Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Короностойкость и дугостойкость полимерных материалов - Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Оглавление
Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внутреннюю изоляцию
Стационарный режим эксплуатация трансформаторов в схемах выпрямителей
Переходные режимы эксплуатации трансформаторов в схемах выпрямителей
Эксплуатация трансформаторов тока и напряжения
Эксплуатация трансформаторов и дросселей в усилителях низкой частоты
Катушки индуктивности и вариометры
Эксплуатация импульсных трансформаторов и зарядных дросселей
Разъединители механической блокировки, контакторные устройства, выключатели, переключатели
Антенно-фидерные тракты
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внешнюю изоляцию
Влияние климатических и механических условий эксплуатации
Влияние температуры
Влияние повышенной   влажности
Радиационная стойкость и механические факторы
Электрические свойства диэлектриков
Электрические свойства полимерных материалов
Электрические свойства стеатитовой керамики
Кратковременная и длительная электрическая   прочность эпоксидных компаундов
Кратковременная и длительная электрическая прочность полиолефинов
Кратковременная и длительная электрическая прочность керамики, лейкосапфиров
Электрическая прочность эпоксидных компаундов при механическом нагружении
Короностойкость и дугостойкость полимерных материалов
Полупроводящие полимерные материалы
Пробой в воздухе на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой вдоль поверхности на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой в воздухе и вдоль поверхности при высокой частоте
Факторы, влияющие на механические свойства изоляции, эпоксидные компаунды
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеатитовой керамики
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Физико-механические свойства изоляции эпоксидных компаундов
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Адгезионная прочность
Образование термоупругих напряжений в изоляции
Снижение термоупругих напряжений
Образование термоупругих пробоев в изоляции
Выравнивание полей внутренней изоляции
Выравнивание полей внешней изоляции
Электромоделирование электрических полей изоляционных конструкций
Решение краевых задач электростатики на ЭВМ
Оптимизация систем изоляции высоковольтных конструкций
Выбор изоляционных промежутков
Оптимизация технологии систем изоляции высоковольтных конструкций
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных блочных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов с малой емкостью
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов средней мощности
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов большой мощности
Проектирование трансформаторов модуляционных и   низкой         частоты
Проектирование импульсных трансформаторов
Высоковольтные дроссели, катушки индуктивности и вариометры - проектирование
Проектирование изоляции поворотных и опорных изоляторов
Проектирование изоляции высокочастотных изоляторов
Проектирование изоляции поворотных изоляторов
Проектирование изоляции проходных изоляторов
Проектирование изоляции реле, выключателей и переключателей
Коаксиальные высоковольтные конструкции антенно-фидерных трактов - проектирование
Системы изоляции нестандартных высоковольтных устройств - проектирование
Список литературы

Допустимую рабочую напряженность электрического поля на поверхности изоляционной конструкции, а следовательно, и ее массогабаритные показатели и надежность определяют в зависимости от стойкости полимерной изоляции к поверхностным частичным разрядам и к образованию треков.
Необходимость определения стойкости к поверхностным частичным разрядам (ПЧР) возрастает в случае применения новых высокочастотных полимерных материалов.
Как показали многолетние работы Μ. П. Кокуркина, исследование ПЧР на повышенных частотах дает разнообразную информацию, в том числе и о возможности проведения ускоренных испытаний на ПЧР.
Основным разрушающим фактором при действии ПЧР является электронная бомбардировка твердого диэлектрика, под влиянием которой возникает и развивается эрозия. Различают три вида разрушения: относительно равномерную эрозию поверхности, образование полости в толще диэлектрика, развитие треков на поверхности материала.
Поверхностные частичные разряды возникают, как правило, в зоне тройного сопряжения («воздушном клине»).
Характер разрушения электроизоляционных материалов изменяется в зависимости от интенсивности разрядов.

С увеличением; напряжения и частоты характер разрушения меняется, переходя от одного вида к другому.
Рост интенсивности ПЧР приводит к увеличению роли тепловых процессов в разрушении и к изменению вида разрушения. У термостойких материалов с минеральным наполнителем возникают науглероженные области возле электрода, у термопластичных и эпоксидных компаундов без наполнителя появляются полости сферической или близкой к ней формы.
Виды разрушения зависят также от тепловых характеристик материала и условий теплопередачи во внешнюю среду. Критерием перехода от одного вида разрушения к другому может служить температура нагрева (перегрева) поверхности материала под действием ПЧР. В работе [13] показано, что установившаяся температура

где р — плотность диэлектрика; λ — коэффициент температуропроводности; QB/l — число электронов в единичном частичном разряде ξСср — средняя энергия электронов.
В качестве параметра, характеризующего стойкость диэлектрика к действию ПЧР, предложено использовать количество энергии ПЧР, затраченной на разрушение единицы объема диэлектрика, т. е. удельную энергию разрушения материала;

где Рч.р — плотность мощности ПЧР; τ — время испытаний; κ— доля энергии ПЧР, затрачиваемая на разрушение диэлектрика; V — объем кратера эрозии. Энергия является индивидуальной характеристикой материала, не зависящей от условий, испытаний.
Исследование ПЧР для рассматриваемых диэлектриков в промежутке игла — диэлектрик — плоскость, на который подавалось переменное напряжение с действующим значением 5,2. кВ, проводилось на частоте 40 кГц. Толщина образца принималась 2 мм.
Для исключения появления ПЧР изоляционные конструкции обычно эксплуатируются при напряженности электрического поля, значительно меньшей, чем напряженности образования ПЧР в воздухе. Как видно из табл. 2.5, использование таких диэлектриков, как фторопласт и полиэтилен, имеющих низкую стойкость к воздействию ПЧР, возможно только при напряженностях электрического поля, исключающих появление ПЧР, или с заранее оговоренным малым сроком службы. В то же время компаунд марки ЭТЗ-16, который характеризуется также высокой теплостойкостью, при частоте до 40 кГц имеет сравнительно высокую энергию разрушения и может работать при периодическом возникновении ПЧР.


При установке высоковольтной аппаратуры в периодически отапливаемых помещениях на поверхности конструкции возможно образование инея, росы или капель влаги. В этих случаях необходимо предупредить образование треков.
Низкая стойкость стеклопластиков к действию ПЧР объясняется наличием на поверхности не защищенных связующим материалом (полимером) стеклянных волокон. На них накапливаются грязь и влага, которые резко понижают поверхностное сопротивление и при высоком напряжении приводят к образованию треков.
Возникновение треков при воздействии ПЧР исследовано также на циклоалифатических эпоксидных компаундах марки УП-612; УП-632; ЭД-20. Результаты исследований методами масс-спектрометрии позволяют считать, что такие компаунды под влиянием дуговых поверхностных разрядов деструктируют, причем наиболее вероятна термоокислительная деструкция.
В значительной степени стойкость полимеров к ПЧР характеризуется уменьшением их массы и способностью к коксуемости, определяемой коксовым остатком. С уменьшением содержания в полимере коксового остатка снижается вероятность образования токопроводящей науглероженной дорожки.
Повышение трекингостойкости, например, стеклопластиков, может быть достигнуто применением полиуретанового лака УР-293 или эмали УР-1161. Причем с повышением толщины покрытия в пределах 10... 210 мкм трекингостойкость возрастает.
Дугостойкость ненаполненных высокочастотных термопластов при токе 10 мА в соответствии с ГОСТ 10345.1—78 (метод 3) имеет следующие значения:

5... 10 с (загорается) — для полиэтилена марок ПЭНД и ПЭВД;
10 ... 30 с (загораются) — для поли-4-метилпентена-1;

20 ... 40 с — для полиамида;
180 с — для фторопласта-4.

Появление грязи и влаги способствует интенсивному разрушению поверхности полимерной изоляции под действием частичных, скользящих и дуговых разрядов или поверхностных пробоев.
Прямое воздействие частичных разрядов на изоляционную поверхность вызывает разложение органических материалов. Бомбардировка электронами и ионами приводит к деструкции и к испарению составляющих компаунда с малой молекулярной массой. Степень воздействия короны на изоляцию зависит от энергии разряда, концентрирующегося на небольшом локальном участке.
При исследованиях образцов компаунда из смолы марки ЭД-5 и ЭДЛ, наполненных ПКП, в условиях длительного воздействия коронных разрядов на поверхности наблюдалась деструкция связующего и появление слоя кварцевого песка.
. Слой кварцевого песка препятствует дальнейшему разрушению компаунда в нижележащих слоях. При напряженности выше 4,5... 6 МВ/м защитное действие кварцевого песка не успевает проявиться и пробой наступает достаточно быстро.
Полиэфир-220, как и прочие пластификаторы, снижает срок службы компаунда и стойкость его к поверхностным разрядам.
Наиболее стойкими к поверхностным разрушениям, и в том числе действию солнечной радиации, проявили себя компаунды на основе циклоалифатических смол марок СУ-175, УП-612 и других, с наполнителем гидрата оксида алюминия. У этих компаундов под действием дуги не образуется сплошной науглероженный след (трек). Углерод, который выделяется в небольших количествах, сгорает в зоне дуги, а отщепленный водород увеличивает газогенерацию и способствует отталкиванию дуги от поверхности диэлектрика. Аналогичные результаты были получены отечественными и зарубежными авторами.
По трекингостойкости компаунды, в зависимости от марки содержащихся в них смол, располагаются в такой последовательности: циклоалифатические, алифатические, циклоацетальные, диановая ЭД-6, эпоксифурановая, диановая ЭД-5.
Благоприятное воздействие на трекингостойкость оказывает использование в качестве отвердителя полиэтиленполиамина.
Наибольшей дугостойкостью обладают компаунды на основе смолы ЭД-6, а наименьшей — на основе эпоксифурановой смолы. Лучшие результаты получены при использовании наполнителя марки ПКП-2.
Положительный эффект от введения наполнителя обнаруживается, если частицы имеют диаметр менее 5 мкм. Стойкость к разрядам обратно пропорциональна размерам частиц наполнителя.

Таблица 2.6


Вид обработки

Относительный показатель, В

Дробеструйная для снятия остатков антиадгезионной смазки

200

Шлифовка

250

Пескоструйная

230

Покрытие лаком марки:

 

ПКЭ-22

200... 300

ГФ-92ГС

250

на основе ЭД-6

310

В табл. 2.6 приводятся данные по определению капельным методом МЭК трекингостойкости наполненного пылевидным кварцевым песком эпоксидного компаунда, поверхность которого подвергалась различной обработке. При различных напряжениях на поверхность наносилось по 50 капель 0,1%-ного раствора NH4CI до образования трека.
Лучший относительный показатель, определенный как наибольшее напряжение, при котором образовался трек, получен при покрытии лаком на основе смолы ЭД-6.
Обращает на себя внимание отрицательное влияние дробеструйной обработки, что вызвано следами металлической пыли, которые оставляют дробь на поверхности компаунда. Очевидно, что этот вид обработки для поверхности эпоксидного компаунда противопоказан.



 
« Такелажные работы при монтаже оборудования электростанций   Телемеханика в энергоснабжении промышленных предприятий »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.