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

Полупроводящие полимерные материалы - 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

Полупроводящие (ППМ) и металлизированные полимерные материалы широко применяются для замены металлических электромагнитных и электростатических экранов, экранирования высоковольтных и высокочастотных кабелей, для противокоронной защиты и т. д.
Полупроводящие полимерные материалы (ППМ) и металлизированные полимерные материалы успешно используются в качестве полимерных электродов в высоковольтных конструкциях.
Многофункциональное применение таких электродов объясняется не только способностью заменить дефицитные цветные металлы, но и идеальной совместимостью с полимерным материалом тела изолятора вследствие одинаковых значений ΤΚΛΡ, модулей Юнга и коэффициента Пуассона, химической совместимостью материалов. Создание систем изоляции с полимерными электродами избавляет от возникновения в монолитных высоковольтных конструкциях опасных термоупругих напряжений, а, следовательно, и возникновения трещин в теле изолятора и отслоений электродов.
Положительное влияние повышенного удельного сопротивления ППМ или полупроводящих полимерных покрытий связано также с затруднением подтекания зарядов к краям полупроводящей системы, т. е. к месту возникновения короны, что ослабляет процесс ионизации и повышает напряжение разряда. Предполагают [14], что возрастание удельного сопротивления может повысить энергию, необходимую для вырывания электронов с полупроводящего электрода, и соответственно поднять начальное напряжение короны и поверхностного пробоя.
Для изоляционных конструкций в форме плоского конденсатора напряжение возникновения ПЧР можно определить из уравнения
где Δ — толщина диэлектрика, мм; ε — относительная диэлектрическая проницаемость. Коэффициент К для начального напряжения короны в воздухе при металлических и полупроводящих электродах возрастает с 3 до 4,3.
Таким образом, напряжение появления короны для полупроводящих электродов при достаточном значении сопротивления возрастает почти на 40%.
При высоких напряжениях целесообразно делать сопротивление двухступенчатым: 103...106 Ом — на первой ступени и 1010... 1011 Ом — на второй.
Напряженность электрического поля у края экрана не должна превосходить 2 МВ/м.
Большинство полимеров имеет удельное объемное сопротивление 1011... 1014 Ом-м. Это сопротивление в электропроводящих композициях путем дисперсных наполнителей, в том числе сажи, технического углерода, графита, углеграфитовых волокон или порошков металлов, можно довести до р=10-3 Ом-м. При использовании углеродных наполнителей получены материалы с удельным сопротивлением порядка 10_3 Ом-м, при использовании металлических  наполнителей — порядка 10-6 Ом-м.
Проводимость полимерных материалов, содержащих электропроводящие наполнители, зависит от расположения наполнителей относительно друг друга и от контактного сопротивления между соседними частицами.
Эффективным способом повышения проводимости могут явиться полупроводящие полимеры на основе эпоксидных компаундов, у которых в качестве армирующей основы используется асбестовая ткань, наполненная сажей. Благодаря высоким адсорбционным свойствам асбестовых волокон повышается группирование частиц сажи на асбестовых нитях, что значительно облегчает образованию непрерывных цепей из контактирующих частиц проводящего наполнителя. Этот эффект при использовании асбестовой ткани обеспечивает получение при одном и том же саженаполненном компаунде удельного объемного сопротивления материала на 1 ... 2 порядка ниже, чем при использовании стеклянной ткани.

Материалы с широким спектром электрических характеристик, в том числе имеющих определенные диэлектрические характеристики при различных частотах, могут быть получены на основе сажи в виде эластичных компаундов.
Электрические свойства компаундов определяются размерами частиц, величиной удельной поверхности и размерами агрегатированных частиц при адсорбции дибутилфталата. Проводимость увеличивается при уменьшении размеров частиц, увеличении площади их поверхности или структурированности, а также при уменьшении содержания кислорода. Минимальная объемная доля сажи, при которой наблюдается проводимость, определяется по формуле
где  j— плотность; γ — объем поглощения дибутилфталата, измеренный по стандартной методике.
Зависимость электрического сопротивления от концентрации для различных типов саж в полиэтилене низкой плотности имеет разброс пороговой концентрации от 4 до 75%.
Для двух видов саж эффект смещения может быть определен из уравнения для критического объема сажи:

где γa и γв—количество адсорбированного дибутилфталата на 100 г саж А и В; х — массовая доля сажи А.
Использование смесей саж позволяет получить компаунды с более стабильной электрической проводимостью с различными механическими свойствами.
Таблица 2.7


Наполнитель

Содержание

Временное сопротивление на растяжении, МПа

Динамический
модуль
упругости,
Па

Теплостойкость по Вика, °С

Карбонильное железо

0

13,5

157

по

20

10,6

208

по

40

13,4

197

123

60

13.9

242

115

80

15,3

381

119

Медь

20

11,2

269

110

40

12,5

302

110

60

9.6

350

111

80

8,2

112

Железо ПЭНЗ

20

10,3

312

107

40

7,9

107

60

6,0

520

110

80

4,0

114

Полупроводящие композиции на основе марки ПЭВД с 20, 40, 60 и 80% металлических порошков получают путем их смешения на вальцах при 190°С в течение 15.. .20 мин. Затем их измельчают на ножевой дробилке. Свойства таких композиций приведены в табл. 2.7.
Как следует из таблицы, оптимальные характеристики полупроводящих композиций по механической прочности и по теплостойкости ПЭВД с карбонильным железом имеет при содержании наполнителя 60 ... 80%, с медью — 40%, с железом ПЖЗ — 20%.
На сопротивление пол у проводящих полимерных материалов и покрытий оказывают влияние деформации материалов, и чем больше эти деформации, тем существеннее изменение сопротивления.
Иногда после паузы сопротивления могут возвратиться к значениям, близким первоначальным, т. е. имеют гистерезисный характер.
Соотношения удельного сопротивления и температуры полупроводящих композиций сильно различаются в зависимости от материала матрицы, наполнителя и типа распределения проводящего материала.
Набухание полупроводящих материалов всегда приводит к увеличению удельного сопротивления вследствие увеличения расстояния между частицами. После улетучивания вещества, вызвавшего набухание, первоначальная проводимость обычно восстанавливается.
В процессе старения полупроводящие полимерные материалы, как правило, увеличивают значение проводимости р, особенно в течение первого периода старения. Иногда такое увеличение для ППМ на основе полиэтилена и эпоксидных компаундов может изменяться в несколько раз. Затем оно в течение длительного периода практически остается постоянным.
Для металлизации полимерных материалов применяют методы шоопирования, вакуумное напыление и химическую металлизацию, методы электроадгезии и др. В качестве основных материалов используются цинк, медь, серебро. Экономичным и технологичным способом нанесения цинка и меди является метод шоопирования, который на таких материалах, как эпоксидные компаунды и стеклоэпоксидные пластики, дает надежное в механическом и климатическом отношении покрытие.



 
« 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.