§ 9. Тепловой расчет ввода
Бумажно-масляная изоляция представляет собой диэлектрик и подвержена тепловому пробою. При тепловом пробое в диэлектрике, к которому приложено напряжение, выделяется теплота, обусловленная диэлектрическими потерями. Температура диэлектрика возрастает, из-за чего потери еще больше увеличиваются до тех пор, пока диэлектрик не разогреется настолько, что будет разрушен, и пробой произойдет при столь малом напряжении, при котором он при низкой температуре и неповрежденном материале произойти бы не мог. С увеличением температуры мощность диэлектрических потерь в изоляции растет.
Внутренние слои изоляции из-за плохой теплопроводности имеют повышенную температуру, что, в свою очередь, вызывает увеличение в них диэлектрических потерь. Происходит процесс саморазогрева. Кроме того, ввод отдает теплоту через верхнюю покрышку в окружающую среду тем больше, чем выше температурный перепад.
Температура ввода установится постоянной тогда, когда теплота, отдаваемая в окружающую среду, будет равна выделившейся, т. е. будет тепловое равновесие. Если диэлектрические потери в изоляции с повышением температуры увеличиваются чрезмерно быстро, а отвод теплоты при этом недостаточен, температура средних слоев изоляции неограниченно возрастает и, если процесс не будет вовремя приостановлен, произойдет тепловой пробой.
Изоляционное масло, перемещаясь во вводе, способствует установлению вдоль изоляции почти одинаковой температуры. Аксиальный перенос теплоты (вдоль оси ввода) за счет конвективного движения масла в наружном канале (между изоляцией и соединительной втулкой) обеспечивает защиту нижней части изоляции от перегрева при наличии горячего масла трансформатора.
Тепловую устойчивость вводов повышают также с помощью масляного канала, расположенного между трубой и намотанной на бакелитовый цилиндр изоляцией, а в некоторых конструкциях — с помощью масляного канала внутри изоляции (см. гл. I).
Следовательно, тепловой пробой происходит при достижении определенного напряжения, которое определяет уровень тепловой устойчивости для высоковольтных вводов.
Тепловой расчет заключается в определении критического напряжения Uкр, которое зависит от теплопроводности бумажно-масляной изоляции λ, удельной диэлектрической потери Pt, коэффициента температурного возрастания потерь у и вычисляется по эмпирической формуле
где т = 0,83-...-0,85.
Чтобы в диэлектрике не произошло теплового пробоя, приложенное к нему напряжение не должно превышать UKр.
§ 10. Механический расчет ввода
Механический расчет ввода состоит из определения действующих на ввод изгибающих нагрузок.
При эксплуатации ввода на него действуют ветровые нагрузки (скорость ветра до 40 м/с), консольные нагрузки (до 3150 Н), а так как чаще всего ввод устанавливают на аппараты под углом к вертикали (рис. 38), следует учитывать массу верхней покрышки и масла, заполняющего ввод, а также массу изоляции и деталей.
Рис. 38. Установка ввода на аппарате:
1 — ввод, 2 — аппарат; l — длина верхней части ввода
Наиболее нагруженное и поэтому наиболее опасное сечение А - А верхней покрышки находится около кольца механического крепления.
Усилие, на которое рассчитывают верхнюю покрышку, складывается из изгибающих моментов указанных выше нагрузок.
Усилие от ветровой нагрузки Рв = =
где а — коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра но высоте ввода;
К — аэродинамический коэффициент, равный 0,7; v — скорость ветра; φ— угол наклона ввода в вертикали; F — площадь опасного сечения.
Компенсации подлежит разница в удлинениях А1=А1тр—А1ф— —Δ/вт.с, где Δ/Τр, Δ/ф, Δ/вт.с — удлинения трубы, фарфоровых покрышек и соединительной втулки.
Зная усилие затяжки ввода и разницу длин деталей, подбирают диаметры пружины и витка, число витков и пружин для обеспечения усилия затяжки ввода. Затем определяют высоту пружины при различных нагрузках (рис. 39), которая при испытаниях фиксируется в паспорте на пружину.
