Основни типове и електрически характеристики на вътрешната изолация на електрическите инсталации

Общи характеристики на вътрешната изолация на електрическите инсталации

Вътрешната изолация се отнася до части от изолационната структура, в която изолационната среда е воден, твърд или газообразен диелектрик или съставите им, които нямат директен контакт с атмосферния въздух.

Необходимостта или необходимостта от въвеждане на вътрешна изолация, а не обкръжаващия въздух, е оправдана от редица обстоятелства.

Първо, материалите за вътрешна изолация имат значително по-висока електронна якост (5-10 пъти и повече), което позволява рязко намаляване на изолационните разстояния между проводниците и намаляване на общите размери на оборудването. Това е важно от икономическа гледна точка.

На второ място, отделни елементи на вътрешната изолация правят функцията на механично закрепване на проводници, водните диелектрици в някои случаи значително подобряват условията на охлаждане на цялата конструкция.

Елементите на вътрешната изолация в високоволтови структури са подложени на силни електронни, топлинни и механични влияния по време на употреба. Под въздействието на тези влияния диелектричните характеристики на изолацията се влошават, изолацията "остарява" и губи своята електронна сила.

Топлинните ефекти се оправдават от разсейването на топлината в активните части на оборудването (в проводниците и магнитните вериги), както и от диелектричните загуби в самата изолация. При критериите за повишаване на температурата химическите процеси в изолацията се ускоряват значително, което води до постепенно влошаване на параметрите.

Механични натоварвания не са безопасни за вътрешната изолация на факта, че твърдите изолатори, включени в състава, могат да се появят пукнатини, че публичните след това със силна електрон полето за всички частични разряди и ускорено стареене на изолацията.

Специална форма на външно въздействие върху вътрешната изолация е оправдана от контактите с околната среда и възможността за замърсяване и овлажняване на изолацията, когато плътността на инсталацията е нарушена. Овлажняването на изолацията води до рязко намаляване на устойчивостта на утечки и увеличаване на диелектричните загуби.

Разбивка на вътрешната изолация на електрическото оборудване

В случай на повреда под въздействието на най-високо напрежение вътрешната изолация напълно или частично губи своята електронна сила. Повечето от видовете вътрешна изолация принадлежат към групата на невъзобновяваща се изолация, разрушаването на което означава необратимо увреждане на конструкцията. Това означава, че вътрешната изолация трябва да има по-високо ниво на електронна якост, отколкото външната изолация, т.е. ниво, при което разрушенията се отстраняват напълно през целия срок на експлоатация.

Невъзвратимостта на увреждането на вътрешната изолация значително усложнява натрупването на експериментални данни за нови видове вътрешна изолация и за новоразработените големи изолационни конструкции на оборудването с най-високо и ултрависоко напрежение. В края на краищата, всеки случай на голяма скъпа изолация може да бъде тестван единствено за разбивка.

Диелектрици, използвани за производството на вътрешна изолация на електрическо оборудване

Диелектрици, използвани за производството на вътрешна изолация на високоволтово оборудване трябва да притежават комплекс от големи електронни, термични и механични свойства и осигуряват: желаното ниво на д-сила, както се изисква от термични и механични свойства на структурата на изолационен с размери, които съответстват на най-високите технически и икономически характеристики на цялата инсталация.

Диелектричните материали също трябва:

• притежават добри технологични качества, т.е. трябва да се прилага за процеси с висока производителност за производството на вътрешни изолационни материали,

• отговарят на екологичните изисквания, т.е. не трябва да съдържат или да създават отровни продукти в процеса на използване и след като са изработили целия ресурс, те трябва да бъдат подложени на обработка или унищожаване без замърсяване на околната среда -

• Не се колебайте и имайте цена, при която проектът за изолация е икономически изгоден.

В редица възможни случаи могат да бъдат добавени други изисквания към горните изисквания, поради спецификата на този или на този вид оборудване. Например материалите за кондензатори с мощност трябва да имат повишена диелектрична пропускливост - материали за шкафове за превключване - най-висока устойчивост на термичен шок и електронни дъгови ефекти.

Дългогодишната практика на създаване и експлоатация на различни високоволтови уреди показва, че в почти всички случаи целият комплекс от изисквания е най-добре удовлетворен от използването на състав от вътрешна изолация на състав от няколко материала, които се допълват и изпълняват няколко различни функции.

Така че само твърдите диелектрични материали осигуряват механична якост на изолационната структура - те обикновено имат по-висока електронна твърдост. Детайлите на солиден диелектрик, който притежава най-висока механична якост, могат да направят функцията на механично фиксиране на проводниците.

Силни газове и воднисти диелектрици само пълни изолационни пропуски поне някои конфигурации, включително най-добрите пропуски, порите и пукнатините, по този начин значително се увеличава силата на електронни, особено дългосрочен план.

Въвеждането на водни диелектрици позволява в много случаи да се подобрят значително условията на охлаждане, дължащи се на природната или принудителната циркулация на изолационната вода.

Видове вътрешна изолация и материали, използвани за тяхното производство.

При инсталации с най-високо напрежение и оборудване на електроенергийни системи се използват няколко вида вътрешна изолация. Импрегнираната на хартия (хартиена маслена) изолация, изолацията на нефт и газ, изолацията на базата на слюда, пластмасовата и газова изолация стават все по-разпространени.

Тези сортове имат определени предимства и недостатъци, те имат свои собствени области на изпълнение. Но те имат някои общи характеристики:

• неприятната природа на зависимостта на електронната сила от продължителността на напрежението,

• почти винаги необратимостта на провала в разпадането -

• влияние върху поведението при експлоатация на механични, топлинни и други външни влияния -

• почти винаги податливи на стареене.

Импрегнирана хартия (BPI)

Първоначалните материали са специални електроизолационни хартии и минерални (масло) масла или синтетични водни диелектрици.

Основата на импрегнираната с хартия изолация е направена от слоеве хартия. Roll-импрегнирана изолация хартия (ролка широчина 3.5 м) се използва в секциите на кондензатори и втулките (втулки) - лента (лента ширина от 20 до 400 mm) - в конструкции с електроди относително сложна конфигурация или голяма дължина (жлези класове с по-високо напрежение, силови кабели). Слоевете на изолацията на лентата могат да бъдат навити на електрода, припокриващ се или с разликата между съседните завои. След навиване на изолация хартия се подлага на сушене под вакуум при температура от 100-120 ° С и 0.1-100 Pa на остатъчно налягане. След това, под вакуум, хартията се импрегнира с трудово дегазирано масло.

Липсата на хартия в хартията импрегнирана изолация е ограничена до границите на първия слой и често се припокрива от други слоеве. Фините празнини между слоевете и множество микропори в самата хартия по време на сушене под вакуум отстранява изолация от въздух и вода и импрегниране на тези пропуски и пори плътно запълнени с масло или друг импрегниране течност.

Кондензаторът и кабелните хартии имат хомогенна структура и по-висока химическа чистота. Кондензиращата хартия е най-тънката и най-безупречна. Трансформаторните хартии се използват във входове, трансформатори на ток и напрежение, както и в елементите на надлъжна изолация на силови трансформатори, автотрансформатори и реактори.

За да се импрегнира картон изолация в маслонапълнени силови кабели 110-500 кВ използва neftyanyelibo нисък вискозитет синтетично масло кабел и кабели до 35 кВ - maslonapolnennye последователност прекомерно вискозитет.

При мощността и измерването на трансформатори и входове, импрегнирането се извършва с трансформаторно масло. Кондензаторното масло (масло), хлорираните бифенили или техните заместители, както и рициново масло (в импулсни кондензатори) се използват в кондензатори с мощност.

Маслените кабели и кондензаторните масла са по-старателно почиствани от трансформаторните.

Хлорирани бифенили, имащи най-висока диелектрична константа напомпани устойчивост на частични разряди (PD) и огнеупорност, токсични и екологично безопасни. Следователно мащабът на тяхното въвеждане е рязко намален, те са заменени от екологично чисти течности.

За намаляване на диелектрична загуба на енергия кондензатори консумират комбиниран изолация, в която хартиени слоеве се редуват с слоеве на полипропиленово фолио, което има един порядък по-малко от хартията не са импрегнирани. Тази изолация има по-висока електронна якост.

Недостигът на импрегнирана с хартия изолация е ниската допустима работна температура (под 90 ° C) и запалимостта.

Маслена бариера (напълнена с масло) изолация (MBI).

Основата на тази изолация е трансформаторното масло. Осигурява добро охлаждане на конструкцията поради спонтанна или принудителна циркулация.

Съставът на масло-бариера и изолация са твърдо диелектрични материали -. Electrocardboard, кабелна хартия и т.н. Те осигуряват механичната якост на структурата и се използва за увеличаване на силата на изолация масло електрон-бариера. Електрокардите правят бариери и слоеве от кабелна хартия покриват електродите. Електронни бариери увеличи силата на масло-бариера изолация на 30-50%, чрез отделяне на изолиращия лумен редица тесни канали, те се ограничи количеството на примесите частици, които могат да се обърнат към електродите и да участват в инициирането на процеса на освобождаване.

Електронни сила на масло бариерни изолационни покрития увеличава електроди сложно образуват тънък слой от полимерен материал, и в случай на конвенционална форма електроди - Изолиране слоеве от картон лента.

Разработването на изолационна изолация срещу петрол включва монтаж на конструкцията, сушене под вакуум при температура 100-120 ° С и пълнене (импрегниране) във вакуум с дегазирано масло.

Предимствата на масло-във изолация бариера включват относителната простота на дизайн и технология на производство, наситени активни части охлаждане оборудване (ликвидация ядра), както и способността за възстановяване на свойствата на структурата на изолация се използва от сушене и заместване масло.

Недостатъците на маслената изолация са най-ниското електронно съпротивление на изолация от хартия и масло, опасност от пожар и експлозия при строителството, необходимостта от специална защита срещу овлажняване по време на употреба.

Материалната изолация се използва като основна изолация на силови трансформатори с номинално напрежение от 10 до 1150 kV, в автотрансформатори и реактори от класове с по-високо напрежение.

Изолацията на базата на слюда има клас на топлинна устойчивост B (до 130 ° C). Мика има много висока електронна якост (с определена ориентация на електронното поле по отношение на кристалната структура), има устойчивост на частични изпускания и висока топлоустойчивост. Поради тези свойства слюдата е невъзобновяем материал за изолиране на намотките на статора на големи въртящи се машини. Основните изходни материали са слюда или стъклена слюда.

Слюда лента е слой от тромбоцити от слюда, лак свързани помежду си и с основата на специална хартия или стъклена лента. Слюда лента се използва в така наречените изолиране на съединение, чието производство процес включва намотка няколко слоя от слюда лента, ги импрегниране под вакуум, докато се нагрява и формоване на битуминозни съединение. Тези операции се повтарят за всеки пет или шест пласта до получаване на желаната дебелина на изолацията. Невулканизирани изолация използва в текущото време в малки и средни машини.

По-добра е изолацията, изработена от стъклени кондензирани ленти и термореактивни импрегниращи съединения.

Слюдната лента се състои от един слой от слюдова хартия с широчина 0,04 мм и един или два слоя от субстрат от стъклени влакна с широчина 0,04 мм. Такъв състав има доста висока механична якост (поради субстрати) и свойствата, отбелязани по-горе за слюда.

От slyudinitovyh ленти и импрегниране смеси на базата на епоксидни и полиестерни смоли са направени термореактивен изолация, която не омекотяват при нагряване, запазва висока якост на механични и електронни. Видовете термореактивна изолация, използвани в нашата страна, наричат ​​"мика", "монолит", "монотермална" и др. Топлоизолационната изолация се използва в статорните намотки на големи турбо- и хидрогенератори, двигатели и синхронни компенсатори с номинално напрежение до 36 kV.

Пластмасовата изолация в индустриален мащаб се използва в силови кабели за напрежения до 220 kV и в импулсни кабели. Основният диелектричен материал в тези случаи е целофан с ниска плътност и висока плътност. Последният има най-добри механични свойства, но е най-малко технологично напреднал поради по-високата температура на омекване.

Пластмасовата изолация в кабела е поставена между полупроводникови екрани, направени от въглероден пълнеж целофан. Екранът на текущия проводник, изолацията от целофан и външният екран се нанасят чрез екструзия (екструзия). В някои видове импулсни кабели се използват междинни слоеве от флуоропластични ленти. За защитната обвивка на кабелите се използва PVC в редица различни случаи.

Газова изолация

За да се извърши газова изолация в структури с високо напрежение, се използва SF6 газ или серен хексафлуорид. Това е тъмен газ без миризма, който е около 5 пъти по-тежък от въздуха. Той има най-голяма сила в сравнение с инертни газове като азот и въглероден диоксид.

Неопетнен серен хексафлуорид газ безвреден, химически неактивни, има твърде висока температура премахване способност е много добра потискане дъга sredoy- тя изгаря и не поддържа горенето. Електронно съдържание на серен хексафлуорид при нормални условия е приблизително 2,5 пъти силата на въздуха.

Най-високата електронна сила на газа SF6 се обяснява с факта, че неговите молекули просто придават електрони, образувайки стабилни отрицателни йони. Поради това процесът на електронно умножение в силно електронно поле е труден, което е основата за развитието на електронното разреждане.

Чрез увеличаване на силата на серен хексафлуорид увеличава електронен налягане почти пропорционално на налягането и може да бъде по-висока якост и някои воднисти твърди диелектрици. Максимално работно налягане и, както е показано по-високо ниво на резистентност в хексафлуорид електронен сяра изолационен структура серен хексафлуорид ограничена възможност за втечняване при ниски температури, например, температурата на втечняване на хексафлуорид сяра под налягане от 0.3 МРа е -45 ° С и при 0.5 МРа е - 30 ° С. Тези температури са изключени монтирането на външното оборудване е напълно вероятно през зимата в много части на страната.

За да се фиксират токопроводящи части в композицията, се използват изолационни конструкции SF6, изработени от леярна епоксидна изолация.

Elegaz се използва при превключватели, кабели и уплътнени разпределителни устройства (GRU) за напрежение от 110 kV и по-високо и е много обещаващ изолационен материал.

При температури над 3000 ° C може да започне разпадането на газа SF6 с освобождаването на свободни флуорни атоми. Намират се газообразни отрови. Възможността за появата им съществува за някои видове ключове, предназначени да изключат огромните токове на късо съединение. Тъй като превключвателите са херметически затворени, появата на токсични газове не е опасна за оперативния персонал и околната среда, но трябва да се вземат специални предпазни мерки по време на ремонта и отварянето на прекъсвача.