных потерь при 60 гц с учетом скин-эф­ фекта (S = 1,2-H2,5 см). В качестве оболочки принималась алюминие­ вая труба с внутренним диаметром do6 и толщиной, выбранной по ус­ ловиям механической прочности. В качестве изолирующей среды принимался элегаз SF„ при давлении 3,5 am.

В последние годы появились трансформаторы, в которых изоли­ рующей и одновременно охлаждающей средой является кипящий жид­ кий диэлектрик с низкой температурой кипения (например, фреон). Жидкость и ее пары осуществляют электрическую изоляцию и одновременно интенсивный теплоотвод от активных элементов транс­ форматора за счет теплоты испарения жидкости. Такая изоляция при­ меняется, например, в трансформаторах с испарительным охлаждением.

459

Жидкость подается струей на разогретые рабочим током обмотки трансформатора, нагревается и, отбирая тем самым тепло от обмоток, превращается в пар. Паровая фаза заполняет все изоляционные про­ межутки, обеспечивая необходимую электрическую прочность. В вер­ хней части бака пар собирается в охладитель, конденсируется, и жидкость снова подается на обмотку. Давление пара внутри бака не­ сколько выше атмосферного. Такие трансформаторы применяются, в частности, на электровозах.

Применение элегаза и других высокопрочных газов под давлением весьма перспективно для создания комплектных закрытых распредустройств и электропередач на все напряжения для местностей с интенсивными проводящими осадками, особенно в промышленных районах с высокой плотностью застройки.

ГЛАВА XVI. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

изоляционных конструкций и

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

§16.1. ЗАДАЧИ П МЕТОДЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИСПЫТАНИИ

а.Задачи высоковольтных испытании

Всовременной практике высоковольтных испытаний применяется весьма разнообразное испытательное оборудование. В § 16.2-:-16.5 описаны лишь испытательные установки, позволяющие воспроизвести основные виды воздействия напряжения в электрических сетях на изоляционные конструкции. При этом имеется в виду создание типо­ вых форм воздействующих напряжений.

Вгл. ХѴП из всего разнообразия измерительных устройств, ис­ пользуемых в технике высоковольтных испытаний, рассмотрены лишь основные средства и методы измерения высокого напряжения. Такое ограничение материала раздела высоковольтных испытаний и измере­ ний оправдано высокой степенью специализации арсенала средств, используемых при каждом отдельном виде высоковольтных испыта­ ний, что определяет необходимость обращения в каждом отдельном случае к специальной литературе. Вопросы же создания и измерения высокого напряжения • являются общими для всех возможных видов высоковольтных испытаний и поэтому их целесообразно изложить в общем курсе ТВН.

Производимые в научно-исследовательских лабораториях, на за- водах-изготовителях и в энергосистемах разнообразные высоковольт­ ные испытания изоляционных конструкций и их элементов можно

460

нового класса напряжения. К этой группе относятся физические исследования механизма развития разряда в воздушных промежутках, вдоль поверхности изоляторов, в толще внутренней изоляции транс­ форматоров, аппаратов и электрических машин с целью выявления способов повышения электрической прочности и надежности разра­ батываемых изоляционных конструкций. Сюда же следует отнести и исследование реагирования создаваемых изоляционных конструкций на основные эксплуатационные воздействия напряжения (рабочее напряжение, грозовые и внутренние перенапряжения), метеорологи­ ческих факторов (изменение давления, температуры и влажности воз­ духа; интенсивность и проводимость дождя; туман; роса; иней; мок­ рый и сухой снег; ветер), загрязнения поверхности изоляции и выяв­ ление опасных сочетаний перечисленных условий, как, например,

конструкций с целью выявления их соответствия ГОСТам и Техниче­ ским Условиям. На основе результатов этих испытаний производится доработка (доводка) или переработка конструкции, т. е. вносятся не­ обходимые изменения с целью ликвидации выявившихся отклонений характеристик испытанного образца от заданных ГОСТами или Тех­ ническими Условиями. Отсюда следует чрезвычайно большое значение и ответственность поисковых исследований, так как на их основе опре­ деляются технические условия, учитывающие опыт эксплуатации ана­ логичных конструкций, и нормы на типовые испытания, определяю­

ности к дальнейшей эксплуатации. Эти испытания, выполняемые не­ посредственно в энергосистемах, имеют целью предотвращение аварий­ ного разрушения (повреждения) изоляционной конструкции в про­ цессе эксплуатации вследствие старения или повреждения ее части. Это связано, как правило, с аварийным отключением линий, трансфор­ маторов и других элементов сети, а иногда и с крупными системными авариями, приводящими к повреждению дорогостоящего оборудования и к недоотпуску энергии потребителю;

5) а н а л и з о пыт а э к с п л у а т а ц и и разработанных и установ­ ленных изоляционных конструкций, который можно отнести к высо­ ковольтным испытаниям и выделить в отдельную группу. Действи­ тельно, опыт эксплуатации является наиболее объективным крите­ рием работоспособности изоляционных конструкций. Поэтому его результаты чрезвычайно ценны, несмотря на продолжительность «эк­ сперимента». В последние годы ему придается все большее значение, поскольку более очевидными становятся ограниченные возможности лабораторных испытаний для воспроизводства всего комплекса воз­ действий на изоляцию в эксплуатации.

461

б. М е то д ы и с п ы т а н и й

Результаты испытаний по всем названным группам должны быть достаточно полными, чтобы можно было давать на их основании объек­ тивные заключения и рекомендации. Это обеспечивается количеством повторных испытаний одного образца или соответствующего коли­ чества образцов, что необходимо для выявления зоны статистического (случайного) разброса характеристик однотипных изделий от образца к образцу, а также случайного характера развития пробоя в каждом из них. Поэтому разработка методики и обработка результатов ис­ пытаний должны производиться на основе методов математической статистики с определением средних значений и характеристик их разброса (см. § 15.1). Принятая методика испытаний должна соответ­ ствовать реальным условиям эксплуатации.

Большое значение имеет также правильная организация испыта­ ний. Испытываемая изоляционная конструкция должна быть установ­ лена таким образом, чтобы воспроизводилась реальная конфигурация электрического поля, аналогичная условиям эксплуатации, и прак­ тически исключалось влияние посторонних предметов, искажающих это поле. Необходимо также учитывать предметы, находящиеся под высоким напряжением, от которых подается испытательное напря­ жение. При этом, как правило, габариты помещений должны быть значительно больше тех, которые требуются для обеспечения отсутст­ вия разрядов на посторонние предметы в процессе испытаний. Это обстоятельство прежде не учитывалось. Поэтому в большинстве су­ ществующих лабораторий испытательные установки не могут быть полностью использованы. Опыты показывают, что в случае наличия влияния посторонних предметов получаются искаженные результаты, обычно в сторону существенного занижения электрической прочности испытываемых конструкций.

Для конструкций высших классов напряжения проблема обеспе­ чения неискажающих условий испытаний в лабораториях чрезвычайно сложна, так как расстояние от испытываемых конструкций до посто­ ронних предметов должно по крайней мере в 2—3 раза превышать габариты конструкции. В связи с этим прогрессивным является соз­ дание открытых высоковольтных испытательных стендов с размеще­ нием испытательных установок также на открытом воздухе или в поме­ щении с выводом высокого напряжения через проходные изоляцион­ ные конструкции, а также использование передвижных испытательных установок.

§ 16.2, ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ч а с т о т ы

а. Испытательные трансформаторы

Принципиальная схема испытательной установки высокого напря­ жения промышленной частоты изображена на рис. 16.1. Основным элементом установки является испытательный трансформатор Т .

462

Большей частью испытания проводятся относительно земли нап­ ряжением, значительно превышающим номинальное фазное напряже-

Рис. І6.1. Принципиальная схема испытательной установки высокого напряжения промышленной частоты:

PH — регулятор напряжения; Т — испытательный трансформатор; Яз — за­ щитное сопротивление; ИУ — измерительное устройство; НО — испытуемый объект

ние испытываемого оборудования. В соответствии с этим большинство испытательных трансформаторов изготовляются однофазными с одним заземленным концом обмотки высшего напряжения (ОВН) на сравнительно ма­ лую мощность и для кратковременной работы.

Испытательные трансформаторы на номинальное напряжение до 1200 кв могут быть изготовлены р одной единице (рис. 16.2). Характерной особенностью испытательных трансформаторов по срав­ нению с силовыми являются большой коэффициент трансформации (100-^500), малая мощность, ограниченное время включения и, как следствие, значитель­ ная индуктивность рассеяния. Кроме то­ го, изоляция испытательных трансфор­ маторов испытывается напряжением 1,1-т-1,2 UH0M и таким образом имеет существенно меньшие запасы электриче­ ской прочности, чем у силовых транс­ форматоров.

Режим работы испытательного тран­ сформатора также существенно отличен от условий работы силового трансформа­ тора, так как при испытаниях часто про­ исходят разряды, приводящие к корот­ кому замыканию обмотки ВН (ОВН). При этом на ОВН испытательного тран­ сформатора возникает срез напряжения. Поэтому ОВН должна изготовляться так, чтобы распределение напряжения по ее длине было относительно равно­

мерным не только в стационарном режиме, но и при воздействии срезов или импульсов напряжения.

46$