 |
Испытания кратковременной прочности ВнИ
|
|
|
|
Испытания изоляции чаще всего проводятся апериодическим импульсом с фронтом примерно 250 мкс и длительностью примерно 2500 мкс (250/2500 мкс) или колебательным импульсом; например, для внутренней изоляции силовых трансформаторов - с фронтом не менее 100 мкс и длительностью импульса не менее (длительностью первого полупериода до полуспада напряжения) 1000 мкс. Электрическая прочность внутренней изоляции зависит как от амплитуды и длительности, так и от его формы. При этом воздействие колебательных импульсов для некоторых видов изоляции более опасно, чем апериодических при одинаковой амплитуде импульса. Снижение электрической прочности при колебательных импульсах напряжения по сравнению с апериодическими связано с тем, что в первом случае количество ЧР, возникающих в изоляции при каждом импульсе, больше, чем во втором.
17. Внутренний ресурс ВнИ. Внутренний ресурс изоляционной конструкции представляет собой величину, характеризующую способность изоляции в течение определенного времени выдерживать приложенное напряжение и противостоять разрушающему действию процессов, протекающих при этом напряжении.Напряжения 
и 
, соответствующие требуемой малой вероятности пробоя, или повреждения изоляции называются допустимыми для данной изоляционной конструкции. Обозначим их 
и 
. Таким образом, условиями нормальной работы внутренней изоляции при перенапряжениях будут неравенства ³ 
³ 
18. Длительная электрическая прочность ВнИ. 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.
|
|
|
19. Срок службы ВнИ С увеличением напряжения, приложенного к изоляции любого типа, темпы электрического старения возрастают, а сроки службы соответственно уменьшаются. Зависимость срока службы t от значения воздействующего напряжения U в широком диапазоне значений t может иметь сложный характер. Для области относительно малых средних сроков службы (от единиц часов до 10 
-10 
ч) экспериментально установлена зависимость следующего вида: 
где А - постоянная, значение которой зависит от свойств изоляции; n - показатель степени, зависящий от конструктивных особенностей изоляции и рода воздействующего напряжения.
20. Старение изоляции под действием частичных разрядов Под действием электрического поля старение преимущественно происходит за счет развития в изоляции частичных разрядов (ЧР). В ряде случаев ЧР возникают в газовых включениях в толще изоляции.. В сферическом газовом включении с диэлектрической проницаемостью 
напряженность электрического поля равна
где 
- напряженность в окружающем диэлектрике с диэлектрической проницаемостью 
в отсутствие включения. Разрушение жидких и твердых диэлектриков частичными разрядами сопровождается выделением газа, состоящего преимущественно из водорода и углеводородных соединений.
21. Частичные разряды в БПИ Экспериментально установлено, что в БПИ возможны ЧР двух видов: начальные и критические. Начальные ЧР характеризуются кажущимися зарядами от 
Кл. Они развиваются непосредственно в масляных прослойках между электродом и прилегающим слом бумаги у острых кромок или у микронеровностей электродов, т.е. в местах локального усиления электрического поля. С ростом приложенного напряжения средняя мощность НЧР возрастает.Из-за малой энергии, рассеиваемой в отдельных НЧР, эти разряды не оказывают разрушающего воздействия на бумагу, а вызывают лишь медленное разложение масла с выделением газа и образованием ряда других продуктов.
|
|
|
КЧР имеют кажущиеся заряды 
Кл и более. При быстром подъеме напряжения такие разряды возникают, когда мощность НЧР возрастает настолько, что скорость выделения газов из масла становится выше скорости их растворения и в изоляции образуются устойчивые газовые включения. В этих включениях и развиваются КЧР. КЧР имеют мощность достаточную для относительно быстрого (минуты, часы) разрушения слоев бумаги. Они особенно опасны тем, что их появление даже на очень короткое время, например при перенапряжениях, приводит к образованию в изоляции газовых включений, в которых эти мощные ЧР могут развиваться затем при напряжениях ниже начального, могут сохраниться и при рабочем напряжении и за короткое время разрушить изоляцию до пробоя.Обязательным условием длительной надежной работы БПИ является отсутствие КЧР при всех возможных перенапряжениях и при испытательных напряжениях.
22. Частичные разряды в МБИ В МБИ также могут иметь место НЧР и КЧР. Первые из них имеют кажущиеся заряды не более 
Кл и возникают непосредственно в масляных зазорах конструкции или в газовых включениях. Такие ЧР, как правило, безопасны для изоляции, так как твердую изоляцию они не повреждают, а продукты разложения масла распределяются по большим объемам. КЧР с кажущимися зарядами 
Кл и более представляют собой пробой масляных каналов в конструкции или скользящие разряды по поверхности твердой изоляции. Появление КЧР в МБИ недопустимо, т.к. такие разряды вызывают необратимое снижение длительной электрической прочности изоляции.
23. Тепловое старение ВнИ При рабочих температурах (60-130°С) в диэлектрических материалах возникают или резко ускоряются химические реакции, которые приводят к постепенному изменению структуры и свойств материалов - к ухудшению свойств всей изоляции в целом. Эти процессы именуют тепловым старением. Для твердых диэлектриков наиболее характерным является постепенное снижение механической прочности в процессе теплового старения. со временем это приводит к повреждению изоляции под действием механических нагрузок и затем уже к пробою. В жидких диэлектриках в результате теплового старения образуются газообразные, жидкие и твердые продукты реакций. По мере накопления этих продуктов, загрязняющих изоляцию, проводимость и диэлектрические потери растут, а электрическая прочность снижается.
|
|
|
В комбинированной внутренней изоляции, содержащей жидкие и твердые материалы, тепловое старение влечет за собой как снижение механической прочности соответствующих элементов, так и ухудшение электрических характеристик всей изоляции. Темпы теплового старения внутренней изоляции определяются скоростями химических реакций, зависящими от температуры в соответствии с уравнением Аррениуса 
где v - скорость химической реакции.
24. Старение изоляции под действием механических нагрузок Под действием механических нагрузок в материалах происходят медленные процессы старения, имеющие место даже тогда, когда нагрузки значительно меньше разрушающих, а деформации носят упругий характер. В этом случае в напряженном материале возникает упорядоченное движение локальных дефектов (на молекулярном уровне) и за счет этого образуются и постепенно увеличиваются в размерах микротрещины. Когда количество и размеры микротрещин достигают некоторых критических значений, наступает разрушение.Процесс старения в твердой изоляции при одновременном воздействии механических нагрузок и сильных электрических полей может значительно ускоряться из-за того, что в образующихся в изоляции микротрещинах возникают ЧР, которые повышают темпы разрушения изоляции.
|
|
|
25. Увлажнение как форма старения изоляции Влага проникает во внутреннюю изоляцию главным образом из окружающего воздуха. В некоторых случаях она может образовываться в самой изоляции в результате термоокислительных процессов. В аварийных ситуациях влага может попадать в изоляцию из системы охлаждения и других устройств.Появление влаги в изоляции приводит к резкому снижению сопротивления утечки, т.к. во влаге содержатся диссоциированные примеси. Растут диэлектрические потери. Снижается напряжение теплового пробоя. Происходит дополнительный нагрев изоляции, что влечет за собой ускорение темпов теплового старения.При неравномерном увлажнении искажается электрическое поле в изоляции и снижается пробивное напряжение изоляции. Влага может быть удалена из изоляции путем сушки. Изоляция некоторых видов оборудования (кабелей, вводов) сушке не поддается. В таких случаях увлажнение может рассматриваться как особая форма необратимого старения изоляции.
26. Система контроля состояния изоляционных конструкций Испытания являются средством повышения эксплуатационной надежности высоковольтного оборудования. Для проверки правильности технических решений, принятых при разработке новой изоляционной конструкции, опытные образцы или первые экземпляры конструкции подвергаются наиболее тщательным типовым контрольным испытаниям. По результатам этих испытаний делается заключение о передаче новой конструкции в производство. Такие испытания проводятся затем через каждые 1-3 года для проверки стабильности характеристик и соблюдения всех технических требований (периодические контрольные испытания). Все ответственные крупные изоляционные конструкции (отдельные или входящие в состав какого-либо оборудования), а также представительные выборки из партий небольших конструкций массового производства перед отправкой потребителю подвергаются на заводе-изготовителе контрольным приемо-сдаточным испытаниям. Следующий контроль - приемо-сдаточные испытания после монтажа, перед вводом в эксплуатации. Контроль состояния изоляции высоковольтного оборудования осуществляется и в процессе эксплуатации. С этой целью проводятся профилактические испытания (периодические или непрерывные), а после плановых или иных ремонтов оборудования перед новым включением в работу - приемо-сдаточные испытания электроустановок.
27. Измерения tgd изоляции. Мост Шерринга Измерения значений tgd изоляции проводят с помощью мостов переменного тока (мостов Шеринга), собранных по нормальной или перевернутой схеме.
|
|
|
Абсолютные значения tgd, измеренные при напряжениях, близких к рабочему, характеризуют качество исходных диэлектрических материалов и наличие в изоляции загрязнений, в частности влаги, и тем самым являются показателями качества проведения процесса вакуумной сушки. Более полную информацию о состоянии изоляции дают зависимости tgd=f(U), измеренные при напряжениях от 0,1-0,5 от наибольшего рабочего до 1,0-2,0 наибольшего рабочего (рис.8.7). Для изоляции высокого качества значения tgd слабо зависят от испытательного напряжения или остаются практически постоянными. Сильное увеличение tgd с ростом напряжения означает появление в изоляции интенсивных частичных разрядов.
Для некоторых видов изоляции, например для бумажно-масляной изоляции маслонаполненных кабелей 110-500 кВ, нормируются допустимые значения прироста D tgd в определенном диапазоне напряжений.
28. Измерение частичных разрядов Измерения характеристик частичных разрядов. При проведении контрольных испытаний в заводских высоковольтных лабораториях для обнаружения и измерения характеристик ЧР в конструкциях высокого напряжения используют электрический метод и установки (рис.8.8). Эти установки выполняют и градуируют в соответствии с ГОСТ 20074-83.
 |
ИТ С 
С 
Ф У РП
C 
Z 
Рис. 8.8. Схема установки для измерения характеристик ЧР в изоляции
При появлении в изоляции ЧР с кажущимся зарядом q на емкости испытуемой изоляции С напряжение скачком изменяется на величину 
. При этом на измерительном элементе 
, т.е. на входе измерительной части установки, возникает импульс напряжения с амплитудой 
, пропорциональной q:
(8.8)
где 
- входная (паразитная) емкость измерительной части установки; 
- емкость конденсатора связи.
Этот импульс проходит через фильтр Ф верхних частот, отсеивающий напряжение промышленной частоты и его гармоники, усиливается до необходимого уровня усилителем У и подается на регистрирующие приборы РП (осциллограф и счетчик импульсов). Таким образом, определение характеристик частичных разрядов осуществляется путем измерения амплитуд импульсов напряжения от рахрядов и подсчета числа этих импульсов.
|
|
|
