Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
16-билет
1,Пробой воздушного промежутка.Теория стриммера
В равномерном электрическом поле (например, между обкладками плоского конденсатора) электрическая прочность воздушного промежутка равна 3-4 кВ/мм в зависимости от влажности воздуха. То есть электрический пробой воздушного промежутка размером 1 мм происходит при напряжении 3-4 кВ между обкладками конденсатора. Когда человек той или иной частью тела приближается к высоковольтной токоведущей части под потенциалом 6 кВ, потенциал тела человека равен потенциалу земли (ноль), поэтому разность потенциалов в воздушном зазоре «палец - токоведущая часть» составляет 6 кВ. При таком напряжении в воздушном зазоре также формируется электрическое поле, но это поле неравномерное, типа игла-плоскость либо игла-линия, так происходит электрический пробой воздушного промежутка и формируется дуговой разряд. При дуговом разрядет разрушаются кожные покровы, мышечная и костная ткани. Защита людей от опасности рассматриваемого режима достигается путем обеспечения недоступности токоведущих частей оборудования.
Теория стримера Из электронных лавин, возникающих в электрическом поле разрядного промежутка, при определённых условиях образуются стримеры — тускло светящиеся тонкие разветвленные каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Стримеры, удлиняясь, перекрывают разрядный промежуток и соединяют электроды непрерывными проводящими нитями. Происходящее затем превращение стримеров в искровые каналы сопровождается резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкообразно повышается давление, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры (в случаемолнии это гром).
2,Координация изоляции электрооборудования подстанции с защитными аппаратами
Уровень изоляции электрооборудования — это нормированные испытательные напряжения грозовых и коммутационных импульсов. Основой нормирования испытательных напряжений: электрооборудование (все элементы его внутренней и внешней изоляции) в эксплуатационных условиях выдерживало грозовые и внутренние перенапряжения, принятые для электрооборудования в качестве расчетных воздействий на его зажимах.
Координации изоляции
1 выбор представительных перенапряжений, т. е. напряжений стандартной формы, и нормированного распределения перенапряжений между электродами.
2 установление координационного выдерживаемого (обычно с вероятностью 90 или 100% в зависимости от метода испытаний) напряжения, обеспечивающего приемлемый риск повреждения изоляции в условиях эксплуатации при воздействии представительного перенапряжения.
3 определение требуемого при стандартных испытаниях выдерживаемого напряжения, учитывающего отличие нормированных условий испытаний от условий в эксплуатации.
3,Задача
17-билет
Защита ЛЭП от прямых ударов молнии
Поражение молнией фазного провода, сопровождающееся прохождением большого тока, создает на проводе такое высокое импульсное напряжение, что практически невозможно создать изоляцию, которая могла бы его выдержать. Поэтому в большинстве случаев линии на металлических опорах имеют одни или два заземленных троса, подвешиваемых выше фазных проводов и воспринимающих на себя удар молнии. Однако наличие тросов не исключает возможности появления высоких потенциалов на вершине металлической опоры при прямых ударах в нее молнии даже при малых импульсных сопротивлениях заземления опоры. Высокий потенциал на опоре может стать причиной разряда с опоры на фазный провод (обратное перекрытие).
2 метода:
1 уменьшение вероятности перекрытия - реализуется подвеской тросовых молниеотводов и созданием малого импульсного сопротивления линии опор. При этом, с одной стороны, резко снижается вероятность непосредственного поражения молнией фазных проводов и, с другой стороны, снижается импульсное напряжение на изоляции при ударах в опоры и тросы.
2 уменьшение вероятности перехода импульсного перекрытия в устойчивую дугу тока короткого замыкания - осуществляется путем удлинения пути перекрытия, что приводит к снижению средней рабочей напряженности, или с помощью дугогасящих реакторов в сетях 6—35 кВ, что дает значительное увеличение вероятности самопроизвольного погасания дуги замыкания на землю.
Если опоры деревянные, то на них рекомендуется устанавливать параллельно гирляндам трубчатые разрядники или искровые промежутки, соединенные спусками с заземлителями опоры.
Определение длин защищенных подходов к подстанции
Длина защищенного подхода должна быть выбрана исходя из условия ограничения амплитуды тока с учетом спадания тока молнии.
Обычно длину защищенного подхода принимают равной 1 - 2 км. При этом волна, дошедшая до подстанции, будет иметь значительно более пологий фронт и несколько меньшую амплитуду. Это облегчает работу вентильных разрядников и способствует ограничению остаточных напряжений на его рабочем сопротивлении, что в свою очередь предотвращает возникновение опасных перенапряжений на подстанционной изоляции. Задача
18-билет
1,Перенапряжения, воздействующие на электроустановки
Грозовые перенапряжения возникают при поражении электрической установки разрядом молнии. С грозовым разрядом связано возникновение волн перенапряжений, достигающих нескольких тысяч киловольт. При отсутствии специальной защиты такие перенапряжения достаточны для перекрытия и повреждения изоляции установок любого номинального напряжения. Эти перенапряжения распространяются в электрической системе в форме волн и проникают во все элементы системы, в частности в аппаратуру и обмотки трансформаторов. Возникающие при этом переходные процессы приводят к резкому повышению напряжений, воздействующих на внутреннюю изоляцию трансформаторов и аппаратов. Поэтому защита от грозовых перенапряжений является обязательным элементом надежной работы электрической системы.
Внутренние перенапряжения возникают при переключениях в сети, при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, а также при резонансных явлениях, возникающих на длинных линиях и в несимметричных режимах. Такие перенапряжения существенно зависят от характеристик оборудования, в первую очередь выключателей, и схем сети. Внутренние перенапряжения, так же как и грозовые, носят статистический характер. Они могут в 3-3,5 раза превышать фазное напряжение установки. Как правило, изоляция установок до 220 кВ включительно такие напряжения выдерживает. При более высоких номинальных напряжениях амплитудные значения внутренних перенапряжений могут стать выше значений пробивных напряжений изоляции. Приходится применять различные способы ограничения внутренних перенапряжений.
2,Прямой удар молнии в лэп с тросом
На воздушных линиях электропередачинапряжением выше 1000 В применяют голые провода и тросы. Находясь на открытом воздухе, они подвергаются воздействиям атмосферы (ветер, гололед, изменение температуры) и вредных примесей окружающего воздуха (сернистые газы химических заводов, морская соль) и поэтому должны обладать достаточной механической прочностью и быть устойчивыми против коррозии (ржавления).
На линиях напряжением ниже 220 кВ тросы подвешивают только на подходах к подстанциям. При этом снижается вероятность перекрытия проводов линии вблизи подстанции. На линиях напряжением 220 кВ и выше тросы подвешиваются вдоль всей линии. Обычно используются тросы из стальных проволок.
Ранее тросы на линиях всех номинальных напряжений заземлялись наглухо на каждой опоре. Опыт эксплуатации показал, что в замкнутых контурах заземляющей системы – тросы – опоры появились токи. Они возникли вследствие действия ЭДС, наводимых в тросах путем электромагнитной индукции. При этом в ряде случаев в многократно заземленных тросах получились значительные потери электроэнергии.
При подвеске тросов повышенной проводимости (сталеалюминиевых) на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи и в качестве токонесущих проводов для электроснабжения потребителей малой мощности.Для обеспечения соответствующего уровня грозозащиты линий тросы при этом должны присоединяться к заземленным через искровые промежутки.
3,Задача
19-билет
1,Основные виды ионизационных процессов в газах
Иониза́ция — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или
молекул. Положительно заряженный ион образуется, если электрон в атоме или молекуле получает достаточную энергию для преодоления потенциального барьера, равную ионизационному потенциалу. Отрицательно заряженный ион, наоборот, образуется при захвате дополнительного электрона атомом с высвобождением энергии.
Фотоионизация — процесс образования в газах электрически заряженных частиц с помощью поглощения атомами квантов излучений. Пожалуй, фотоионизация вероятна в том случае, ежели энергия светового кванта станет более работы ионизации газа. Видимый свет не вызывает фотоионизации газов, поскольку крайне имеет великие длины волн. Вероятно, напросто ультрафиолетовые лучи вызывают фотоионизацию газов, имеющих маленькие потенциалы ионизации, к примеру паров однозначно щелочных и щелочноземельных металлов. Говорят, сильными ионизаторами резонно считаются просто-таки рентгеновские и гамма-лучи, имеющие просто-напросто небольшие длины волн и ионизирующие все газы в отсутствии исключения.
Тепловая (термическая) ионизация проходит при высоко увеличенных температурах. В конце концов, нежели повыше температура нагрева газа (более 2000° К), тем прытче невозмутимо двигаются его частички (атомы, молекулы) и тем более случается их соударений.
Ионизация электрическим полем что электрическое поле, действуя на электрически заряженные частички газа, ориентирует и ускоряет их перемещение. Более того при соударении с нейтральной частичкой случается или возбуждение.
2,Общая характеристика защитных аппаратов от перенапряжений и их анализ
Броски напряжения в линии электропередачи могут быть вызваны различными причинами. (грозы, перехлесты проводов).
Устройства такого типа называют двояко: устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) или ограничитель импульсных перенапряжений (ОПС).
УЗИП класса I(B) от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Номинальный разрядный ток 30-60 кА.
УЗИП класса II(C) от импульсных перенапряжений предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительные щиты. Разрядный ток 20-40 кА.
УЗИП класса III(D) от имупльсных перенапряжений предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений, фильтрации высокочастотных помех. Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.
3,Задача
20-билет
1,Прямой удар молнии в ВЛ без тросов
Воздушная линия электропередачи наиболее распространенный элемент системы, который наиболее часто подвергается ударам молнии (75-80 % аварийных отключений)
Технико-экономический анализ показывает, что выполнить воздушные линии электропередачи абсолютно грозозащищенной нельзя. Приходится сознательно идти на то, что воздушные линии электропередачи какое-то ограниченное число раз в год будет отключаться. В задачу грозозащиты линий электропередачи входит снижение до минимума числа грозовых отключений.
Автоматическое повторное включение (АПВ) может удержать линию в работе, так как случаи повреждения изоляции на опорах дугой достаточно редки. В этом случае грозовое поражение не будет сопровождаться перерывом в электроснабжении. При неуспешном АПВ произойдет полное отключение линии электропередачи.
Ожидаемое число грозовых отключений линии в первую очередь определяется интенсивностью грозовой деятельности в районе прохождения трассы линии. Ориентируясь на средние цифры, принято считать, что на 1 км земной поверхности за один грозовой час приходится 0,067 удара молнии. С учетом того, что линия собирает на себя все удары с полосы шириной 6h (h-
Для уменьшения числа грозовых отключений линии можно:
уменьшить вероятность перекрытия изоляции при ударах молнии, что обычно достигается на воздушных линиях электропередачи с металлическими опорами подвеской тросовых молниеотводов и обеспечением малого импульсного сопротивления заземления опор и тросов,
удлинять путь перекрытия с малым градиентом рабочего напряжения, что снижает коэффициент h перехода импульсной дуги в силовую. Последнее реализуется на воздушных линиях электропередачи с деревянными опорами.
2,Электр беріліс желілерінің және ашық тарату құрылғысының сыртқы оқшаламасындағы электрлік өрісті теңестіру тәсілдері.
Целью регулирования электрического поля является повышение эффективности использования изоляции за счет повышения однородности электрического поля. Выравнивание электрического поля в теле изолятора и на его поверхности позволяет уменьшить габариты изоляционных конструкций. При этом на поверхности твердого диэлектрика не должна превышать на поверхности электродов в отсутствии твердого диэлектрика. Добиться этого можно выбором оптимальной конфигурации изолятора, применением системы экранов и другими приемами.
Для оптимизации конструкций изоляторов не только рассчитываются электростатистические поля и их искажение объемным зарядом, но и учитываются процессы, происходящие в объеме и на поверхности изоляторов, которые влияют на распределение поля. Анализ электрических полей для некоторых простейших конструкций можно осуществить аналитически. Поля в сложных конфигурациях моделируются в электрических ваннах или на полупроводящей бумаге. Поля сложной конфигурации рассчитываются численно на ЭВМ (методы интегральных уравнений, эквивалентных зарядов, сеток и др.) с обеспечением погрешности вычисления не более 5-10 %.
- Подбор радиусов кривизны поверхностей электродов.
- Профилирование поверхности электродов.
- Секционирование изоляционных конструкций.
- Проводящие и полупроводящие покрытия.
- Градирование изоляции.
- Распределение напряжения между электродами с помощью дополнительных конденсаторов.
- Диэлектрические покрытия электродов.
- Ограничение размеров областей повышенных Е, обусловленных шероховатостью поверхностей электродов.
- Комбинирование изоляционных материалов.
- Расщепленные провода и экраны.
Билет 21
1,Электр өрісі бір текті әуелік аралықтағы разрядтар.
Бір текті электрлік өрісті әуелік аралықтағы разряд.
1)Особенности развития разряда в однородном поле заключаются в том, что внесение твердого диэлектрика в разрядный промежуток снижает его электрическую прочность за счет следующих процессов:
а) адсорбции влаги из окружающего воздуха на поверхности диэлектрика и усиления электрического поля у электродов из-за перераспределения зарядов в тончайшей пленке мкм) ; Рис.1. Твердый диэлектрик влаги, образующейся за счет гигроскопичности в однородном поле диэлектрика (рис.1);
б) наличия микрозазора между диэлектриком и электродом, усиления напряженности в этом микрозазоре из-за разности относительных диэлектрических проницаемостей воздуха и твердого диэлектрика
2,Вентильді разрядниктердің әрекет ету принципі, құрылымы, пайдаланылу мүмкіндігі
2) Вентильные разрядники, как и другие типы разрядников, предназначены для ограничения возникающих в электрических сетях коммутационных и атмосферных перенапряжений, с целью предотвращения возможных пробоев изоляции, повреждения оборудования и прочих негативных последствий.
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых или тиритовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вентиль обладает особенным свойством — его вольт-амперная характеристика нелинейна — падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вилита вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
В настоящее время вентильные разрядники считаются морально устаревшими и заменяются ограничителями перенапряжения ( ОПН ) на основе окиси цинка ZnO.
Билет 22
1,Электр беріліс желісіндегі тәждік разряд. Оның пайда болу шарттары және электр беріліс желілері сипаттамаларына әсері.
1)Коронный разряд, или корона – это самостоятельный разряд, возникающий в резко неоднородных полях, в которых ионизационные процессы могут происходить только в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится и электрическое поле проводов воздушных линий электропередачи.
Объемный заряд короны, образовавшийся в один из полупериодов переменного напряжения, за время до изменения полярности провода может переместиться на несколько десятков сантиметров. Вследствие этого объемные заряды обоих знаков совершают возвратно-поступательное движение вблизи провода, медленно удаляясь от него в область слабого поля, и там рекомбинируют. Только несущественная часть объемного заряда может дойти до проводов соседних фаз. Вследствие этого процессы коронирования каждой из фаз трехфазной линии не влияют друг на друга (эффект биполярности отсутствует), и каждая фаза может рассматриваться изолированно от других.
Пусть одна из фаз подключается к источнику в нуль напряжения (рис. 4). При увеличении напряжения на проводе возрастает также напряженность электрического поля у его поверхности. (Масштабы напряжения и напряженности Е выбраны на рис. 4 так, что кривые в начальной части совпадают).
При u = Uн и Е = Ену провода начинается коронный разряд. Напряжение продолжает увеличиваться, а напряженность поля у поверхности провода остается постоянной и равной Енвследствие накопления положительного объемного заряда. В момент, когда напряжение достигает амплитудного значения Um, коронирование прекращается. И если считать, что положительный объемный заряд остается неподвижным, то напряженность поля у провода в дальнейшем снижается по синусоиде, сдвинутой на u относительно приложенного напряжения.
Когда напряженность поля достигнет в следующий полупериод значения – Ен,коронирование возобновляется. Происходит это, как уже отмечалось, при напряжении зажигания uзаж<Uн. Во второй и каждый из последующих полупериодов коронирование более продолжительно, чем в первый после включения полупериод. Во второй полупериод сначала нейтрализуется положительный заряд, образовавшийся в первый полупериод, а затем в пространстве у провода накапливается отрицательный заряд. Далее процесс продолжается с переменой знаков заряда. При разложении тока короны нa гармоники становится очевидным, что первая его гармоника опережает напряжение на угол, меньший 90°. Значит, ток короны имеет активную и емкостную составляющие, т.е. при короне имеют место потери энергии и увеличивается емкость провода
2,Жүктелмеген трансформаторлар мен реакторларды ажырату кезіндегі коммутациялық асқын кернеу. Оларды шектеу тәсілдері.
2)Внутренние перенапряжения.При малых токах (например, при отключении ненагруженных трансформаторов) степень ионизации дуги оказывается незначительной и под действием рабочего дутья выключателя может произойти очень быстрый распад дугового столба еще до того, как ток проходит через свое нулевое значение (в настоящее время существуют вакуумные, элегазовые выключатели, время отключения которых мало, для таких выключателей возможно отключение в любой точке синусоиды). При этом сопротивление дуги скачком возрастает, а ток в дуге резко снижается до нуля. Происходит так называемый «срез» тока. Мгновенное значение тока, которое может быть «срезано», зависит от степени ионизации дуги в этот момент времени и от дугогасящих способностей выключателя.
Поскольку перенапряжения при отключении индуктивностей лишь в очень редких случаях достигают предельных значений и имеют форму кратковременных импульсов, то установленные на присоединениях трансформаторов грозозащитные разрядники и ОПН легко справляются с их ограничением. Возможно существенное ограничение перенапряжений применением выключателей с шунтирующими сопротивлениями, через которые часть энергии, запасенной в индуктивности, возвращается в сеть. Эти сопротивления подобны тем, которые рекомендовались выше для ограничения перенапряжений ненагруженных линий, однако значения сопротивлений должны быть того же порядка, что и индуктивное сопротивление отключаемой цепи.
Билет 23
1,Жоғары вольтты күштік конденсаторлардың оқшауламасы.
1)Силовые конденсаторы используются в установках переменного тока для повышения коэффициента мощности («косинусные конденсаторы»), для продольной компенсации в ЛЭП, в качестве конденсаторов связи и других целей. В установках постоянного тока они работают в схемах с инверторами. Устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности схематически показано на рис. 2.5.
Силовые конденсаторы используются в установках переменного тока для повышения коэффициента мощности («косинусные конденсаторы»), для продольной компенсации в ЛЭП, в качестве конденсаторов связи и других целей. В установках постоянного тока они работают в схемах с инверторами. Устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности схематически показано на рис. 2.5.
В герметизированном корпусе 1 расположены плоскопрессованные рулонные секции 2, стянутые в пакет между металлическими щеками 3 с помощью хомутов 4. Между секциями установлены изолирующие прокладки 5 из электрокартона. Изоляция 6 от корпуса выполнена из электрокартона или кабельной бумаги. Секция представляет собой спирально намотанный рулон из лент диэлектрика и алюминиевой фолы и (рис. 2.6), выполняющей роль электродов. В рулонных секциях обе поверхности электродов являются активными, вследствие чего сокращается расход металла на электроды. Отдельные секции (см. рис. 2.5) соединяются перемычками 7 в параллельную, последовательную или смешанную схему в зависимости от рабочего напряжения и требуемой емкости. Конденсатор имеет два вывода 8.
В силовых конденсаторах используется бумажно-масляная изоляция. Чаще всего изоляцию секций выполняют из 6–8 слоев конденсаторной бумаги типа КОН толщиной 10–15 мкм ( = 0,003). Внутренний объем конденсатора заполнен пропитывающим составом. В качестве пропитки используют минеральные масла ( = 2,1 – 2,2) и синтетические полярные жидкости на основе хлордифенила (ХД) ( = 4,8 – 5,5). Конденсаторное масло отличается от трансформа торного более тщательной очисткой.
У конденсаторной бумажной изоляции до 30 % объема занимают поры между волокнами и узкие щели между слоями бумаги. Поэтому относительная диэлектрическая проницаемость пропитывающей жидкости сильно влияет на емкость конденсатора. При пропитке хлорированными жидкостями емкость конденсатора в два раза превосходит емкость при пропитке минеральным маслом. Рабочие напряженности в конденсаторах промышленной частоты составляют 12–14 кВ/мм при пропитке минеральными маслами и 15–20 кВ/мм при пропитке хлорированными жидкостями.
Недостатком синтетических жидкостей ХД является их большая чувствительность к загрязнениям. Кроме того, они токсичны и экологически опасны, так как отсутствует их биологическая деградация. Это делает необходимым централизованное уничтожение пробитых конденсаторов по специальной технологии.
Хорошие результаты дает применение комбинированной изоляции, в которой слои бумаги чередуются со слоями неполярной синтетической полимерной пленки. Такой пленкой может быть, например, полипропилен (= 2,2–2,3, 180кВ/мм, = 0,0004, = 1015–1016 Ом∙м). Для импульсных конденсаторов применяется полиэтилентерефталатная (лавсановая) пленка, а в качестве пропитки – касторовое масло. В комбинированной изоляции бумага между слоями пленки обеспечивает хорошую пропитку между слоями пленки и отсутствие газовых включений в изоляции.
В последнее время большинство производителей силовых конденсаторов отказываются от использования бумажного и бумажно-пленочного диэлектрика, переходя к чисто пленочному с экологически безопасными пропитывающими жидкостями. Например, крупнейший отечественный производитель всех типов силовых конденсаторов, Серпуховский конденсаторный завод «КВАР», внедряя указанную технологию, разработал и освоил выпуск конденсаторов для комплектации силовых фильтров высших гармоник мощностью 300 квар с удельной реактивной мощностью 8,1 квар/дм3 что в 1,5–2 раза превышает этот показатель серийно выпускаемой продукции.
2,Стерженьді жай тартқыштардың қорғау аймағы
2)Молниеотвод, являясь средством защиты от ПУМ, имеет вокруг себя пространство, в котором находящиеся объекты поражаются с малой вероятностью - это пространство называют зоной защиты молниеотвода. В силу того, что траектория завершения разряда молнии зависит от случайных процессов, определяющих ионизационные процессы в воздухе, практически невозможно полностью исключить вероятность ПУМ в защищаемый объект, расположенный около молниеотвода. Можно рассматривать зоны защиты только для определенных вероятностей прорыва ПУМ в эту зону, при этом чем меньше объем пространства рассматриваемой зоны, тем меньше вероятность поражения молнией объекта, находящегося в этой зоне.
Зоны защиты стержневых молниеотводов. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой пространство вблизи молниеотвода, ограниченное поверхностью вращения в виде «шатра», формирующий образующую.
Билет 24
1,Күштік трансформаторлардың оқшауламасы.
1)Изоляция силовых трансформаторов представляет собой сложную систему, состоящую из различных как по значению, так и конструкции элементов и узлов.
При классификации изоляции трансформатора следует выделить два основных ее вида:
♦ внутренняя изоляция;
♦ внешняя изоляция.
К внешней изоляции относится, например, изоляция покрышек вводов, соприкасающаяся с атмосферой, воздушные изоляционные промежутки между вводами данной обмотки, между вводами разных обмоток и до заземленных частей.
Внутренняя (маслонаполненная, газовая, литая) изоляция трансформатора разделяется на главную и продольную изоляцию обмоток, изоляцию установки вводов, изоляцию отводов, переключателей и пр.
Главная изоляция обмоток — это изоляция от данной обмотки до заземленных частей магнитопровода, бака и других обмоток (в том числе и других фаз).
Продольная изоляция — это изоляция между различными точками одной обмотки: между витками, слоями, катушками.
Во внутренней маслонаполненной изоляции трансформаторов применяется:
— сплошная твердая (как правило, целлюлозная) изоляция. Это изоляция между расположенными вплотную изолированными проводниками, витками или отводами;
— чисто масляная: в ряде случаев это промежутки между обмоткой и баком, экраном ввода и баком, между отводом и стенкой бака;
— комбинированная (маслобарьерная) изоляция: масляные промежутки, подразделенные барьерами — межобмоточная изоляция, изоляция между фазами, между обмоткой и магнитопроводом и т. д.
2)Одиночный тросовый молниеотвод. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода приведена на рисунке 8.11.
Тросовый молниеотвод имеет определенную стрелу провеса, т.е. высота молниеотвода h в точке максимального провеса троса всегда меньше высоты опоры hоп тросового молниеотвода. С целью уменьшения нагрузки на опоры из-за натяжения по тросу стрелу провеса стального троса площадью сечения 35 – 50 рекомендуется принимать равной 2м при длине пролета а < 120м или равной 3м при Тогда высоту тросового молниеотвода определяют соответственно как м или .
Торцевые части зон защиты строят аналогично зоне защиты стержневых молниеотводов (рис. 8.8) высотой, равной высоте тросового молниеотвода, однако они имеют другие габариты. Часть зоны под тросом ограничивается плоскостями, проведенными через торцевые зоны по касательным.
Зоны защиты одиночных тросовых молниеотводов имеют следующие габариты.
Зона типа А:
Зона типа Б:
Для зоны типа Б высоту одиночного тросового молниеотвода при известных величинах hx и rx определяют по формуле
Билет 25
1,Виды внутренней изоляции и материалы, используемые для их изготовления
В установках высокого напряжения и оборудования энергосистем используется несколько видов внутренней изоляции. Наиболее широкое распространение получили бумажно-пропитанная (бумажно-масляная) изоляция, маслобарьерная изоляция, изоляция на основе слюды, пластмассовая и газовая.
Эти разновидности обладают определенными достоинствами и недостатками, имеют свои области применения. Однако их объединяют некоторые общие свойства:
· сложный характер зависимости электрической прочности от длительности воздействия напряжения;
· в большинстве случаев необратимость разрушения при пробое;
· влияние на поведение в эксплуатации механических, тепловых и других внешних воздействий;
· в большинстве случаев подверженность старению.
Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ). Исходными материалами служат специальные электроизоляционные бумаги и минеральные (нефтяные) масла или синтетические жидкие диэлектрики.
Основу БПИ составляют слои бумаги. Рулонная БПИ (ширина рулона до 3,5 м) применяется в секциях силовых конденсаторов и в вводах (проходных изоляторах); ленточная (ширина ленты от 20 до 400 мм) - в конструкциях с электродами относительно сложной конфигурации или большой длины (вводы высших классов напряжения, силовые кабели). Слои ленточной изоляции могут наматываться на электрод внахлест или с зазором между соседними витками. После намотки бумаги изоляция подвергается вакуумной сушке при температуре 100-120 С
до остаточного давления 0,1-100 Па. Затем под вакуумом производится пропитка бумаги тщательно дегазированным маслом.
Масло-барьерная (маслонаполненная) изоляция (МБИ). Основу этой изоляции составляет трансформаторное масло. Оно обеспечивает хорошее охлаждение конструкции за счет самопроизвольной или принудительной циркуляции.
В состав МБИ входят и твердые диэлектрические материалы - электрокартон кабельная бумага и др. Они обеспечивают механическую прочность конструкции и используются для повышения электрической прочности МБИ. Из электрокартона выполняют барьеры а слоями кабельной бумаги покрывают электроды. Барьеры повышают электрическую прочность МБИ на 30-50%, разделяя изоляционный промежуток на ряд узких каналов, они
ограничивают количество примесных частиц, которые могут приближаться к электродам и участвовать в инициировании разрядного процесса.Изоляция на основе слюды имеет класс нагревостойкости В (до 130°С). Слюда имеет очень высокую электрическую прочность (при определенной ориентации электрического поля относительно кристаллической структуры), обладает стойкостью к воздействию частичных разрядов и высокой нагревостойкостью. Основными исходными материалами служат микалента или стеклослюдинитовая лента.Микалента представляет собой слой пластинок слюды, скрепленных лаком между собой и с подложкой из специальной бумаги или стеклоленты. Микалента используется в так называемой компаундированной изоляции, процесс изготовления которой включает намотку нескольких слоев микаленты, пропитку их при нагреве под вакуумом битумным компаундом и опрессовку
Более совершенной является изоляция, выполняемая из стеклослюдинитовых лент и термореактивных пропиточных составов.Слюдинитовая лента состоит из одного слоя слюдинитовой бумаги толщиной 0,04 мм и одного или двух слоев подложки из стеклоленты толщиной 0,04 мм. Такая композиция обладает достаточно высокой механической прочностью (за счет подложек) и отмеченными выше качествами, характерными для слюды.
Пластмассовая изоляция в промышленных масштабах используется в силовых кабелях на напряжения до 220 кВ и в импульсных кабелях. Основным диэлектрическим материалом в этих случаях является полиэтилен низкой и высокой плотности. Последний имеет лучшие механические характеристики, однако менее технологичен из-за более высокой температуры размягчения.
Пластмассовая изоляция в кабеле располагается между полупроводящими экранами, выполняемыми из наполненного углеродом полиэтилена. Экран на токоведущей жиле, изоляция из полиэтилена и наружный экран наносятся методом экструзии (выдавливания). В некоторых типах импульсных кабелей применяются прослойки из фторопластовых лент. Для защитных оболочек кабелей в ряде случаев используется поливинилхлорид.
Газовая изоляция. Для выполнения газовой изоляции в высоковольтных конструкциях используется элегаз, или шестифтористая сера SF6. Это бесцветный газ без запаха, который примерно в пять раз тяжелее воздуха. Он имеет наибольшую прочность по сравнению с такими инертными газами, как азот и двуокись углерода.
Чистый газообразный элегаз безвреден, химически неактивен, обладает повышенной теплоотводящей способностью и является очень хорошей дугогасящей средой; он не горит и не поддерживает горение.
2,Феррорезонанстық асқын кернеу. Пайда болу себептері және қорғану тәсілдері.
Феррорезонансные перенапряжения в сетях 6–35 кВ
Причины возникновения перенапряжений:
однофазные дуговые замыкания на землю отключение металлических замыканий на землю включения шин, приводящие к появлению «ложной земли» Мероприятия по предотвращению феррорезонанса:
включение резистора (обычно 25 Ом) во вторичную обмотку ТН, соединенную в открытый треугольник включение резисторов (несколько кОм) последовательно с обмотками ВН каждой фазы
включение резистора (несколько кОм) в нейтральную точку соединения
обмоток ВН ТН или сети Эффективность указанных мероприятий ограничивается требованиями к точности ТН как измерительного устройства и его тепловой устойчивостью Феррорезонансные перенапряжения в сетях 110–500 кВ
Причины возникновения перенапряжений:
коммутации холостых ошиновок модульными выключателями
неполнофазные режимы с силовым трансформатором с разземленной
нейтралью Мероприятия по предотвращению феррорезонанса:
изменение последовательности оперативных переключений
подключение дополнительной емкости к шинам ПС подключение высокоомных резисторов параллельно ТН на время коммутаций частичное заземление нейтралей силовых трансформаторов через высокоомные резисторы применение емкостных ТН
Билет 26
Изоляция силовых трансформаторов
В силовых трансформаторах изоляция состоит из нескольких различных по конструкции элементов, работающих в неодинаковых условиях и имеющих разные характеристики. Воздушные промежутки между вводами по их поверхностям на землю составляют внешнюю изоляцию, а все изоляционные участки внутри бака – внутреннюю изоляцию трансформатора. В свою очередь внутренняя изоляция подразделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция обмоток относительно земли и между разными обмотками. К продольной изоляции относится изоляция между разными точками одной и той же обмотки: между витками, слоями, катушками.
Основные габариты главной и продольной изоляции определяются величинами импульсных перенапряжений – грозовых и коммутационных. Наибольшее импульсное напряжение на главной изоляции может превосходить воздействующее напряжение на 20 % при заземленной нейтрали и на 80 % при изолированной нейтрали. Если импульс перенапряжения имеет крутой фронт, то на продольной изоляции могут возникать напряжения, более чем в 10 раз превышающие напряжения нормального режима. Наибольшие напряжения на продольной изоляции возникают при срезах, т. е. при пробое какого-либо промежутка, расположенного поблизости от трансформатора. На конструкцию изоляции трансформаторов оказывает сильное влияние то обстоятельство, что в активных частях трансформатора, в обмотках и магнитопроводе, при работе выделяется значительное количество тепла. Это заставляет выполнять изоляцию так, чтобы можно было непрерывно охлаждать активные части.
В современных силовых трансформаторах в качестве главной изоляции используется преимущественно маслобарьерная изоляция. Барьеры изготовляются из электрокартона и располагаются перпендикулярно силовым линиям электрического поля
В качестве жидкого диэлектрика используется нефтяное трансформаторное масло. Масло в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, повышает электрическую прочность изоляции и, во-вторых, улучшает условия охлаждения. Масло отводит теплоту потерь от обмоток и магнитопровода трансформатора в 25–30 раз интенсивнее, чем воздух (при свободной конвекции).
При работе в трансформаторе масло постепенно стареет. При старении увеличивается вязкость масла, и ухудшаются его электроизоляционные свойства. Скорость старения возрастает при повышенной температуре, при доступе воздуха и особенно при соприкосновении с озоном.
2, Электр қондырғыларының ішкі оқшауламасының қысқа мерзімдік электрлік беріктілік түсінігі
Внутренняя изоляция ввода — это промежуток между токоведущим стержнем и втулкой, заполненный твердым диэлектрическим материалом (в реальных конструкциях — в сочетании с жидким диэлектриком или высокопрочным газом). К внутренней изоляции также относится промежуток в масле вдоль поверхности нижней части изоляционного тела
Принципиально важная особенность внутренней изоляции состоит в том, что практически для всех ее разновидностей характерна сильная зависимость электрической прочности от длительности воздействия напряжения. Поэтому в инженерной практике принято для внутренней изоляции различать:
• кратковременную электрическую прочность при грозовых импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при коммутационных импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при одноминутном воздействии переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц;
• длительную электрическую прочность при воздействии напряжения промышленной частоты 50 Гц в течение времени, соответствующего заданному сроку службы (обычно 25 лет).
Уровни кратковременной и длительной электрической прочности существенно различны. Для разных видов внутренней изоляции они могут различаться в 10—20 раз и более.
Кратковременная электрическая прочность — это не всегда напряжение, соответствующее сквозному пробою изоляции. Во многих случаях — это напряжение, при котором во внутренней изоляции возникают мощные частичные разряды, вызывающие необратимые повреждения.
Нарушение кратковременной электрической прочности внутренней изоляции происходит, когда максимальная напряженность в изоляционном промежутке достигает некоторого критического значения. Поэтому для создания рациональной конструкции этой изоляции большое значение имеет эффективное регулирование электрического поля.
Физические процессы, определяющие кратковременную электрическую прочность различных видов внутренней изоляции весьма сложны, описание этих процессов, пригодное для инженерной практики, отсутствует. Поэтому все сведения о кратковременной электрической прочности разных видов внутренней изоляции получают опытным путем при соответствующих испытаниях моделей.
В некотором смысле исключением является, так называемый, тепловой пробой, суть которого состоит в том, что при определенных условиях количество тепла, выделяющегося в единицу времени в изоляции за счет диэлектрических потерь, становится больше количества тепла, которое отводится в единицу времени в окружающую среду. Другими словами, нарушается тепловой баланс и температура изоляции неограниченно растет. Вследствие этого происходит разрушение диэлектрического материала с потерей свойств, в том числе и электрической прочности. Развитие теплового пробоя возможно при относительно длительном воздействии напряжения (минуты, часы), достаточном для разогрева крупной изоляционной конструкции. Для простейших случаев имеются методики расчетной оценки напряжения теплового напряжения. Однако, для сложных реальных конструкций они не пригодны.
Основным фактором, определяющим кратковременную электрическую прочность, является, естественно, вид внутренней изоляции (диэлектрические материалы, структура, режимы и условия выполнения основных технологических операций). К числу других влияющих факторов относятся толщина изоляции, форма электрического поля, площадь поверхности электродов и напряженный объем изоляции.
Длительная электрическая прочность внутренней изоляции определяется процессами электрического старения (необратимого ухудшения свойств изоляции). Длительная электрическая прочность внутренней изоляции любого вида зависит, примерно, от тех же факторов, что и кратковременная.
Имеющиеся экспериментальные данные для разных видов внутренней изоляции, опыт производства и эксплуатации вводов разных классов напряжения показывает, что обеспечить необходимые уровни кратковременной и длительной электрической прочности ввода с изоляционным телом из одного диэлектрического материала (например, из фарфора) можно только для вводов на напряжения до 35 кВ, не более. Для номинальных напряжений 110 кВ и выше обязательно использование внутренней изоляции, состоящей из комбинации изоляционных материалов (картон плюс масло, бумага плюс масло, элегаз плюс твердый диэлектрик и др.).
Билет 27
1,Электр қондырғыларының ішкі оқшауламасының ескіруінің жалпы заңдылықтары.
Старение изоляции
Изоляция электротехнических установок, согласно ГОСТ 1516.2–97, подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя изоляция – это части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинация, не соприкасающиеся с атмосферным воздухом и не подверженные влиянию атмосферных и других внешних факторов. Внешней изоляцией являются воздушные промежутки и поверхность твердой изоляции в атмосферном воздухе, которые подвержены влиянию атмосферных и других внешних факторов.
В эксплуатации на внутреннюю изоляцию электрооборудования воздействуют электрические, тепловые, механические и другие нагрузки. Они вызывают в изоляции сложные процессы, следствием которых является постепенное ухудшение свойств изоляции, именуемое старением. Как правило, изменения свойств изоляции носят необратимый характер и завершаются пробоем. Однако в отдельных случаях последствия старения могут быть устранены путем восстановительного ремонта изоляции [18].
Электрическое старение изоляции. Электрическое старение может происходить при напряженностях электрического поля во много раз (5–20) меньше пробивных напряжений. С увеличением напряжения, приложенного к изоляции, темпы электрического старения возрастают, а срок службы соответственно уменьшается.
Тепловое старение изоляции.
Диэлектрические материалы, используемые для изготовления внутренней изоляции установок высокого напряжения, при комнатной температуре практически инертны. Однако при рабочих температурах (90–180 °С) в этих материалах возникают или резко ускоряются химические реакции, которые изменяют структуру материалов и вызывают ухудшение свойств всей изоляции в целом. Эти процессы именуют тепловым старением. Твердые диэлектрические материалы в процессе теплового старения постепенно снижают механическую прочность. Это приводит к повреждению изоляции под действием механических нагрузок и затем уже к пробою.
Механическое старение изоляции. Внутренняя изоляция или ее отдельные элементы из твердых диэлектрических материалов обычно подвергаются в эксплуатации значительным статическим и динамическим ударным механическим нагрузкам. Под действием этих механических нагрузок (растяжение, сжатие, изгиб, вибрация и т. д.) в диэлектрике образуются и постепенно увеличиваются микротрещины. Когда количество и размеры микротрещин достигают некоторых критических значений, наступает механическое разрушение материала.
2,Длительная электрическая прочность внутренней изоляции
В эксплуатации на внутреннюю изоляцию оборудования энергосистем одновременно воздействуют электрические, тепловые, механические и другие нагрузки. Они неизбежно вызывают в изоляции сложные процессы, следствием которых является постепенное ухудшение свойств изоляции, именуемое старением.
Электрическая прочность при длительном приложении напряжения характеризует способность изоляции выдерживать рабочее напряжение в течение определенного срока службы и численно определяется напряжением (напряженностью электрического поля), приводящим к разрушению изоляции к концу заданного отрезка времени. В процессе длительной эксплуатации происходит старение изоляции, которое выражается в уменьшении кратковременной электрической прочности и ухудшении других электрофизических характеристик изоляции.
Основными причинами ухудшения внутренней изоляции являются:
1) электрическое старение вследствие развития частичных разрядов при перенапряжениях или при рабочем напряжении;
2) тепловое старение и окисление изоляции;
3) увлажнение изоляции.
Практическое значение процессов старения состоит в том, что они ограничивают сроки службы изоляционных конструкций. В связи с этим при разработке и изготовлении высоковольтного оборудования, а также при организации его эксплуатации должны предусматриваться меры, снижающие темпы старения изоляции до такого уровня, при котором обеспечивается требуемый срок службы изоляционных конструкций (обычно, 20-30 лет и более).
Изменения свойств внутренней изоляции в процессе эксплуатации происходят за счет энергии, которая передается изоляции от источников внешних нагрузок. При разных видах нагрузки она сообщается изоляции в разной форме, поэтому вызывает различные по содержанию процессы. Соответственно различают электрическое, тепловое и механическое старение изоляции. Кроме того, старение внутренней изоляции может быть обусловлено проникновением в нее из окружающей среды загрязнений, в частности влаги.
В реальных условиях эксплуатации процессы старения, вызванные разными внешними нагрузками, протекают одновременно, влияя сложным образом друг на друга. Закономерности старения внутренней изоляции при одновременном воздействии нескольких нагрузок пока еще в должной мере не изучены.
Основной причиной электрического старения многих видов изоляции являются частичные разряды. Старение изоляции, пропитанной жидкими диэлектриками, прежде всего проявляется в разрушении и изменении физико-химических характеристик пропитывающего состава, которое сопровождается выделением газа, увеличением проводимости и tgδ. В последующем возникают разрушения твердой фазы: электрокартона, изоляционной бумаги или синтетической пленки. Эти процессы при интенсивном протекании завершаются пробоем изоляции.
Билет 28
1.Ішкі асқын кернеу түрлері және оларды шектеу.
Внутренние перенапряжения вызваны переходными электромагнитными процессами в электрических системах. Эти процессы связаны с коммутацией при нормальном и аварийном режимах: включение и отключение ненагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов, отключение конденсаторных батарей, отключение линий при к.з., работа АПВ и резкие изменения нагрузки.
Перенапряжения в электрических системах связаны с резонансными явлениями из-за периодических изменений параметров цепи (например, индуктивности, емкости). Резонансные перенапряжения имеют большую длительность и являются опасными для изоляции электроустановок.
В сетях с изолированной нейтралью при однофазных дуговых замыканиях на землю появляются перенапряжения, опасные для изоляции всей сети.
Внутренние перенапряжения имеют колебательный характер.
Все элементы электрической системы можно разбить на три группы:
Источники ЭДС- генераторы, синхронные компенсаторы.
Элементы, способные накапливать энергию (L, C).
Элементы, способные потреблять энергию (активные нагрузки, сосредоточенные и распределенные сопротивления).
Колебательные свойства электрических систем, вызывающие перенапряжения, проявляются при нарушении энергетического баланса между генерируемой и потребляемой энергией. Причиной нарушения баланса может быть отключение элементов, способных поглощать энергию.
Наиболее распространенным средством ограничения грозовых и внутренних перенапряжений являются разрядники. Эти аппараты состоят из нелинейных резисторов ( варисторов) и искровых промежутков, автоматически подключающих блок варисторов к токоведущей цепи при превышении заданного уровня напряжения.
Важную роль в ограничении внутренних перенапряжений играет эффективное заземление нейтрали, препятствующее смещению ( при коммутациях) нейтрали и ограничивающее перенапряжение относительно земли.
Шунтирующие реакторы имеют большое значение при ограничении внутренних перенапряжений - главным образом перенапряжений установившегося режима.
В сетях напряжением 330 - 500 кв в зависимости от конкретных параметров, для ограничения грозовых и внутренних перенапряжений могут применяться комбинированные или грозозащитные и коммутационные разрядники с наибольшим допустимым напряжением на разряднике ( напряжением гашения) порядка 1 8 - 2.7 фв режиме ограничения коммутационных перенапряжений
2, Коронный разряд на проводах линиях электропередачи
Корона является одним из видов самостоятельного разряда и возникает в резконеоднородных полях, к которым, в частности, относится и электрическое поле в окрестности проводов линий электропередачи.
Напряженность электрического поля в воздухе на поверхности гладкого полированного цилиндра, при которой возникает коронный разряд, т. е. начальная напряженность, определяется по формуле, кВ/см.
Которая справедлива при отрицательной полярности, но может быть использована и при положительной полярности, так как эффект полярности невелик.
Провода линий электропередачи свиты из большого числа отдельных проволок и поэтому имеют негладкую поверхность, вследствие чего напряженность поля в различных точках поверхности неодинакова. Для витых проводов обычно опре¬деляют среднюю напряженность поля на поверхности провода. Так как коронный разряд прежде всего возникает на выступающих частях провода (в точках а), где напряженность пре¬вышает среднюю, то начальная напряженность поля для витого провода меньше, чем для гладкого провода того же радиуса: Коэффициент m < 1 называется коэффициентом гладкости провода. Различные заусеницы и шероховатости, которые всегда имеются на поверхности проводов, еще больше снижают начальную напряженность поля, а следовательно, и коэффициент m, который для проводов линий электропередачи обычно лежит в пре¬делах 0,82 - 0,90.
Ионизационные процессы в коронном разряде происходят лишь вблизи электрода с малым радиусом кривизны, в рассматриваемом случае вблизи провода, в узкой зоне, которая обычно называется чехлом короны. Чехол коронного разряда на проводах далеко не всегда бывает однородным, особенно при достаточно больших на¬пряжениях. При отрицательной короне ионизация происходит вблизи большого числа точек на поверхности провода, поэтому чехол короны состоит из многочисленных проводящих нитей. При положительной полярности, помимо сплошного чехла, на проводе образуются стримеры, длина которых может быть достаточно большой, но гораздо меньше расстояния между электродами.
При больших диаметрах проводов напряженность электрического поля в окрестности провода уменьшается значительно медленнее, чем вблизи проводов малого диаметра. Поэтому зона ионизации – «чехол» короны - имеет большие размеры, и даже при начальном напряжении лавины могут достигать критической длины. Корона в этом случае возникает сразу в стримерной форме.
Билет 29
1,Сұйық диэлектрликтердің қысқа мерзімдік электрлік беріктілігі.
Внутренняя изоляция ввода — это промежуток между токоведущим стержнем и втулкой, заполненный твердым диэлектрическим материалом (в реальных конструкциях — в сочетании с жидким диэлектриком или высокопрочным газом). К внутренней изоляции также относится промежуток в масле вдоль поверхности нижней части изоляционного тела
Принципиально важная особенность внутренней изоляции состоит в том, что практически для всех ее разновидностей характерна сильная зависимость электрической прочности от длительности воздействия напряжения. Поэтому в инженерной практике принято для внутренней изоляции различать:
• кратковременную электрическую прочность при грозовых импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при коммутационных импульсах напряжения стандартной формы;
• кратковременную электрическую прочность при одноминутном воздействии переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц;
• длительную электрическую прочность при воздействии напряжения промышленной частоты 50 Гц в течение времени, соответствующего заданному сроку службы (обычно 25 лет).
Уровни кратковременной и длительной электрической прочности существенно различны. Для разных видов внутренней изоляции они могут различаться в 10—20 раз и более.
Кратковременная электрическая прочность — это не всегда напряжение, соответствующее сквозному пробою изоляции. Во многих случаях — это напряжение, при котором во внутренней изоляции возникают мощные частичные разряды, вызывающие необратимые повреждения.
Нарушение кратковременной электрической прочности внутренней изоляции происходит, когда максимальная напряженность в изоляционном промежутке достигает некоторого критического значения. Поэтому для создания рациональной конструкции этой изоляции большое значение имеет эффективное регулирование электрического поля.
Физические процессы, определяющие кратковременную электрическую прочность различных видов внутренней изоляции весьма сложны, описание этих процессов, пригодное для инженерной практики, отсутствует. Поэтому все сведения о кратковременной электрической прочности разных видов внутренней изоляции получают опытным путем при соответствующих испытаниях моделей.
В некотором смысле исключением является, так называемый, тепловой пробой, суть которого состоит в том, что при определенных условиях количество тепла, выделяющегося в единицу времени в изоляции за счет диэлектрических потерь, становится больше количества тепла, которое отводится в единицу времени в окружающую среду. Другими словами, нарушается тепловой баланс и температура изоляции неограниченно растет. Вследствие этого происходит разрушение диэлектрического материала с потерей свойств, в том числе и электрической прочности. Развитие теплового пробоя возможно при относительно длительном воздействии напряжения (минуты, часы), достаточном для разогрева крупной изоляционной конструкции. Для простейших случаев имеются методики расчетной оценки напряжения теплового напряжения. Однако, для сложных реальных конструкций они не пригодны.
Основным фактором, определяющим кратковременную электрическую прочность, является, естественно, вид внутренней изоляции (диэлектрические материалы, структура, режимы и условия выполнения основных технологических операций). К числу других влияющих факторов относятся толщина изоляции, форма электрического поля, площадь поверхности электродов и напряженный объем изоляции.
Длительная электрическая прочность внутренней изоляции определяется процессами электрического старения (необратимого ухудшения свойств изоляции). Причиной электрического старения внутренней изоляции оборудования переменного тока являются частичные разряды (ЧР), развивающиеся в мелких газовых включениях (доли миллиметра и более) или в местах локального увеличения напряженности электрического поля, например, у острых кромок электродов.
Имеющиеся экспериментальные данные для разных видов внутренней изоляции, опыт производства и эксплуатации вводов разных классов напряжения показывает, что обеспечить необходимые уровни кратковременной и длительной электрической прочности ввода с изоляционным телом из одного диэлектрического материала (например, из фарфора) можно только для вводов на напряжения до 35 кВ, не более. Для номинальных напряжений 110 кВ и выше обязательно использование внутренней изоляции, состоящей из комбинации изоляционных материалов (картон плюс масло, бумага плюс масло, элегаз плюс твердый диэлектрик и др.).
Кратковременные нагревы (тепловые удары) опасны тем, что могут вызвать за короткое время резкие структурные или химические изменения диэлектрических материалов с необратимым ухудшением электрических и механических свойств.
Механические воздействия опасны для внутренней изоляции (твердых ее элементов) не только тем, что при определенных условиях могут разрушить ее. При нагрузках, значительно ниже разрушающих, в твердых элементах изоляции возможно появление микротрещин, в которых возникнут частичные разряды и возрастут темпы электрического старения. Важная особенность практически всех видов внутренней изоляции — необратимость повреждения при пробое, отсутствие эффекта самовосстановления.
2, Әуелік желіден ұмтылатын толқыннан қосалқы станцияны қорғау
Причиной возникновения на подстанции опасных перенапряжений от набегающих волн являются грозовые поражения воздушных линий (ВЛ) электропередачи. При ударемолнии в линию на проводахВЛобразуется волна на-пряжения, движущаяся в сторону подстанции. Амплитуда такой волны огра-ничена импульсной прочностьюлинейной изоляции Приход волны напряжения на подстанцию приводит к возникновениюволнового переходного процесса, в результате которого на изоляции элек-трооборудования могут возникнуть опасные перенапряжения. Поэтому длязащиты изоляции оборудования применяются ОПН (ограничители перена-пряжений нелинейные), пришедшие на смену вентильным разрядникамРВ) (см. Приложение 2). Серийный выпуск РВ прекращен в России с 1997 года, но в эксплуатации находится еще много таких устройств. Если бы ОПН или РВ располагались в непосредственной близости отзащищаемого ими электрооборудования, то напряжение на его изоляциине превышало бы остающегося напряжения защитного аппарата, и защитабыла бы достаточно надежной. На практике защитные аппараты устанав-ливают у силовых трансформаторов и автотрансформаторов и, возможно, еще в нескольких местах. Поэтомучасть оборудования удалена от защит-ных аппаратов на расстояния, которые могут достигать нескольких десят-
ков метров и более. Приход волны грозового происхождения с крутым
фронтом приводит к возникновению переходного процесса, сопровож-
дающегося высокочастотными колебаниями вокруг остающегося напряже-ния ОПН или РВ. Амплитуда перенапряжений на оборудовании при этомтем больше, чем больше крутизна набегающей волны и его удаленность отзащитного аппарата.