Методические указания и контрольные задания для студентов направления 140400 заочного отделения

Ранее уже было сказано, что изоляция электротехнических установок подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Внешней изоляцией является атмосферный воздух и поверхности изоляционных конструкций, соприкасающиеся с воздухом. Внутренняя изоляция – это части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинация, не соприкасающиеся с атмосферным воздухом. Внутренняя изоляция имеет ряд особенностей по сравнению с наружной изоляцией.

После пробоя (перекрытия) внешней изоляции и отключения источника напряжения электрическая прочность изоляции восстанавливается до исходного уровня. Такую изоляцию называют самовосстанавливающейся. Пробой внутренней изоляции, как правило, представляет собой необратимое разрушение и после него неизбежен дорогостоящий капитальный ремонт или замена изоляции, а иногда и всего аппарата. Внутренняя изоляция является несамовосстанавливаюшейся. Поэтому внутренняя изоляция должна иметь большие запасы прочности, чем внешняя изоляция.

Электрическую прочность внешней изоляции можно определить без ее повреждения. Электрическую прочность внутренней изоляции можно определить только с некоторой вероятностью по ряду косвенных показателей. Фактическое значение электрической прочности неизвестно.

Атмосферный воздух, являющийся частью внешней изоляции, не подвержен старению, он непрерывно обновляется естественным образом. Поэтому старение внешней изоляции может наблюдаться только на тех участках, где разряд развивается по поверхности твердых диэлектриков. Внутренняя изоляция в процессе эксплуатации неизбежно стареет.

К диэлектрикам, используемым для изготовления внутренней изоляции высоковольтного оборудования, предъявляется ряд жестких требований. Они должны обеспечивать высокую кратковременную и длительную электрическую прочность изоляционной конструкции. Кратковременная электрическая прочность – это величина пробивного напряжения при грозовых или коммутационных перенапряжениях. Длительная электрическая прочность – это напряжение, которое может быть приложено к изоляции в течение всего срока службы без ее повреждения. Длительная электрическая прочность внутренней изоляции зависит не только от прочности диэлектрического материала, но и от конструкции изоляции. Изоляционные материалы для внутренней изоляции должны иметь малые диэлектрические потери, малую проводимость и обладать высокой термической стойкостью. Часто внутренняя изоляция выполняет еще и роль теплоотводящей среды, поэтому она должна обладать высокой теплопроводностью.

Внутренняя изоляция в процессе эксплуатации в большинстве случаев испытывает механические воздействия: статические, ударные, вибрационные. Поэтому твердые диэлектрики должны иметь достаточную механическую прочность. Диэлектрики, предназначенные для внутренней изоляции, не должны быть токсичными, горючими, взрывоопасными и должны допускать применение современных прогрессивных технологий изготовления изоляции и иметь невысокую стоимость.

Как показывает опыт, во многих случаях ни один отдельно взятый диэлектрик не может удовлетворить в полной мере всему перечню предъявляемых требований и наилучшее решение получается при использовании комбинации из нескольких диэлектриков, которые выполняют различные функции и дополняют друг друга. Например, высокопрочные жидкие диэлектрики, заполняя объем изоляции так, чтобы в нем не оставалось пустот и воздушных включений, придают изоляции однородность и тем самым обеспечивают высокую длительную электрическую прочность изоляции.

Понятие внутренняя изоляция объединяет различные по устройству и выполняемым функциям изоляционные конструкции. Однако закономерности протекающих в них физических процессов, от которых зависит поведение изоляции в эксплуатации, во многом являются общими. Поэтому для исследования и испытания внутренней изоляции различных высоковольтных устройств применяют одинаковые методы и измерительные средства. Рассмотрим конструкцию внутренней изоляции различных электротехнических установок.