Расчет электроизоляционных конструкций

В.И. Меркулов

Расчет электроизоляционных конструкций

Учебное пособие по курсовому проектированию

 

 

Томск 2010

 

УДК 621.315.537

ББК 00000

C00

 

Меркулов В.И.

С00 Расчет электроизоляционных конструкций: учебное пособие по курсовому проектированию / В.И. Меркулов; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 112 с.

 

 

В пособии изложена методология электрического, теплового, механического и конструктивного расчета электроизоляционных конструкций, а также расчета их срока службы с использованием программного обеспечения в среде «Mathcad».

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 250500 «Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника» при выполнении курсового проекта электроизоляционных конструкций.

 

УДК 621.315.537

ББК 00000

 

 

Рецензенты

Доктор технических наук, профессор ТГАСУ
Г.Г. Волокитин

Кандидат технических наук
Ю.И. Линин

 

© ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», 2010

© Меркулов В.И., 2010

© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2010

Предисловие

Бурное развитие электроэнергетики, введение в строй новых энергетических мощностей, обеспечение требований по энергосбережению требует разработки и внедрения новых электротехнических устройств и электроизоляционных изделий, призванных беспрепятственно и надежно передавать электрическую энергию различным потребителям. К таким конструкциям относятся различного вида изоляторы (проходные, подвесные, стержневые, опорные и др.), трансформаторы, конденсаторы и др.

Увеличение уровня напряжения линий электропередач, мощности генераторов электростанций, создание крупных энергетических систем значительно повышает требования к экономичности и надежности электрооборудования. Решение такой задачи невозможно без использования новых современных электротехнических материалов, разработки более совершенных электротехнических конструкций и методов их проектирования.

Традиционные методы проектирования электрической изоляции таких конструкций основываются на выборе расчетного напряжения и напряженности электрического поля с учетом определенного коэффициента запаса прочности. Использование коэффициентов запаса не дает возможности полного учета свойств электроизоляционных материалов и условий их эксплуатации. Это также затрудняет оценку срока службы изоляции и вероятность ее безотказной работы.

Отсутствие научно обоснованных методов расчета электротехнических конструкций, их сложность и разнотипность, противоречивость требований к ней, все это затрудняет решение таких задач. Одним из вариантов решения этой проблемы видится в проведении сравнительных расчетов различных вариантов изоляции, возможности анализа влияния на параметры конструкции различных факторов с последующим выбором наиболее оптимального (приемлемого) варианта. Применение такой методики требует значительного времени и может быть реализовано на использовании специально разработанных программ на ЭВМ.

В данном пособии предлагается методика курсового проектирования наиболее распространенных электротехнических конструкций в электроэнергетике (высоковольтных вводов и конденсаторов) на использовании программ в среде «Mathcad», позволяющих выполнять расчеты и сравнение различных вариантов этих конструкций, проводить анализ влияния на их параметры различных факторов (условий эксплуатации, вида материала диэлектрика, типа конструкции и др.).

Введение

К наиболее сложным электротехническим конструкциям (ЭТК), как в конструктивном исполнении, так и проведении расчета можно отнести высоковольтные вводы и силовые конденсаторы, которые широко используются в электроэнергетике.

Высоковольтные вводы предназначены для ввода или вывода проводов высокого напряжения из баков трансформаторов, масляных выключателей, а также для прокладки проводов через стены зданий. Обязательными элементами высоковольтных вводов являются токопроводящий стержень или труба, внутренний изоляционный остов на основе маслобарьерной, бумажно-масляной (OIP), бумажно-пленочной, чисто пленочной и комбинированной твердой изоляции (типа RBP или RIP), внешняя изоляция в виде фарфоровых покрышек и средний фланец, с помощью которого осуществляется крепление ввода к аппарату.

Кроме основных частей в высоковольтных вводах имеются вспомогательные элементы, обеспечивающие его нормальную эксплуатацию (маслорасширитель или бак давления, экраны, пружины для компенсации теплового расширения токопроводящего стержня, зажимы для крепления шин и др.).

Другим типом ЭТК является конденсатор, который представляет собой устройство, состоящее из системы двух или более проводников (обкладок), разделенных электрической изоляцией, предназначенное для использования его электрической емкости.

По области применения все конденсаторы можно разделить на две большие группы. Первую группу составляют конденсаторы, использующиеся в телефонии и телеграфии, радиотехнической, телевизионной и радиолокационной аппаратуре, в автоматике и телемеханике, в счетно-решающих устройствах и электроизмерительной технике.

Конденсаторы второй группы в основном применяются в электроэнергетике. Это силовые (косинусные) конденсаторы (для повышения коэффициента мощности промышленных установок), электротермические конденсаторы (для компенсации индуктивной нагрузки и повышения коэффициента мощности индукционных электротермических установок), конденсаторы для продольной компенсации реактивного сопротивления дальних линий электропередачи, высоковольтные импульсные конденсаторы, используемые как накопители энергии в генераторах импульсных токов и напряжений, а также в ускорителях заряженных частиц. Для получения мощных лазерных пучков в лазерах используются конденсаторные установки, дающие мощные импульсы длительностью 10^-8 с..

Все большее применение конденсаторы находят в электротехнологических установках искровой обработки металлов, в ультразвуковых установках, электрогидравлических устройствах по обработке материалов, в установках по разрушению твердых пород, очистки литья, штамповки и ряда других.

В конструктивном исполнении эти конденсаторы значительно сложнее конденсаторов первой группы и могут состоять из большого числа отдельных секций, имеющих (кроме основной изоляции между обкладками) изоляцию между секциями и корпусом, а также охлаждающую систему для улучшения условий теплоотвода от секций. Как правило, в качестве основной электрической изоляции этой группы конденсаторов используется твердая (бумажно-масляная, бумажно-пленочная или чисто пленочная) органическая изоляция.

В данном пособии рассмотрены особенности расчета высоковольтных вводов и силовых конденсаторов с применением разработанных нами программ в среде «Mathcad».

 

Основные принципы расчета и расчетное задание

 

Расчет любой электротехнической конструкции (ЭТК) сводится к нахождению оптимальных размеров, которые бы обеспечивали получение заданных (требуемых) значений ее электрических параметров, надежность работы, минимальные затраты на производство.

Обычно при расчете электротехнической конструкции исходят из технического задания, в котором оговариваются ее назначение, условия работы (верхний и нижний пределы рабочей температуры, влажность окружающей среды), величина номинального напряжения, мощность, тип диэлектрика и др.

Если в расчетном задании не указан тип диэлектрика, то расчет надо начинать с его выбора. Эта задача облегчается тем, что сочетание заданных значений Сн, Uн, Iн и f уже предопределяет определенные требования к диэлектрику (обычно этим условиям удовлетворяют несколько типов диэлектриков). На практике при анализе ограничиваются двумя – тремя типами диэлектриков, а окончательный расчет производится на основе оптимального варианта.

Основным моментом при расчете любой электроизоляционной конструкции (ЭИК) является правильный выбор толщины изоляции, т. к. от нее зависят габаритные размеры, удельные характеристики и надежность. Как правило, при выборе толщины диэлектрика приходится идти на компромиссные решения, т. к. повышение надежности требует увеличения толщины изоляции, а обеспечение экономичности и высоких удельных характеристик, наоборот, уменьшение толщины.

Выбор толщины диэлектрика непосредственно связан с определением рабочей напряженности электрического поля, которая, в свою очередь, зависит от пробивной напряженности электрического поля применяемого диэлектрика, статистического разброса и уменьшения ее величины со временем эксплуатации за счет электрического старения. Кроме того, при выборе величины рабочей напряженности электрического поля необходимо учитывать уровень коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Если к электроизоляционной конструкции предъявляются определенные требования по обеспечению ее надежности, то в техническом задании должно оговариваться максимальное допустимое значение интенсивности отказов l, вероятность безотказной работы Р(t) или срок службы ­­ _сл.

При проведении теплового расчета необходимо также знать условия работы электротехнической конструкции (максимальную и минимальную температуры, климатическое исполнение, электрические и механические нагрузки, вид и уровень возможных перенапряжений, частоту переменного тока и др.). Все это позволит более грамотно решить вопросы по выбору того или иного диэлектрика, компоновки элементов конструкции, необходимости использования принудительного (воздушного или водяного) охлаждения.

Каждая конструкция имеет свои особенности, что оказывает влияние на выбор расчетных формул и методологию расчета. В данном пособии представлено отдельно методология проведения расчетов высоковольтных вводов и конденсаторов.

 

 

Расчет внутренней изоляции.

В качестве внутренней изоляции высоковольтных вводов может использоваться маслобарьерная, бумажно-масляная, комбинированная бумажно-пленочная или чисто пленочная изоляция. Часто для пропитки бумажной изоляции используют различные смолы, которые после отверждения образуют твердую изоляцию [1, 2]. В большинстве случаев для выравнивания электрического поля в изоляционном остове применяют конденсаторные обкладки, которые делят его на ряд последовательно соединенных емкостей. Под воздействием приложенного напряжения на них накапливается электрический заряд и создается своя разность потенциалов. За счет этого происходит более равномерное распределение напряженностей электрического поля по сравнению с изоляционным остовом, не имеющим обкладок.

При изменении длин и радиусов обкладок изменяется и емкость слоев изоляции. Это позволяет регулировать распределение напряженностей электрического поля в слоях изоляции и обеспечить условия, когда . В зависимости от соотношения радиальных и аксиальных размеров конденсаторных обкладок различают три варианта.

а) Обеспечение постоянства длин уступов и толщин слоев изоляции между обкладками. Это удобно с технологической точки зрения, однако в этом случае радиальная и аксиальная напряженности поля непостоянны и для обеспечения заданных разрядных характеристик приходится увеличивать диаметр и длину ввода.

б) Обеспечение постоянства радиальной напряженности поля. В этом случае длина уступов получается различной, что затрудняет изготовление изоляционного остова.

в) Обеспечение постоянства аксиальной напряженности поля при постоянстве длин уступов. В этом случае при выполнении условия толщина изоляционного слоя между соседними обкладками и радиальная напряженность поля будут различными. Минимальное значение радиальной напряженности поля имеет место, когда соотношение . На практике обычно принимают значение z = 3.6÷4.1.

Величина допустимой напряженности электрического поля определяется электрической прочностью выбранной изоляции. Для бумажно-масляной изоляции эта величина составляет порядка 10÷14 МВ/м, а для пленочной (полипропиленовой) изоляции – 25÷30 МВ/м. В случае комбинированной бумажно-пленочной изоляции, состоящей из последовательно соединенных слоев пропитанной бумаги и пленки, значение необходимо рассчитывать с учетом объемной доли, занимаемой каждой компонентой. В случае приближенных расчетов при равном количестве слоев бумаги и пленки одинаковой толщины это значение может быть принято первоначально порядка 20 МВ/м.

Рассмотрим в качестве примера расчет изоляционного остова на основе комбинированной бумажно-пленочной изоляции, как наиболее сложной.

 

 

 

Из приведенного расчета видно, что выполнение условия устранения коронных разрядов приводит к значительному уменьшению допустимой напряженности электрического поля. Учитывая это, на практике края обкладок заворачивают в виде манжет (и др. способы), что позволяет повысить напряжение развития коронных разрядов в 1.5 – 2 раза и, соответственно, увеличить значение допустимой напряженности электрического поля.

Для проведения дальнейших расчетов необходимо выбрать вариант выравнивания напряженностей электрического поля, о чем говорилось ранее.

1.2.12. Расчет емкости отдельных слоев между обкладками может быть произведен после определения значения диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции. Для комбинированной бумажно-масляной, бумажно-пленочной или твердой изоляции значение ее диэлектрической проницаемости должно определяться с учетом значений диэлектрической проницаемости отдельных компонентов, входящих в изоляцию (диэлектрической проницаемости бумаги, пропитанной маслом или смолой, диэлектрической проницаемости полимерной пленки и др.). Для этого из справочной литературы находятся значения диэлектрической проницаемости отдельных компонентов (бумаги, клетчатки, пропитывающей жидкости и полимерной пленки) при какой-то одной температуре, а затем рассчитывается значение диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции по известным уравнениям [1, 3].

Произведем в качестве примера расчет значения диэлектрической проницаемости бумажно-пленочной изоляции (при пропитке бумаги трансформаторным маслом) на основе данных, найденных из справочной литературы при 20 ⁰С.

 

 

Из рис. 1.2, 1.3 видно, что при заданных условиях расчета падения напряжения на слоях изоляции при рабочем напряжении превышают напряжение развития коронных разрядов, а напряженность электрического поля при сухоразрядном напряжении превышает допустимую напряженность поля. Ранее отмечалось, что для увеличения напряжения развития короны можно заворачивать края обкладок в виде манжет. Примем коэффициент возрастания напряжения развития коронных разрядов при использовании манжет равным 1.5. Произведем перерасчет и представим результаты в виде табл. 1.4 и табл. 1.5 и графиков, приведенных на рис. 1.4 и рис. 1.5.

 

 

Из рис. 1.4 и рис. 1.5 видно, что использование манжет позволяет выполнить условия, когда и .

Учитывая, что комбинированная изоляция представляет последовательное соединение слоев пропитанной бумаги и пленки, произведем проверку их на электрическую прочность на примере наиболее нагруженного слоя изоляции, расположенного между токопроводящим стержнем и первой обкладкой.

 

Вывод: Из проведенного расчета следует, что действующие напряженности электрического поля при расчетном напряжении в слоях пропитанной бумаги и пленки не превышают значений электрической прочности этих материалов и даже имеется определенный запас, что указывает на возможность повышения расчетных нагрузок.

 

Механический расчет

В процессе работы высоковольтные вводы подвергаются воздействию различных механических нагрузок (рабочие изгибающие нагрузки за счет сил натяжения проводов или шин, электродинамические силы при токах короткого замыкания, внешние нагрузки от ветра и гололеда и др.). К основным элементам, которые подвергаются этим нагрузкам, относится фарфоровая покрышка и узел ее крепления к фланцу.

 

2.1. Расчет фарфоровой покрышки.

 

Под воздействием приложенных механических нагрузок фарфоровая покрышка подвергается изгибу. Учитывая, что прочность фарфора на изгиб самая низкая, произведем ее расчет на изгиб. Наиболее опасным сечением покрышки является место ее соединения с фланцем.

Тепловой расчет

Одной из причин отказа ЭИК является тепловое разрушение при нарушении тепловой устойчивости (теплового равновесия). Это может наблюдаться, когда выделяемое в ЭИК тепло (потери энергии) при приложении электрической нагрузки превышает теплоотдачу в окружающую среду. Основными причинами выделения тепла в ЭИК являются:

=> потери энергии в токопроводящих элементах (ТПС, ТПЖ, обмотки трансформаторов, обкладки конденсаторов и др.);

=> диэлектрические потери в изоляции (за счет электропроводности и поляризации);

:=> потери в металлических частях ЭИК (конденсаторные обкладки в/в вводов, экраны в кабелях и др.).

 

Теплоотвод, в свою очередь, определяется:

=> теплопроводностью материалов, входящих в электроизоляционную конструкцию (материала диэлектрика, обкладок, корпуса и др.);

=> рассеивающей поверхностью ЭИК;

=> температурой окружающей среды;

=> условиями внешнего теплоотвода (естественное воздушное, искусственное).

В основе теплового расчета лежит подобие тепловых и электрических полей, которые описываются математически аналогичными уравнениями. Например, электрическому току условно соответствует тепловой поток, разности потенциалов – разность температур, электрическому сопротивлению – тепловое сопротивление, электропроводности – теплопроводность и т.д.

Благодаря этой аналогии можно пользоваться основными соотношениями теории электрических цепей и рассматривать эквивалентные схемы из тепловых сопротивлений для заданной конструкции.

3.1. Для проведения теплового расчета сделаем следующие допущения:

Þ тепловые потоки в аксиальном направлении малы и ими можно пренебречь;

Þ все тепло отводится через верхнюю (воздушную) фарфоровую покрышку;

Þ теплоотвод через нижнюю (масляную) покрышку практически невозможен из-за большого теплового сопротивления.

3.2. При проведении расчета диэлектрических потерь в изоляции необходимо знать зависимость от температуры. Однако в справочной литературе такая информация для многих материалов либо отсутствует, либо приводятся значения для отдельных компонентов изоляции при одной или двух температурах. Для приближенных расчетов можно принять экспоненциальный характер изменения от температуры. В этом случае достаточно знать только два значения при разных температурах для каждой компоненты комбинированной изоляции.

3.2.1. Произведем расчет диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь для комбинированной изоляции при двух температурах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет срока службы

 

При расчете срока службы многих электротехнических конструкций, в том числе конденсаторов, высоковольтных вводов и др. часто используются эмпирические или полуэмпирические уравнения [1 – 4]:

- уравнение экспоненциального вида:

. (4.1)

Здесь B, b - коэффициенты, отражающие условия эксперимента.

- уравнение степенного вида:

, (4.2)

где А, n – постоянные;

n» (4-8) для конденсаторной бумаги на ~ напряжение;

n» (9-12) для конденсаторной бумаги на = напряжение;

n» (50-80) для маслобарьерной изоляции на ~ напряжение.

- уравнение комбинированного вида:

. (4.3)

Здесь С, n, К – константы,

D W – высота потенциального барьера,

Т – температура в ⁰К,

К – постоянная Больцмана.

 

Как видно из приведенных уравнений (4.1 – 4.3), для определения времени до пробоя необходимо знать ряд параметров и коэффициентов, величина которых определяется видом конструкции и применяемой в них изоляции. Для определения этих параметров требуется проведение дополнительных определенных исследований или использовать накопленный опыт эксплуатации аналогичных конструкций.

Согласно [1, 2], расчет срока службы можно провести на основе термофлуктуационной теории, рассматривающей процесс разрушения материала вследствие разрыва межатомных химических связей при тепловых колебаниях атомов, т.е. тепловых флюктуаций. Воздействие электрического поля или механической нагрузки искажает энергетическую диаграмму взаимодействия атомов друг с другом и приводит к уменьшению потенциального барьера, необходимого для разрыва химической связи.

Если принять, что энергия разрыва химической связи D соответствует высоте потенциальной ямы, то

, (4.4)

где: j(х) – функция, описывающая изменение глубины потенциального барьера от величины и вида воздействующих нагрузок.

, где (4.5)

. (4.6)

Здесь:

А,g – структурно чувствительные коэффициенты;

в – коэффициент, учитывающий изменение модуля упругости

материала с температурой;

Е – напряженность электрического поля, [В/м];

s – механическая нагрузка, [Н/м];

Т – температура, [⁰К];

h – коэффициент, учитывающей повышение напряженности

электрического поля за счет формы электродов;

b – коэффициент, учитывающий повышение напряженности

электрического поля за счет неоднородности структуры.

. (4.7)

С точки зрения термодинамики известно, что t₀ @10^–13 сек, т. е. время перехода атомов из одного равновесного состояния в другое за счет тепловых флюктуаций. Тогда частота тепловых колебаний атомов равна 1/ t₀.

Исходя из этого, вероятность разрыва химической связи в единицу времени будет равна

. (4.8)

Здесь – вероятность перехода через потенциальный барьер при одном колебании.

Заменяя D W через энергию связи D, найдем:

. (4.9)

Условие для разрыва химической связи – это наступление достоверного события. Отсюда можно записать:

. (4.10)

Из приведенного выражения видно, что время t является функцией многих параметров (E, D, Т, А, s, b, h, t₀), о чем говорилось ранее.

При воздействии на изоляцию различных видов нагрузок, которые могут быть постоянными, переменными или случайными, время до пробоя можно оценить

. (4.11)

Здесь: t – время до пробоя;

t_i – время действия нагрузки за 1 цикл (продолжительность действия электрического поля и температуры);

t_n = t_сод = 31.536·10⁶ сек;

t_j – время действия случайной нагрузки за один цикл перенапряжения;

n – число интервалов в год;

N – число перенапряжений;

q_i – вероятность разрушения (разрыва связи) диэлектрика под действием i -го комплекса постоянной нагрузки (Е_i,Т_i,s_i.);

q_ij – вероятность разрушения изоляции под действием случайной нагрузки в результате перенапряжения.

Расчет времени до пробоя проведем с использованием программы в среде «Mathcad», которая позволяет провести анализ влияния различных на значение t.

 

 

 

 

 

 

 

Конструктивные расчеты

Для обеспечения нормальной эксплуатации высоковольтных вводов необходимо принимать меры по устранению развития короны в местах расположения токоподводящей шины, болтового крепления у среднего и нижнего фланцев, имеющих острые кромки. С целью компенсации теплового расширения масла применяется маслорасширитель или бак давления, а для компенсации теплового расширения токопроводящего стержня или трубы пружины, располагаемые в маслорасширители. Для контроля качества масла в процессе эксплуатации используют специальные приспособления (ПИН) и др. Рассмотрим расчет основных конструктивных элементов (экрана, пружин и маслорасширителя).

 

Расчет экрана

 

Роль экрана выполняют защитные колпаки или кожухи, изготавливаемые, как правило, из алюминия. Они закрепляются в местах расположения острых кромок болтов и др. элементов и имеют определенный радиус закругления, чтобы устранить развитие короны при рабочем напряжении.

 

Расчет маслорасширителя

Маслорасширитель предназначен для компенсации теплового расширения масла, которым заполняется высоковольтный ввод для устранения развития ионизации в полости между изоляционным остовом и фарфоровой покрышки, а также для пропитки бумаги самого остова. Объем маслорасширителя определяется изменением объема этого масла за счет теплового расширения при колебаниях температуры окружающей среды и его нагрева в процессе эксплуатации за счет потерь энергии. Наиболее простой конструкцией маслорасширителя является бак, имеющий три цилиндрические камеры (рис. 4.1). Во внутренней камере располагаются пружины для компенсации теплового расширения токопроводящего стержня. Средняя и внешняя камеры служат масляным затвором для устранения окисления масла при соприкосновении с воздухом окружающей среды.

Согласно рис. 4.1, изоляционный остов и внутренняя полость, ограниченная фланцем и фарфоровыми покрышками могут быть условно разбиты на цилиндрическую и две конусные части. В этом случае объем изоляционного остова будет складываться из суммы Vц1 + Vк1+Vк2, а объем внутренней полости из суммы Vц2+Vк3+Vк4. Если ввод имеет токопроводящую трубу, то в объеме внутренней полости необходимо также учитывать и объем масла Vс, находящегося в ней.

 

При расчете объема внутренней полости также необходимо учитывать и масло, которое находится в самом изоляционном остове за счет пропитки бумаги, если используется бумажно-масляная изоляция.

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

Как уже отмечалось ранее, силовые, электротермические и импульсные конденсаторы наиболее сложны в конструктивном исполнении и рассчитаны, как правило, на работу на напряжение выше 1000 В. Для обеспечения заданного значения емкости и требуемого уровня напряжения такие конденсаторы обычно состоят из отдельных секций, соединенных определенным образом. Такие секции могут изготавливаться как со скрытой, так и выступающей фольгой. Применение той или иной формы секций требует использования различной методики при проведении электрического и теплового расчета. В данной работе при проектировании конденсатора используется специальная программа в среде Mathcad,позволяющая проведение сравнительных расчетов при различной форме секций и различном типе изоляции. Кроме того, на основе данной программы можно легко проанализировать роль величины и частоты приложенного напряжения. Рассмотрим это на примере расчета силового (косинусного) конденсатора на номинальное напряжение 6,3 кВ.

Электрический расчет

Основными этапами при проектировании конденсатора являются: выбор и проверка из условия перекрытия проходного изолятора, определение размеров и типа секций, выбор рабочей напряженности электрического поля и толщины изоляции между обкладками, проведение электрического и теплового расчета из условия тепловой устойчивости, анализ надежности и долговечности.

 

2.1. Расчет наружной изоляции (выбор проходного изолятора)

 

Для вывода или ввода напряжения в конденсатор, как правило, применяются стандартные изоляторы, рассчитанные на различные напряжения. Выбор такого изолятора производится из каталогов изоляторов, выпускаемых изоляторными заводами.

Рис. 2.1. Проходной изолятор типа ПНТ – 6 ÷ 10/250. А =240 мм; D =130 мм; D1 =105 мм; D2 = 65 мм; K = 65 мм

Для силового конденсатора номинальной емкостью 16 мкФ на номинальное напряжение 6,3 кВ из каталога [1.1] выберем проходной изолятор типа ПНТ – 6÷10/250.

Чтобы убедиться в правильности выбора изолятора проведем проверочный расчет в соответствии с методикой [1] из условия перекрытия. Расчет выполним на основе прикладной программы в среде «Mathcad».

 

 

Расчет емкости секций

 

Емкость секций рассчитывается, задаваясь ее размерами (толщиной , шириной и высотой , которые выбираются предварительно, опираясь на существующие прототипы конструкций), толщиной фольги, коэффициентом запрессовки и уточнив значение диэлектрической проницаемости изоляции. Обычно ширина бумажной ленты выбирается не более 200÷300 мм из условия устранения морщин при намотке секций, а толщина не более 5÷20 мм, чтобы избежать разрыва бумаги и фольги в местах изгиба при опрессовке.

. (2.10)

Для комбинированной бумажно-масляной или бумажно-пленочной изоляции величина диэлектрической проницаемости определяется с учетом значений диэлектрической проницаемости отдельных компонентов и пропитывающей жидкости.

 

 

 

 

 

Список литературы

К главе 1

1. Дмитревский В.С. Расчет и конструирование электрической изоляции. – М.: Энергоиздат, 1981. – 392 с.

2. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.

3. Синявский В.Н. Расчет и конструирование электрокерамических конструкций. – М.: Энергия, 1977. – 192 с.

4. Электрооборудование переменного тока на напряжение от 3 до 500 кВ. Требования к электрической изоляции. ГОСТ 1516.1-76. – 62 с.

5. Чунихин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 719 с.

6. Методы электрических испытаний. Условия окружающей среды при нормализации, кондиционировании и испытании. ГОСТ 6433.1-71. – 51 с.

7. Внутренние перенапряжения и работа загрязненной изоляции. Международная конференция по большим электрическим системам (СИГРЭ-72). / под ред. В.В.Бургсдорфа и А.К.Лоханина. – М.: Энергия, 1975. – 224 с.

8. Александров Г.Н., Иванов В.Л., Кизеветтер В.Е. Электрическая прочность наружной высоковольтной изоляции. – Л.: Энергия, 1969. – 240 с.

9. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. – Л.: Энергия, Ленингр. отд., 1979. – 224 с.

10. Абрамов В.Д., Хомяков М.В. Эксплуатация изоляторов высокого напряжения. – М.: Энергия, 1976. – 264 с.

11. Костюков Н.С., Минаков Н.В., Князев В.А. и др. Электрические изоляторы. / под ред. Н.С.Костюкова. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 296 с.

12. Дмитревский В.С. Термофлуктуационная теория разрушения твердых диэлектриков: монография / В.С. Дмитревский; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 170 с.

13. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения: Пер. с нем. / М.Бейер, В.Бек, К.Меллер, В.Цаенгль. / под ред. В.П.Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 555 с.

14. Александров Г.Н., Борисов В.В., Каплан Г.С. и др. Проектирование электрических аппаратов. Учебник для вузов / под ред. Г.Н Александрова. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр.отд., 1985. – 448 с