CC BY
25
^Ш !
=======^^^Ш 1
____________■
УДК 621.3.048
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОБОЯ В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРАХ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ФАРФОРА И ВЫСОКОПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Г. С. ФЕДОРОВ, А.В. ГОЛЕНИЩЕВ-КУТУЗОВ Казанский государственный энергетический университет
Описаны принципы возникновения частичных разрядов (ЧР) в фарфоровых и высокополимерных изоляторах. Рассмотрено влияние ЧР на дальнейшее разрушение изоляторов.
С помощью созданного экспериментального стенда, позволяющего выполнять сбор и обработку информации о параметрах частичных разрядов (ЧР), установлены механизмы возникновения ЧР в фарфоре и полимерных материалах. Экспериментальный стенд позволяет с помощью индукционных, электромагнитных и акустических датчиков фиксировать такие параметры ЧР как интенсивность (кажущийся разряд), частоту повторения сигналов ЧР за каждый период (фазу) переменного напряжения, накапливать эти параметры в течение многих периодов, отображать форму сигналов ЧР на цифровом осциллографе Tektronix TDS 1002 и вносить в компьютер для запоминания и последующей обработки.
В результате экспериментов при приложении регулируемого по амплитуде переменного напряжения в пределах до 70 кВ от источника напряжения УДК-70 было установлено, что ЧР в изоляторах из электротехнического фарфора возникают за счет тех или иных дефектов в основном по поверхности фарфора, а в высокополимерных изоляторах - не только по поверхности, но и на различных дефектах внутри полимера (пузырьки неоднородности химической структуры и другие внутренние дефекты). Кроме того, частичные разряды могут возникать на границах раздела металлических электродов с телом диэлектрика в реальных изоляторах, находящихся под напряжением, вследствие плохого контакта или загрязнения. На примере исследованных образцов фарфоровых изоляторов типа ОСИ и полимерных изоляторов типа ЛК было также установлено, что в фарфоровых образцах частичные разряды практически не создают новые дефекты и не увеличивают размеры уже существующих дефектов, т.е. не влияют на дальнейший срок нормальной эксплуатации изолятора. В то же время в полимерных образцах частичные разряды сами вызывают процесс старения и деградации. Следовательно, процесс старения полимера под действием частичных разрядов является одним из главных факторов, влияющих на продолжительность рабочего состояния изолятора.
На электрическую прочность изоляторов с неоднородной структурой большое влияние оказывает влажность и другие дефекты, приводящие к местному повышению напряженности электрического поля по сравнению с напряженностью поля в основном объеме материала.
© Г. С. Федоров, А. В. Голенищев-Кутузов Проблемы энергетики, 2006, № 5-6
Поскольку электрический пробой в полимерных материалах, в отличие от фарфора, в основном происходит с образованием ветвистой структуры (дендритов), то важной задачей является контроль за временным развитием дендрита по характеристикам частичных разрядов. Были изучены периоды повторения частичных разрядов в полиэтилене относительно фаз приложенного переменного напряжения. Была сделана попытка связать периоды повторения частичных разрядов со стадиями роста дендрита. Первые закономерности в развитии дендрита по характеру частичных разрядов уже установлены, но необходимо продолжение исследований в этом направлении, что позволит создать более строгую модель развития пробоя в полимерных материалах.
В результате исследований было установлено, что одной из главных причин возникновения интенсивных частичных разрядов и самого электрического пробоя является присутствие в переменном напряжении второй и более высших гармоник, которые искажают форму высокого напряжения. Это искажение приводит к значительному увеличению перенапряжения в положительной и отрицательной полуволнах. Поэтому при контроле рабочего состояния изоляторов необходимо учитывать не только величину амплитуды фазного напряжения, но и наличие высших гармоник.
На основе проведенных экспериментов был определен необходимый набор критических значений таких параметров ЧР, как начало возникновения ЧР, их интенсивности и частота повторения в зависимости от фазы переменного напряжения, который позволяет производить разработку опорных фарфоровых изоляторов по степени пригодности для дальнейшей эксплуатации.
Summary
Described concepts of partial discharges genesis (PD) in porcelain isolators and high-polymeric isolators. Reviewed influence of PD on further isolators destruction.
Литература
1. M. Hikita et.al. Measurements of Partial Discharges by Computer and Analysis of Partial Discharge Distribution by the Monte Carlo Method // IEEE Trans on Elec. Insul.,vol.25, 1990. - 453-467 pp.
2. R. J. Van Brunt et.al. Importance of Unraveling Memory Propagation Effects in Interpreting Data on Partial Discharge Statistics // IEEE Trans on Elec. Insul.,vol.28, 1993. - 905-916 pp.
3. ГОСТ 20074-83. Электрооборудование установок. Методы измерения частичных разрядов.
4. Захаров А. А., Голенищев-Кутузов А. В., Федоров Г. С. Оптимальная форма представления параметров частичных разрядов в виде двух или трехмерных амплитудно-фазовых диаграмм // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2005. - №11-12. - С. 87-90.
Поступила 27.04.2006
© Проблемы энергетики, 2006, № 5-6
