Jenis utama dan ciri elektrik penebat dalaman pemasangan elektrik

Sifat am penebat dalaman pemasangan elektrik

Penebat dalaman merujuk kepada bahagian struktur penebat di mana medium penebat adalah dielektrik cecair, pepejal atau gas atau gabungannya, yang tidak mempunyai sentuhan langsung dengan udara atmosfera.

Keinginan atau keperluan menggunakan penebat dalaman dan bukannya udara ambien adalah disebabkan oleh beberapa sebab.

Pertama, bahan penebat dalaman mempunyai kekuatan elektrik yang jauh lebih tinggi (5-10 kali atau lebih), yang boleh mengurangkan secara mendadak jarak penebat antara wayar dan mengurangkan saiz peralatan. Ini penting dari sudut ekonomi.

Kedua, elemen individu penebat dalaman melaksanakan fungsi pengancing mekanikal wayar; dielektrik cecair dalam beberapa kes meningkatkan keadaan penyejukan dengan ketara untuk keseluruhan struktur.

Elemen penebat dalaman dalam struktur voltan tinggi semasa operasi terdedah kepada beban elektrik, haba dan mekanikal yang kuat. Di bawah pengaruh pengaruh ini, sifat dielektrik penebat merosot, penebat "berumur" dan kehilangan kekuatan elektriknya.

Kesan terma disebabkan oleh pembebasan haba dalam bahagian aktif peralatan (dalam wayar dan litar magnet) serta kehilangan dielektrik dalam penebat itu sendiri. Dalam keadaan suhu yang meningkat, proses kimia dalam penebat mempercepatkan dengan ketara, yang membawa kepada kemerosotan secara beransur-ansur sifatnya.

Beban mekanikal berbahaya untuk penebat dalaman, kerana retakan mikro boleh muncul dalam dielektrik pepejal yang membentuknya, di mana kemudian, di bawah pengaruh medan elektrik yang kuat, pelepasan separa akan berlaku dan penuaan penebat akan mempercepatkan.

Satu bentuk khas pengaruh luaran pada penebat dalaman disebabkan oleh sentuhan dengan persekitaran dan kemungkinan pencemaran dan kelembapan penebat sekiranya berlaku kebocoran pemasangan. Membasahi penebat membawa kepada penurunan mendadak dalam rintangan kebocoran dan peningkatan kehilangan dielektrik.

Sifat penebat sebagai dielektrik

Penebat terutamanya dicirikan oleh rintangan DC, kehilangan dielektrik dan kekuatan elektrik. Litar pengasingan setara elektrik boleh diwakili dengan menyambungkan kapasitor dan perintang secara selari. Dalam hal ini, apabila voltan malar digunakan pada penebat, arus di dalamnya berkurangan secara eksponen dan nilai rintangan yang diukur meningkat dengan sewajarnya.Nilai yang ditetapkan bagi rintangan penebat R daripadanya mencirikan pencemaran luaran penebat dan kehadiran laluan semasa yang dilalui di dalamnya. Di samping itu, penebat penghidratan juga boleh dicirikan oleh nilai mutlak kapasiti dan dinamik perubahannya.

Pemusnahan penebat dalaman peralatan elektrik

Sekiranya berlaku kerosakan voltan tinggi, penebat dalaman sepenuhnya atau sebahagiannya kehilangan kekuatan dielektriknya. Kebanyakan jenis penebat dalaman tergolong dalam kumpulan penebat yang tidak boleh dipulihkan, pecahan yang bermaksud kerosakan tidak dapat dipulihkan pada struktur. Ini bermakna penebat dalaman mesti mempunyai kekuatan dielektrik yang lebih tinggi daripada penebat luaran, i.e. tahap sedemikian sehingga kegagalan dikecualikan sepenuhnya sepanjang hayat perkhidmatan.

Ketidakbolehbalikan kerosakan penebat dalaman sangat merumitkan pengumpulan data eksperimen untuk jenis penebat dalaman baharu dan untuk struktur penebat besar yang baru dibangunkan bagi peralatan voltan tinggi dan ultra tinggi. Lagipun, setiap bahagian penebat yang besar dan mahal hanya boleh diuji untuk kegagalan sekali.

Dielektrik yang digunakan untuk menghasilkan penebat dalaman peralatan elektrik

Dielektrikperalatan yang digunakan untuk pengeluaran penebat dalaman voltan tinggi mesti mempunyai kompleks sifat elektrik, termofizik dan mekanikal yang tinggi dan menyediakan: tahap kekuatan dielektrik yang diperlukan, serta ciri-ciri haba dan mekanikal yang diperlukan bagi struktur penebat dengan dimensi yang memenuhi penunjuk teknikal dan ekonomi yang tinggi bagi keseluruhan pemasangan secara keseluruhan.

Bahan dielektrik juga mesti:

• mempunyai sifat teknologi yang baik, i.e. mestilah sesuai untuk proses pengasingan dalaman berkeupayaan tinggi;

• memenuhi keperluan alam sekitar, i.e. ia tidak boleh mengandungi atau membentuk produk toksik semasa operasi, dan selepas keseluruhan sumber telah digunakan, ia mesti menjalani pemprosesan atau pemusnahan tanpa mencemarkan alam sekitar;

• tidak terhad dan mempunyai harga sedemikian rupa sehingga struktur pengasingan berdaya maju dari segi ekonomi.

Dalam sesetengah kes, keperluan lain boleh ditambah kepada keperluan di atas disebabkan kekhususan jenis peralatan tertentu. Sebagai contoh, bahan untuk kapasitor kuasa mesti mempunyai pemalar dielektrik yang meningkat; bahan untuk ruang pengedaran — rintangan tinggi terhadap kejutan haba dan arka elektrik.

Amalan jangka panjang untuk mencipta dan mengendalikan pelbagai peralatan voltan tinggi menunjukkan bahawa dalam banyak kes, keseluruhan set keperluan paling memuaskan apabila gabungan beberapa bahan digunakan sebagai sebahagian daripada penebat dalaman, saling melengkapi dan melaksanakan fungsi yang sedikit berbeza. .

Oleh itu, hanya bahan dielektrik pepejal memberikan kekuatan mekanikal struktur penebat; mereka biasanya mempunyai kekuatan dielektrik tertinggi. Bahagian yang diperbuat daripada dielektrik pepejal dengan kekuatan mekanikal yang tinggi boleh bertindak sebagai penambat mekanikal untuk wayar.

Gas berkekuatan tinggi dan dielektrik cecair dengan mudah mengisi jurang penebat sebarang konfigurasi, termasuk jurang, liang dan retakan terkecil, dengan itu meningkatkan kekuatan dielektrik dengan ketara, terutamanya dalam jangka panjang.

Penggunaan dielektrik cecair memungkinkan dalam beberapa kes untuk memperbaiki keadaan penyejukan dengan ketara disebabkan oleh peredaran semula jadi atau paksa cecair penebat.

Jenis penebat dalaman dan bahan yang digunakan untuk pengeluarannya.

Beberapa jenis penebat dalaman digunakan dalam pemasangan voltan tinggi dan peralatan sistem kuasa. Yang paling biasa ialah penebat yang diresapi kertas (minyak kertas), penebat penghalang minyak, penebat berasaskan mika, plastik dan gas.

Varieti ini mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu dan mempunyai bidang aplikasi mereka sendiri. Walau bagaimanapun, mereka berkongsi beberapa sifat biasa:

• sifat kompleks pergantungan kekuatan dielektrik pada tempoh pendedahan kepada voltan;

• dalam kebanyakan kes, kemusnahan tidak dapat dipulihkan melalui perobohan;

• pengaruh ke atas tingkah laku semasa operasi pengaruh mekanikal, haba dan luaran lain;

• dalam kebanyakan kes kecenderungan untuk penuaan.

Penebat Kertas Terresapi (BPI)

Bahan permulaan ialah kertas penebat elektrik khas dan minyak mineral (petroleum) atau dielektrik cecair sintetik.

Penebat yang diresapi kertas adalah berdasarkan lapisan kertas. Penebat kertas yang diresapi gulung (lebar gulung sehingga 3.5 m) digunakan dalam bahagian kapasitor kuasa dan dalam sesendal (lengan); pita (lebar pita dari 20 hingga 400 mm) — dalam struktur dengan elektrod konfigurasi yang agak kompleks atau panjang panjang (lengan kelas voltan lebih tinggi, kabel kuasa). Lapisan penebat pita boleh dililit pada elektrod dengan pertindihan atau dengan jurang antara pusingan bersebelahan.Selepas penggulungan kertas, penebat dikeringkan di bawah vakum pada suhu 100-120 ° C hingga tekanan baki 0.1-100 Pa. Kertas itu kemudiannya diresapi dengan minyak ternyahgas dengan baik di bawah vakum.

Kecacatan kertas dalam penebat yang diresapi kertas terhad kepada satu lapisan dan berulang kali bertindih oleh lapisan lain. Jurang paling nipis antara lapisan dan sebilangan besar mikropori dalam kertas itu sendiri semasa pengeringan vakum mengeluarkan udara dan lembapan daripada penebat, dan semasa impregnasi, jurang dan liang ini diisi dengan pasti dengan minyak atau cecair impregnasi lain.

Kapasitor dan kertas kabel mempunyai struktur homogen dan ketulenan kimia yang tinggi. Kertas pemeluwap adalah yang paling nipis dan tulen. Kertas pengubah digunakan dalam sesendal, pengubah arus dan voltan, serta dalam elemen penebat membujur pengubah kuasa, autotransformer dan reaktor.

Untuk impregnasi penebat kertas dalam kabel berisi minyak kuasa 110-500 kV, dengan minyak kelikatan rendah atau minyak kabel sintetik, dan dalam kabel sehingga 35 kV - campuran berisi minyak dengan kelikatan meningkat.

Impregnasi dijalankan dalam kuasa dan mengukur transformer dan sesendal minyak transformer… Penggunaan minyak kapasitor pemuat kuasa (petroleum), bifenil berklorin atau penggantinya dan minyak kastor (dalam pemuat impuls).

Kabel petroleum dan minyak kapasitor lebih ditapis secara menyeluruh daripada minyak transformer.

Bifenil berklorin yang mempunyai pemalar dielektrik relatif tinggi, peningkatan rintangan kepada nyahcas separa (PD) dan tidak mudah terbakar, ia adalah toksik dan berbahaya kepada alam sekitar. Oleh itu, skala penggunaannya dikurangkan secara mendadak, ia digantikan oleh cecair mesra alam.

Untuk mengurangkan kehilangan dielektrik dalam kapasitor kuasa, penebat gabungan digunakan, di mana lapisan kertas diselang-seli dengan lapisan filem polipropilena, yang merupakan susunan magnitud yang lebih kecil daripada kertas yang tidak dirawat. Penebat sedemikian mempunyai kekuatan elektrik yang lebih tinggi.

Kelemahan penebat yang diresapi dengan kertas adalah suhu operasi yang dibenarkan rendah (tidak lebih daripada 90 ° C) dan mudah terbakar.

Penebat penghalang minyak (diisi minyak) (MBI).

Penebat ini berasaskan minyak transformer. Ia memastikan penyejukan struktur yang baik disebabkan oleh peredaran spontan atau paksa.

Bahan dielektrik pepejal juga merupakan sebahagian daripada penebat penghalang minyak — kadbod elektrik, kertas kabel, dsb. Mereka memberikan kekuatan mekanikal kepada struktur dan digunakan untuk meningkatkan kekuatan dielektrik penebat penghalang minyak. Penyekat diperbuat daripada kadbod elektrik dan elektrod ditutup dengan lapisan kertas kabel. Halangan meningkatkan kekuatan dielektrik penebat dengan penghalang minyak sebanyak 30-50%, membahagikan jurang penebat kepada beberapa saluran sempit, mereka mengehadkan jumlah zarah kekotoran yang boleh mendekati elektrod dan mengambil bahagian dalam permulaan proses pelepasan.

Kekuatan elektrik penebat penghalang minyak meningkat dengan menutup elektrod berbentuk kompleks dengan lapisan nipis bahan polimer, dan dalam kes elektrod berbentuk mudah dengan penebat dengan lapisan pita kertas.

Teknologi untuk pengeluaran penebat dengan penghalang minyak termasuk pemasangan struktur, pengeringan di bawah vakum pada suhu 100-120 ° C dan pengisian (impregnasi) di bawah vakum dengan minyak ternyahgas.

Kelebihan penebat penghalang minyak termasuk kesederhanaan relatif reka bentuk dan teknologi pengeluarannya, penyejukan intensif bahagian aktif peralatan (belitan, litar magnet), serta kemungkinan memulihkan kualiti penebat semasa operasi dengan mengeringkan struktur dan menukar minyak .

Kelemahan penebat dengan penghalang minyak adalah kekuatan elektrik yang lebih rendah daripada penebat minyak kertas, bahaya kebakaran dan letupan struktur, keperluan untuk perlindungan khas terhadap kelembapan semasa operasi.

Penebat penebat minyak digunakan sebagai penebat utama dalam pengubah kuasa dengan voltan nominal 10 hingga 1150 kV, dalam autotransformer dan reaktor dengan kelas voltan yang lebih tinggi.

Penebat berasaskan mika mempunyai kelas rintangan haba B (sehingga 130 ° C). Mika mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat tinggi (pada orientasi tertentu medan elektrik berbanding dengan struktur kristal), tahan terhadap nyahcas separa, dan sangat tahan terhadap haba. Terima kasih kepada sifat-sifat ini, mika adalah bahan yang sangat diperlukan untuk penebat belitan stator mesin berputar besar. Bahan permulaan utama ialah jalur mika atau jalur mika kaca.

Micalenta adalah lapisan plat mika yang disambungkan dengan varnis antara satu sama lain dan dengan substrat yang diperbuat daripada kertas khas atau pita kaca. Mikalenta digunakan dalam penebat kompleks yang dipanggil, proses pengeluaran yang termasuk penggulungan beberapa lapisan pita mika, impregnasi dengan sebatian bitumen di bawah pemanasan vakum dan menekan. Operasi ini diulang setiap lima hingga enam lapisan sehingga ketebalan penebat yang diperlukan diperolehi. Penebat kompleks kini digunakan dalam mesin bersaiz kecil dan sederhana.

Penebat daripada jalur mika kaca dan sebatian impregnasi termoset adalah lebih sempurna.

Pita mika terdiri daripada satu lapisan kertas mika tebal 0.04 mm dan satu atau dua lapisan pita kaca tebal 0.04 mm. Komposisi sedemikian mempunyai kekuatan mekanikal yang cukup tinggi (disebabkan oleh substrat) dan ciri kualiti yang disebutkan di atas mika.

Jalur mika dan komposisi impregnating berdasarkan resin epoksi dan poliester digunakan untuk membuat penebat termoset, yang tidak lembut apabila dipanaskan, mengekalkan kekuatan mekanikal dan elektrik yang tinggi. Jenis penebat termoset yang digunakan di negara kita dipanggil "mika", "monolit", "monotherm", dll. Penebat termoset digunakan dalam belitan stator turbo besar dan penjana hidro, motor dan pemampas segerak dengan voltan nominal sehingga 36 kV.

Penebat plastik pada skala industri digunakan dalam kabel kuasa untuk voltan sehingga 220 kV dan dalam kabel impuls. Bahan dielektrik utama dalam kes ini ialah polietilena ketumpatan rendah dan tinggi. Yang terakhir ini mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik tetapi kurang boleh dimesin kerana suhu pelembutannya yang lebih tinggi.

Penebat plastik dalam kabel diapit di antara perisai semikonduktor yang diperbuat daripada polietilena berisi karbon. Skrin pada wayar pembawa arus, penebat polietilena dan perisai luar digunakan dengan penyemperitan (penyemperitan). Sesetengah jenis kabel impuls menggunakan interlayer pita fluoroplastik. Dalam sesetengah kes, polivinil klorida digunakan untuk sarung kabel pelindung.

Penebat gas

Ia digunakan untuk melakukan penebat gas dalam struktur voltan tinggi Gas SF6 atau sulfur heksafluorida… Ia adalah gas tidak berwarna dan tidak berbau kira-kira lima kali lebih berat daripada udara.Ia mempunyai kekuatan yang paling besar berbanding dengan gas lengai seperti nitrogen dan karbon dioksida.

Gas SF6 tulen tidak berbahaya, tidak aktif secara kimia, telah meningkatkan keupayaan pelesapan haba dan merupakan medium penindasan arka yang sangat baik; tidak membakar atau mengekalkan pembakaran. Kekuatan dielektrik gas SF6 dalam keadaan normal adalah lebih kurang 2.5 kali ganda daripada udara.

Kekuatan dielektrik gas SF6 yang tinggi dijelaskan oleh fakta bahawa molekulnya mudah mengikat elektron, membentuk ion negatif yang stabil. Oleh itu, proses pendaraban elektron dalam medan elektrik yang kuat, yang merupakan asas untuk pembangunan nyahcas elektrik, menjadi sukar.

Apabila tekanan meningkat, kekuatan dielektrik gas SF6 meningkat hampir berkadar dengan tekanan dan boleh lebih tinggi daripada cecair dan beberapa dielektrik pepejal. Tekanan operasi tertinggi dan oleh itu tahap kekuatan dielektrik tertinggi SF6 dalam struktur penebat dihadkan oleh kemungkinan pencairan SF6 pada suhu rendah, contohnya, suhu pencairan SF6 pada tekanan 0.3 MPa ialah -45 ° C . dan pada 0.5 MPa ia adalah -30 ° C. Suhu sedemikian untuk peralatan luar yang dimatikan agak mungkin berlaku pada musim sejuk di banyak bahagian negara.

Struktur sokongan penebat yang diperbuat daripada penebat epoksi tuang digunakan untuk mengamankan bahagian hidup dalam kombinasi dengan gas SF6.

Gas SF6 digunakan dalam pemutus litar, kabel dan alat suis tertutup rapat (GRU) untuk voltan 110 kV dan ke atas dan merupakan bahan penebat yang sangat menjanjikan.

Pada suhu melebihi 3000 ° C, penguraian gas SF6 boleh bermula dengan pembebasan atom fluorin bebas.Bahan toksik gas terbentuk. Kebarangkalian kejadiannya wujud untuk beberapa jenis suis yang direka untuk memutuskan arus litar pintas yang besar. Memandangkan suis dimeterai secara hermetik, pelepasan gas beracun tidak berbahaya kepada kakitangan operasi dan alam sekitar, tetapi langkah berjaga-jaga khas mesti diambil semasa membaiki dan membuka suis.