Электроснабжение. Изоляция и перенапряжения (стр. 7 )

3. Повторить аналогичные измерения на других изоляторах гирлянды, фиксируя напряжения, при которых возникает разряд в разряднике.

4. Измерить с помощью «жужжащей» штанги распределение напряжения по гирлянде изоляторов с одним «пробитым» изолятором. Пробитый изолятор моделируется с помощью проводника, перемыкающего тарелку изоляторов.

5. Измерить распределение напряжения по гирлянде изоляторов при наличии защитной арматуры.

6. Измерить с помощью штанги распределение напряжения по изоляторам колонки, перемыкая вилкой штанги по два диска.

7. Рассчитать, используя приведенные выше формулы, части напряжения (от всего приложенного к гирлянде) на каждом изоляторе а1, а2, …аn исследованной гирлянды.

Содержание отчета

1.  Представить схему испытательной установки с описанием основных функциональных элементов. Привести расчет и таблицы с полученными в работе значениями напряжений и коэффициентов а.

2.  На одном рисунке изобразить три графика зависимостей распределений напряжений от числа изоляторов в гирлянде: , где n – номер изолятора начиная от провода.

3.  На отдельном рисунке представить зависимость для колонки изоляторов.

4.  Дать анализ полученных результатов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  Объяснить, чем вызвана неравномерность распределения напряжения по гирлянде подвесных изоляторов.

2.  Как влияет собственная емкость изоляторов гирлянды на распределение напряжения?

3.  Каково назначение и принцип действия защитной арматуры, применяемой на гирляндах и колонках изоляторов?

4.  Объяснить, как устроен подвесной тарельчатый изолятор.

5.  С какой целью поверхность изоляторов покрывается глазурью?

6.  Какие типы линейных и опорных изоляторов применяются в электроснабжении?

7.  Как изменяется распределение напряжения по гирлянде подвесных изоляторов, если один из изоляторов гирлянды пробит? Какие последствия будут иметь место в этом случае?

8.  Объяснить конструкцию «жужжащей» штанги и правила пользования ею.

9.  Какие виды и условия испытаний используются для контроля линейных изоляторов?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учебник для вузов / , , ; Под общ. ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1986. – С. 46-56, 83-89, 93-100, 175-178.

2. Техника высоких напряжений / Под ред. . – М.: Энергия, 1976. – С. 86-103.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КАБЕЛЯ

С ВЯЗКОЙ ПРОПИТКОЙ

Цель работы – ознакомиться с методикой профилактических испытаний кабеля с вязкой пропиткой.

Теоретические сведения

В силовых кабелях высокого напряжения до настоящего времени (вследствие меньшей стоимости) широко применяется бумажная изоляция с пропиткой маслоканифольным компаундом или минеральным (кабельным) маслом. Маслоканифольный состав применяется обычно в кабелях до 35 кВ включительно. Добавление канифоли в минеральное масло приводит к существенному увеличению вязкости пропитывающего состава, благодаря чему пропиточная масса не вытекает через концевые разделки кабеля. Кроме того, присутствие канифоли увеличивает стойкость масла против окисления. Процентное содержание канифоли в компаунде зависит от сорта минерального масла и лежит в пределах 15-30%, выбирается с учетом обеспечения требуемой вязкости и минимума tgδ изоляции в области рабочих температур.

Изоляция кабелей выполняется из лент кабельной бумаги толщиной от 14 до 120 мкм. Более тонкая бумага используется в кабелях высших классов напряжения. Применяются ленты шириной от 10 до 35 мм. Ленты в слое накладываются с зазором 1,5-3,5 мм, что обеспечивает необходимую гибкость изоляции. Каждый последующий слой накладывается со сдвигом на 1/3 ширины ленты. Масляные каналы в зазорах между лентами являются слабым местом изоляции, поэтому при намотке необходимо обеспечить практическое отсутствие совпадения зазоров в двух соседних слоях.

Однако в кабелях с вязкой пропиткой в процессе эксплуатации возникают пустоты вследствие неизбежных многократных циклов нагрева и охлаждения («тепловое дыхание»). При нагреве кабеля наиболее сильно расширяется маслоканифольный компаунд, и это приводит к «распиранию» оболочки. Оболочки рассматриваемых кабелей выполняются обычно из свинца или алюминия (более дешевого материала), т. е. материалов невысокой механической прочности. При последующем остывании кабеля вследствие остаточной деформации оболочки в изоляции образуются разрыхленные места с пониженным содержанием пропитывающего состава – пустоты. В них могут возникать частичные разряды, разрушающие изоляцию. Этот фактор существенно ограничивает допустимую рабочую напряженность. Поэтому в кабелях с номинальным напряжением 110 кВ и выше осуществляется ряд дополнительных мероприятий, препятствующих возникновению частичных разрядов в изоляции.

Конструкция трехжильного кабеля с вязкой пропиткой показана на рис. 5.1.

Р и с. 5.1. Трехжильный кабель с вязкой пропиткой:

1 – токопроводящая жила, 2 – фазная изоляция, 3 – поясная изоляция, 4 – джутовый наполнитель, 5 – оболочка, 6 – подушка под броней из пряжи, пропитанной битумом, 7 – броня из стальных лент, 8 – наружный защитный покров

При эксплуатации кабеля его изоляция подвергается воздействию рабочего напряжения, коммутационных перенапряжений и – в случае электрической связи с воздушными линиями – импульсных перенапряжений. Уровни изоляции кабелей задаются их испытательными напряжениями.

При типовых и контрольных испытаниях электрическая прочность образцов кабеля проверяется приложением переменного, постоянного и импульсного напряжения. В объем заводских испытаний кабелей входит также измерение сопротивления изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь, в частности, кривой ионизации [кривой ].

Методика и нормы испытаний кабелей даны в [7, с. 145]. Конкретные сроки испытаний и измерений параметров электрооборудования электроустановок при капитальном ремонте – К, при текущем ремонте – Т, при межремонтных испытаниях и измерениях, т. е. при профилактических испытаниях, выполняемых для оценки состояния оборудования и не связанных с выводом электрооборудования в ремонт – М определяет технический руководитель Потребителя. Сроки определяются на основе [7] с учетом рекомендаций заводских инструкций, состояния электроустановок и местных условий.

Профилактические испытания кабелей ставят своей целью выявление дефектных мест и их устранение при ремонте кабельных линий. Особенно это касается кабелей с вязкой пропиткой, в которых срок развития дефектов может составлять 1-1,5 года.

Определяемые характеристики

Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции силовых кабелей на напряжение до 1000 В должно быть не ниже 0,5 Мом. У силовых кабелей напряжением выше 1000 В сопротивление не нормируется. Измерение проводится мегомметром на напряжение 2500 В в течение 1 мин.

Испытание изоляции кабелей повышенным выпрямленным напряжением

Профилактические испытания проводятся путем приложения повышенного постоянного напряжения. Выбор постоянного, а не переменного испытательного напряжения обусловлен двумя обстоятельствами. При воздействии постоянного напряжения в кабельной изоляции не возникают остаточные повреждения в виде обугливания или подсыхания, даже если приложенное напряжение близко к пробивному. Другим преимуществом постоянного напряжения является возможность применения маломощного испытательного оборудования, поскольку при большой электрической емкости кабеля испытание на переменном напряжении требует испытательных трансформаторов большой мощности.

Величины выпрямленных испытательных напряжений приведены в табл. 5.1. Обычно они в 3-5 раз превышают номинальное напряжение линии.

Таблица 5.1

Номинальное напряжение, кВ	0,66	1	2	3	6	10	20	35
Кабели с бумажной изоляцией	2,5	2,5	10-17	15-25	36	60	100	175

При испытании кабеля выпрямленным напряжением измеряются токи утечки. Величина тока в процессе испытания обычно не меняется. При наличии дефекта ток в процессе испытания начинает непрерывно возрастать. В этом случае время испытания следует увеличить до стабилизации тока или до выявления дефекта изоляции, но оно не должно превышать 15 минут. Приборы для измерения токов утечки входят в состав комплексной установки для проведения испытаний. Токи утечки и коэффициенты несимметрии для силовых кабелей представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Кабели на напряжение, кВ	Испытательное напряжение	Допустимое значение тока утечки, мА	Допустимое значение коэффициента несимметрии, (Imax, Imin)
6	36	0,2	2
10	45	0,3	2
	50	0,5	3
	60	0,5	3

По отношению токов утечки в разных жилах испытанного кабеля определяется максимальный коэффициент асимметрии. Для «здоровой» изоляции кабеля этот коэффициент близок к единице. Увеличение коэффициента асимметрии до 2 и более указывает на наличие дефектов в изоляции. Представление о состоянии изоляции может также дать сопоставление величин токов утечки, полученных при испытаниях, с результатами предыдущих испытаний, а также с данными завода-изготовителя.