Слайд 1ИЗОЛЯЦИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ
ТЕХНИКИ
ЭЛЕКТРО-
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ
Слайд 2ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
При длительном воздействии рабочего напряжения
происходит старение изоляции.
Причины старения бывают:
1) электрические – частичные разряды, поляризация,
интенсификация диэлектрических потерь;
Слайд 3ПРИЧИНЫ СТАРЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ
2) тепловые – ускорение химических реакций в диэлектрике, уменьшение
сопротивления;
3) механические – трещины, усталость материала, разрушение;
4) химические – окисление,
образование радикалов озона;
5) воздействие внешней среды – влаги, ультрафиолетовых лучей, температуры.
Слайд 4
ВНЕШНЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Внешняя (наружная) высоковольтная изоляция работает в непосредственном контакте
с атмосферным воздухом. В условиях эксплуатации такая изоляция (изоляторы) подвергается
воздействию электрического поля, механических усилий и вибрации, метеорологических (атмосферных) факторов.
Слайд 5
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
По назначению изоляторы подразделяется на
линейные и
станционно-аппаратные,
которые, в свою очередь, делятся на
опорные и проходные.
Слайд 6ИЗОЛЯЦИЯ ЛЭП
Провода линий электропередачи крепятся на металлических, железобетонных, деревянных и
смешанного типа опорах при помощи
линейных изоляторов
Слайд 7ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы должны обладать высокой
механической прочностью.
Изоляторы ЛЭП несут нагрузку натяжения проводов, исчисляемую тоннами, а
иногда и десятками тонн.
Слайд 8ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Опорные изоляторы, на которых крепятся шины распределительных устройств,
выдерживают большие нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при
коротких замыканиях.
Слайд 9ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Диэлектрики применяемые для изготовления изоляторов ЛЭП должны иметь
высокую электрическую прочность, позволяющую создавать экономичные и надежные конструкции изоляторов.
Слайд 10ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Нарушение электрической прочности изолятора может происходить или при
пробое твердого диэлектрика, из которого он изготовлен, или в результате
развития разряда в воздухе вдоль внешней поверхности изолятора (перекрытия).
Слайд 11ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Пробой твердого диэлектрика означал бы выход изолятора из
строя, тогда как разряд по поверхности при условии быстрого отключения
напряжения не причиняет изолятору никаких повреждений.
Слайд 12ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Поэтому пробивное напряжение твердого диэлектрика в изоляторе должно
быть (и всегда делается) примерно в 1,5 раза более высоким,
чем напряжение перекрытия по поверхности, которым и определяется электрическая прочность изолятора.
Слайд 13ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Диэлектрики должны быть негигроскопичны и не должны изменять
своих свойств под действием различных метеорологических факторов. При неблагоприятных условиях
(дождь, увлажненные загрязнения) на поверхностях изоляторов, устанавливаемых на открытом воздухе (изоляторов наружной установки), могут возникать частичные дуги.
Слайд 14ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯТОРАМ
Под их действием поверхность может обугливаться и на
ней могут появляться проводящие следы — треки, снижающие электрическую прочность
изоляторов. Поэтому диэлектрики для изоляторов наружной установки должны обладать высокой трекингостойкостью.
Слайд 15МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Всем указанным требованиям в наибольшей
степени удовлетворяют глазурированный электротехнический фарфор и стекло, из которых вплоть
до конца 20 века изготавливались все линейные изоляторы.
Слайд 16МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца
1,5 мм составляет 30 - 40 кВ/мм.
Электрическая прочность стекла
при тех же условиях — 45 кВ/мм.
Слайд 17МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Механическая прочность фарфора и стекла зависит от вида нагрузки.
Например, прочность фарфоровых образцов диаметром 2 - 3 см составляет
при сжатии 450 МПа, при изгибе - 70 МПа, а при растяжении -всего 30 МПа. Поэтому наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие.
Слайд 18МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Стекло по механической прочности не уступает фарфору и тоже
лучше всего работает на сжатие.
Стеклянные изоляторы в процессе изготовления
подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 °С и затем обдуваются холодным воздухом.
Слайд 19ДОСТОИНСТВА СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед
фарфоровыми:
технологический процесс их изготовления полностью автоматизирован;
прозрачность стекла позволяет легко
обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты;
Слайд 20ДОСТОИНСТВА СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части изолятора,
которое легко обнаружить при осмотре линии электропередачи эксплуатационным персоналом;
Стоимость стеклянных
изоляторов – существенно дешевле.
Слайд 21ДОСТОИНСТВА ФАРФОРОВЫХ
ИЗОЛЯТОРОВ
Великолепная гигроскопичность;
Поверхность фарфора покрыта глазурью – влага не оседает
и уменьшается степень загрязнений;
Загрязнения легко удаляются аэродинамическим потоком воздуха;
Недостаток –
сложная технология изготовления и высокая стоимость (в сравнении со стеклом)
Слайд 22ПОЛИМЕРНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Полимерные изоляторы изготовляются из эпоксидных компаундов, кремнийорганических материалов, полиэфирных
смол с добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность
и хорошую трекингостойкость.
Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством их армирования стеклопластиком.
Слайд 23ИЗОЛЯЦИЯ ЛЭП
Развитие разряда по поверхности изоляторов существенно изменяется, если на
их поверхностях имеются увлажненные загрязнения или же они смачиваются дождем.
Тогда разрядные напряжения значительно уменьшаются.
Слайд 24ИЗОЛЯЦИЯ ЛЭП
В связи с этим по существующей методике испытаний изоляторы
подвергаются воздействию напряжения в сухих условиях
(сухоразрядное напряжение),
под дождем
(мокроразрядное напряжение) и при увлажненном загрязнении
(влагоразрядное напряжение).
Слайд 25ЛИНЕЙНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
По конструктивному исполнению
линейные изоляторы
подразделяются на
штыревые и
подвесные
Слайд 26ЛИНЕЙНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Штыревые изоляторы. Применяются на ЛЭП до 35 кВ и
монтируются на опорах с помощью штырей или крюков.
Конструкцию штыревого изолятора
на напряжение 6-10 кВ изучить самостоятельно.
Слайд 27ЛИНЕЙНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Изолятор крепится в вертикальном положении на штыре или крюке
специального полиэтиленового колпачка.
Штыревые изоляторы выполняются с резко выступающими ребрами
обращенными к низу, что повышает сухоразрядное и мокроразрядное напряжение изолятора.
Слайд 28ПОДВЕСНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
При напряжении более 35 кВ на ЛЭП применяют подвесные
изоляторы, которые подразделяются на:
тарельчатые (шарнирные), стержневые (с кольцевыми или винтовыми
ребрами) и
стержневые гладкие (или палочные) изоляторы.
Слайд 29Подвесной тарельчатый изолятор
с конусной головкой
Слайд 30Подвесной изолятор с конусной головкой:
1 - тарелка изолятора;
2 –
чугунная шапка;
3 – стальной стержень;
4 – цементная замазка;
5 –
головка изолятора;
6 – замок
Слайд 31ОБОЗНАЧЕНИЯ ИЗОЛЯТОРОВ
Подвесные изоляторы тарельчатого типа обозначаются следующим образом:
ПС-16Б
П – Подвесной
С
– Стеклянный
16 – гарантированная электромеханическая прочность 160 кН
Б – вид
конструктивного исполнения
Слайд 32ГИРЛЯНДЫ ИЗОЛЯТОРОВ
На линиях 35 кВ и выше для обеспечения заданного
изоляционного расстояния подвесные изоляторы тарельчатого типа соединяются в гирлянды.
Слайд 33ГИРЛЯНДЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Строительная высота гирлянды определяется как:
где n – число элементов (изоляторов) в гирлянде;
Н – строительная высота изолятора.
Слайд 34ГИРЛЯНДЫ ИЗОЛЯТОРОВ
Высокие напряженности поля на изоляторах вблизи провода могут приводить
к коронированию, вызывающему старение изоляционного тела изолятора и окислительные процессы
на металлической арматуре.
Слайд 35ВЫРАВНИВАЮЩАЯ АРМАТУРА
Из опыта установлено, что по указанной причине максимальное напряжение
на изоляторе не должно превышать
25-30 кВ.
Слайд 36ВЫРАВНИВАЮЩАЯ АРМАТУРА
Для выравнивания распределения напряжения вдоль гирлянды на ЛЭП напряжением
220 кВ и выше применяется специальная выравнивающая арматура
в виде
металлических колец, восьмерок, овалов.
Слайд 37РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПО ГИРЛЯНДЕ
Разрядное напряжение гирлянды подвесных изоляторов не представляет
собой сумму разрядных характеристик отдельных элементов, т.к. разряд по гирлянде
развивается несколько иначе, чем на отдельном элементе
(т.е. нет аддитивного сложения).
Слайд 38ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ГИРЛЯНД ИЗОЛЯТОРОВ ИЗ СТРОЯ
Основная электротехническая причина выхода гирлянд
изоляторов из строя – неравномерность распределения напряжения по гирлянде.
Решение проблемы
– применение выравнивающей арматуры
Слайд 39ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ГИРЛЯНД ИЗОЛЯТОРОВ ИЗ СТРОЯ
Основная социальная причина выхода гирлянд
изоляторов из строя (человеческий фактор) – стрельба по изоляторам.
Решение проблемы
– использование стеклопластиковых и полимерных изоляторов
Слайд 40ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЛИНЕЙНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
В настоящее время в отечественной
и зарубежной энергетике разрабатываются и успешно внедряются новые изоляционные конструкции
на воздушных ЛЭП, которые принципиально отличаются от традиционных конструкций, используемых в качестве изоляции линий электропередачи.
Слайд 41ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЛИНЕЙНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
В ряде стран (Италия, ФРГ,
Япония) используются изоляционные траверсы на основе стеклопластиков, которые позволяют отказаться
от традиционно применяемых изоляторов и существенно уменьшить массу и габариты опор.
Слайд 42ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЛИНЕЙНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Разновидностью изоляционных траверс являются траверсы
из электроизоляционного бетона, разработанные в СибНИИЭ
(г. Новосибирск).
Траверсы различной
формы крепятся на железобетонных опорах. В настоящее время линии с такими траверсами на 10, 35 и 110 кВ проходят опытную проверку.
Слайд 43ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЛИНЕЙНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Применение стеклопластиковых полых опор (Япония,
США) позволяет увеличить срок годности стоек ЛЭП до 100 лет.
Масса опоры при высоте 10,5 м составляет 60 кг.
Слайд 44ОПОРНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Опорные изоляторы предназначены для механического крепления шин, проводов, деталей
аппаратов и проводов, находящихся под различными потенциалами, и для изолирования
их от заземленных конструкций и между собой в закрытых и открытых РУ.
В зависимости от условий работы опорные изоляторы бывают внутренней и наружной установки.
Слайд 45ПРОХОДНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Проходные изоляторы (вводы) применяются для изолирования и механического крепления
токоведущих частей (шин, проводов), проходящих сквозь заземленные крышки аппаратов, перегородки,
стены распределительных устройств и т.д.
Слайд 46ПРОХОДНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
Поэтому проходные изоляторы должны обладать достаточной электрической и механической
прочностью и обеспечивать пропускание тока определенной величины.
Слайд 47ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВВОДЫ
Высоковольтные проходные изоляторы, предназначенные для работы при напряжении
выше
35 кВ, называются
высоковольтными вводами.
Слайд 48ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВВОДЫ
Проходные изоляторы в отличие от других типов изоляторов имеют
неблагоприятное расположение электродов, при котором нормальная составляющая напряженности электрического поля
Еr
Слайд 49ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВВОДЫ
намного превосходит тангенциальную составляющую Е, что приводит к крайне
неравномерному распределению поля и неравномерному снижению разрядных напряжений.
Слайд 50ОСОБЕННОСТЬ ПРОХОДНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
Эскиз проходного изолятора:
1 – токоведущий
стержень;
2 – изолятор;
3
– фланец;
Слайд 51ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВВОДЫ
При напряжении выше 35 кВ применяются вводы с маслобарьерной,
бумажно-бакелитовой и конденсаторной бумажно-масляной внутренней изоляцией.
Слайд 52ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВВОДЫ
Наружной изоляцией таких вводов являются фарфоровые покрышки, в которые
помещаются остовы вводов. В последнее время для комплектных распределительных устройств
выпускаются вводы с элегазовой изоляцией на напряжение 110-220 кВ
(КРУЭ).
Слайд 53МАСЛОБАРЬЕРНЫЕ ВВОДЫ
Маслобарьерные вводы (МБВ). МБВ являются устаревшими конструкциями и применяются
в энергетических установках на напряжение до 400 кВ. Конструктивное исполнение
вводов с маслобарьерной изоляцией - ИЗУЧИТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНО
Слайд 54Изоляция трансформаторов высокого напряжения
Главной (поперечной) изоляцией называется изоляция между
обмотками высокого и низкого напряжения, а также между обмотками и
сердечником магнитопровода, ярмом и металлическим баком трансформатора.
Слайд 55Изоляция трансформаторов высокого напряжения
Витковой (продольной) изоляцией называется изоляция между витками
катушек данной обмотки, изоляция между катушками и слоями.
Слайд 56
Изоляция трансформаторов высокого напряжения
В качестве главной изоляции трансформаторов используются: трансформаторное
масло, электрокартон,текстолит, дельта-древесина.
В газонаполненных трансформаторах используются высокопрочные газы.
Слайд 57Изоляция трансформаторов высокого напряжения
Для межслоевой и витковой изоляции используют кабельную
бумагу, пропитанную маслом, различные виды лакотканей. Широко применяется эмалевая изоляция,
а также стекловолокно, пропитанное лаками, эпоксидная смола.
Слайд 58ИЗОЛЯЦИЯ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Силовые конденсаторы используются в цепях электроэнергетических установок, где
осуществляется преобразование и передача больших мощностей или накопление больших количеств
энергии. Они применяются в силовой электротехнике, для улучшения коэффициента мощности, в технике связи, в мощной импульсной технике.
Слайд 59ИЗОЛЯЦИЯ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
В технике сильных токов и высоких напряжений, а
также в энергетических установках для повышения коэффициента мощности используются конденсаторы
с бумажной изоляцией, пропитанной минеральным (конденсаторным) маслом, жидкостями растительного происхождения (касторовое масло – для импульсных конденсаторов) или синтетическими жидкостями (трихлордифенил).
Слайд 60ИЗОЛЯЦИЯ КАБЕЛЕЙ
Основное назначение кабелей – передача электрической энергии от подстанции
к потребителям.
Силовые кабели высокого напряжения выполняются трех типов:
1) кабели с бумажной
изоляцией и вязкой пропиткой на напряжение до 35 Кв
рабочая напряженность ЕРАБ = 2…3 кВ/мм;
Слайд 61ИЗОЛЯЦИЯ КАБЕЛЕЙ
2) кабели с бумажной изоляцией с пропиткой маслом под давлением
– маслонаполненные кабели:
2…3 атм – низкое давление (ЕРАБ = 3…5 кВ/мм);
4…5 атм – среднее давление (ЕРАБ = 6…8 кВ/мм); 8…15 атм – высокое давление (ЕРАБ = 10…15 кВ/мм);
3) кабели с монолитной полимерной изоляцией (полиэтилен, фторопласт и др.).
Слайд 62СХЕМА УСТРОЙСТВА ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ ДО 35 кВ
1 – жила;
2 –
фазная изоляция;
3 – поясная изоляция;
4 – герметичное покрытие;
5
– подушка;
6 – броня;
7 – антикоррозионное покрытие;
8 – наполнитель (джут)
Слайд 63МАСЛОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ
Ионизационные процессы в таких в таких кабелях практически отсутствуют,
что позволяет повысить максимальную напряженность в изоляции таких кабелей до
90-120 кВ/см и повысить стабильность электрических характеристик.
Слайд 64МАСЛОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ
Жидкий диэлектрик, циркулирующий по кабельной линии и проникающий из
маслопроводящих каналов в толщу изоляции, не только пропитывает изоляцию, но
и улучшает условия охлаждения кабеля, что может быть использовано для увеличения передаваемой мощности.
Слайд 65СХЕМА УСТРОЙСТВА ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ 110 кВ
ИЗУЧИТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНО
Слайд 66ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ
По конструктивному исполнению газонаполненные кабели аналогичны маслонаполненным, но повышение
электрической прочности изоляции достигается наличием газа под повышенным давлением, что
позволяет повысить рабочее напряжение.
Слайд 67ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ
В зависимости от величины избыточного давления газа (азот, фреон,
элегаз) различают кабели:
низкого (0,7 – 1,5 ат),
среднего (1,7 –
3,0 ат) и
высокого давления (10 – 15 ат).
Слайд 68МАСЛО- И ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Слайд 69МАСЛО- И ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ КАБЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Маслонаполненный кабель высокого давления в
стальной трубе:
1 – фаза кабеля;
2 – масло;
3 –
трубопровод;
4 – защитные покровы;
5 – проволоки скольжения
Слайд 70Изоляция вращающихся машин высокого напряжения
ИЗУЧИТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНО