Geum.ru

Научно-технические основы создания внешней изоляции электрооборудования высокого и сверхвысокого напряжения

Вид материалаАвтореферат диссертации

Содержание


2. Исследуемые объекты и испытательные установки. Методика проведения исследований
Основные геометрические параметры испытуемых изоляторов приведены в таблице 1. Таблица 1
Испытуемый объект
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

2. Исследуемые объекты и испытательные установки.

Методика проведения исследований


Для решения поставленных в работе задач исследовались широко распространенные типы фарфоровых изоляторов с простым профилем ребра (Ф1,Ф9), сложным профилем (Ф2,Ф3,Ф6,Ф7), c относительно небольшим значением отношения длины пути утечки к строительной высоте изолятора L/H (Ф1,Ф2,Ф4,Ф9) и с большим значением этого отношения (Ф3,Ф6,Ф7,Ф8), цилиндрические (Ф9,Ф4) и конические (Ф2,Ф3) покрышки, изоляторы различных диаметров (Ф10,Ф1,Ф4,Ф6), полимерные изоляторы с различной конфигурацией ребер (П1-П9). Исследованные варианты охватывают основные типы опорной изоляции разъединителей, выключателей, изоляторов для вводов, а также других аппаратов.

Основные геометрические параметры испытуемых изоляторов приведены в таблице 1.




Таблица 1

Основные геометрические параметры испытуемых изоляторов




Испытуемый объект
Условное обозна-чение
Высота фарфо-ра,

H,

см
Длина пути утечки, L,

см
Средний диаметр, Dэк,

см
Межре-берное расстоя-ние,

см


L/H

Опорный изолятор типа КО-110
Ф1

88.0

202.0

20.1

5.0

2.3

Коническая покрышка с простым профилем ребра

Ф2

91.0

200.0

25.5

9.5

2.2

Коническая покрышка со сложным профилем ребра

Ф3

104.0

270.0

22.2

10.0

2.6

Цилиндрическая покрышка
Ф4
131.0
275.0
45.0
10.5
2.1

Цилиндрическая покрышка
Ф5
163.0
378.0
45.0
10.5
2.3

Цилиндрическая покрышка
Ф6
136.0
436.0
63.0
6.5
3.2

Опорный изолятор усиленного исполнения
Ф7
105.0
298.0
31.0
5.5
2.8

Опорный изолятор усиленного исполнения
Ф8
123.0
330.0
35.0
5.5
2.7

Опорный изолятор нор-мального исполнения
Ф9
87.0
201.0
31.0
6.5
2.3

Подвесной длинно-

стержневой изолятор

Ф10

110.0

280.0

11.0

4.0

2.6

Фарфоровый стержневой изолятор
Ф11
88.0
145.0
16.0
10.0
1.65

Фарфоровая покрышка
Ф12
106.0
300.0
22.5
8.6
2.8

Фарфоровая покрышка
Ф13
97.5
206.0
18.5
8.0
2.1



Полимерные

изоляторы

с клиновидными

ребрами
П1
42.0
124.0
6.7
4.2
3.0

П2
41.0
146.0
6.7
3.2
3.56

П3
41.0
107.0
6.7
5.1
2.54

П4
30.0
130.0
13.0
5.0
4.35

П5
44.0
112.0
8.8
4.4
2.55

П6
45.0
163.0
8.8
2.6
3.6

П7
42.0
91.0
6.7
7.0
2.17

П8
45.0
102.0
8.8
5.6
2.27

П9
30.0
76.6
13.0
10.0
3.18


Для определения габаритов изоляции оборудования преобразовательных подстанций использовались покрышки высотой 4,0 – 5,5 м с разным профилем ребер, опорная изоляция шин и разъединителей, выполненных в виде треног высотой 2,2 – 12,2 м, и вертикальные одиночные колонки высотой до 14,4 м.

Изучение общих закономерностей развития разряда вдоль загрязненной изоляционной поверхности проводилось на простейших моделях – прямоугольных стеклянных пластинах, покрытых слоем электролита или увлажненного цемента.

В качестве испытательных установок в случае исследования изоляции для систем переменного тока применялись трансформаторы, обеспечивающие токи короткого замыкания 4,2 – 9,0А, и импульсные установки большой емкости, обеспечивающие нестабильность длительности импульса из-за токов утечки по изоляции не более 10%.

При испытаниях на постоянном токе источниками высокого напряжения служили мощные выпрямительные установки, обеспечивающие падение напряжения при нагрузке не более 7-10%. При испытаниях объектов высотой до 1,5 м использовалась установка, собранная по двухполупериодной схеме выпрямления; при испытании крупногабаритных объектов - установка постоянного тока напряжением 1250 кВ, 0,5 А.

Для испытания изоляции воздействиями, имитирующими перенапряжения различной формы и длительности, применялись высоковольтные установки, коммутируемые специальными механическими или тиристорными устройствами.

Измерения напряжений проводились с помощью емкостно-омических делителей напряжения и осциллографов.

Процессы развития разряда вдоль загрязненной и увлажненной поверхности изучались с помощью специально разработанного прибора на базе фотоумножителей, скоростной кинокамеры СКС-16М, а также с применением 2х-объективной оптической системы, позволяющей получать высококачественные изображения предразрядных процессов с интервалом времени до 0,3÷ 0,5 мс.

Поверхность изоляторов загрязнялась двумя методами, регламентированными ГОСТ 10390-71: методом предварительного загрязнения (ПЗ) поверхности слоем пыли, содержащей ионообразующие вещества, и методом соленого тумана (СТ).

В качестве загрязняющего вещества при использовании метода ПЗ применялись либо цемент, либо смесь чистых солей (CaSO4x2H2O+CaCO3) с каолином. Плотность запыления обычно составляла I; 3 или 10 мг/см2.

Для увлажнения изоляторов использовалась вода, проводимость которой не превышала 200 мкСм при 20°С. Увлажнение проводилось с помощью специальных сопел.

Испытания по методу СТ проводились в камере диаметром 4,8 м и высотой 5,0 м. Конструкция и расположение сопел в камере соответствовали ГОСТ 10390-71. Соленый раствор приготавливался путем растворения в воде соли NaCl. Изоляция испытывалась при трех концентрациях раствора: 1,25; 2,5 и 10 г/л.

Порядок проведения испытаний при длительном приложении напряжения 50 Гц соответствовал ГОСТ 10390-71. Напряжение прикладывалось к изоляции толчком (способ ПТ) и изменялось в процессе проведения испытаний ступенями – способом «вверх-вниз».

Разрядные характеристики загрязненных изоляторов при воздействии перенапряжений изучались с учетом тепловых процессов, имеющих место при предварительных воздействии на изоляцию рабочего напряжения и приводящих к неравномерному подсыханию слоя загрязнения и возникновению на увлажненной поверхности участков с малой проводимостью – «сухих поясов» (СП).

При испытаниях коммутационными импульсами, характерными для систем переменного тока, к изолятору, на поверхности которого тем или иным способом был создан СП, с интервалом в одну минуту прикладывалось три импульса напряжения с амплитудой, равной ожидаемому разрядному напряжению. Если в двух или трех случаях происходило перекрытие изоляции, то напряжение снижалось на 7-10 %, если нет – повышалось. Затем прикладывалось еще три импульса и т. д. Через 9-12 импульсов слой загрязнения увлажнялся, а примерно через 100 импульсов на изоляционную поверхность наносился новый слой загрязнения.

При кратковременном приложении напряжения 50 Гц опыты проводились в следующем порядке. К загрязненному и увлажненному изолятору прикладывалось рабочее напряжение на время, которое обеспечивало формирование на загрязненной поверхности СП. После этого объект за 0,03 или 5,0 с (в зависимости от высоты изоляции) переключался на источник повышенного напряжения.

Для оценки влияния давления воздуха на электрическую прочность загрязненных изоляторов проведены исследования при изменении давления в диапазоне 0,05-0,125 МПа. Опыты показали, что поправки на давление воздуха можно вносить по формуле


Up/Upo = 0.5 + P/2Po, (1)


где Up – выдерживаемое напряжение загрязненной изоляции при давлении воздуха P; Upo – выдерживаемое напряжение загрязненной изоляции при нормальном атмосферном давлении Po.