Isolatie van elektrische installaties

Isolatie van elektrische installaties is onderverdeeld in extern en intern.

Voor externe isolatie omvatten hoogspanningsinstallaties isolerende openingen tussen de elektroden (draden hoogspanningslijnen (hoogspanningslijnen), timing banden (RU), externe onder spanning staande delen elektrische apparaten etc.), waarin de rol van de belangrijkste diëlektrisch voert atmosferische lucht uit. Geïsoleerde elektroden bevinden zich op bepaalde afstanden van elkaar en van de grond (of geaarde delen van elektrische installaties) en worden met behulp van isolatoren in een bepaalde positie gefixeerd.

Interne isolatie omvat isolatie van wikkelingen van transformatoren en elektrische machines, isolatie van kabels, condensatoren, verdichte isolatie van bussen, isolatie tussen de contacten van de schakelaar in de uit-stand, d.w.z. isolatie, hermetisch afgesloten van de omgeving door een omhulsel, omhulsel, tank, etc. De interne isolatie is meestal een combinatie van verschillende diëlektrica (vloeibaar en vast, gasvormig en vast).

Een belangrijk kenmerk van externe isolatie is het vermogen om de elektrische sterkte te herstellen nadat de oorzaak van de schade is weggenomen. De diëlektrische sterkte van de buitenste isolatie hangt echter af van de atmosferische omstandigheden: druk, temperatuur en vochtigheid. De diëlektrische sterkte van externe isolatoren wordt ook beïnvloed door oppervlakteverontreiniging en neerslag.

De eigenaardigheid van de interne isolatie van elektrische apparatuur is veroudering, d.w.z. verslechtering van elektrische eigenschappen tijdens bedrijf. Diëlektrische verliezen verwarmen de isolatie. Overmatige verwarming van de isolatie kan optreden, wat leidt tot thermische afbraak. Onder invloed van in gasinsluitingen optredende deelontladingen wordt de isolatie vernietigd en verontreinigd met ontledingsproducten.

Uitval van vaste en samengestelde isolatie — een onomkeerbaar fenomeen dat leidt tot schade aan elektrische apparatuur. Vloeistof- en interne gasisolatie is zelfherstellend, maar de eigenschappen gaan achteruit. Het is noodzakelijk om tijdens de werking constant de toestand van de interne isolatie te controleren om de defecten die zich daarin ontwikkelen te identificeren en om noodschade aan elektrische apparatuur te voorkomen.

Externe isolatie van elektrische installaties

Onder normale atmosferische omstandigheden is de diëlektrische sterkte van luchtspleten relatief laag (in een uniform veld met interelektrode-afstanden van ongeveer 1 cm ≤ 30 kV / cm). In de meeste isolatieconstructies, wanneer hoogspanning wordt toegepast, zeer inhomogeen elektrisch veld… De elektrische sterkte in dergelijke velden op een afstand tussen de elektroden van 1-2 m is ongeveer 5 kV / cm, en op afstanden van 10-20 m neemt deze af tot 2,5-1,5 kV / cm.In dit opzicht nemen de afmetingen van bovengrondse transmissielijnen en schakelapparatuur snel toe naarmate de nominale spanning toeneemt.

De opportuniteit van het gebruik van de diëlektrische eigenschappen van lucht in energiecentrales met verschillende spanningsklassen wordt verklaard door de lagere kosten en relatieve eenvoud van het creëren van isolatie, evenals het vermogen van luchtisolatie om de diëlektrische sterkte volledig te herstellen na het wegnemen van de oorzaak van de ontlading kloof falen.

Externe isolatie wordt gekenmerkt door de afhankelijkheid van de diëlektrische sterkte van de weersomstandigheden (druk p, temperatuur T, absolute vochtigheid H van de lucht, type en intensiteit van neerslag), evenals van de toestand van de oppervlakken van de isolatoren, d.w.z. hoeveelheid en eigenschappen van onzuiverheden erop. In dit opzicht worden de luchtspleten zo gekozen dat ze de vereiste diëlektrische sterkte hebben onder ongunstige combinaties van druk, temperatuur en vochtigheid.

De elektrische sterkte op de isolatoren van de buiteninstallatie wordt gemeten onder omstandigheden die overeenkomen met verschillende mechanismen van ontladingsprocessen, namelijk wanneer de oppervlakken isolatoren schoon en droog, schoon en nat met regen, vuil en vochtig. Ontlaadspanningen die onder de gespecificeerde omstandigheden worden gemeten, worden respectievelijk droge ontlading, natte ontlading en vuil of vochtontladingsspanningen genoemd.

Het belangrijkste diëlektricum van de externe isolatie is atmosferische lucht - het is niet onderhevig aan veroudering, d.w.z. ongeacht de spanningen die op de isolatie inwerken en de bedrijfsmodi van de apparatuur, blijven de gemiddelde kenmerken in de loop van de tijd ongewijzigd.

Regulering van elektrische velden in externe isolatie

Bij sterk inhomogene velden in de uitwendige isolatie is corona-ontlading mogelijk bij elektroden met een kleine kromtestraal. Het verschijnen van de corona veroorzaakt extra energieverliezen en intense radiostoring. In dit opzicht zijn maatregelen om de mate van inhomogeniteit van elektrische velden te verminderen van groot belang, die het mogelijk maken om de mogelijkheid van coronavorming te beperken, evenals om de ontladingsspanningen van de externe isolatie iets te verhogen.

Regeling van de elektrische velden in de buitenste isolatie wordt uitgevoerd met behulp van schermen op de versterking van de isolatoren, die de kromtestraal van de elektroden vergroten, waardoor de ontladingsspanningen van de luchtspleten toenemen. Gesplitste geleiders worden gebruikt op bovengrondse transmissielijnen van hoogspanningsklassen.

Interne isolatie van elektrische installaties

Interne isolatie verwijst naar delen van een isolerende structuur waarin het isolerende medium een ​​vloeibaar, vast of gasvormig diëlektricum is, of combinaties daarvan, die geen direct contact hebben met atmosferische lucht.

De wenselijkheid of noodzaak om interne isolatie te gebruiken in plaats van de lucht om ons heen is te wijten aan een aantal redenen. Ten eerste hebben de interne isolatiematerialen een aanzienlijk hogere elektrische sterkte (5-10 keer of meer), wat de isolatieafstanden tussen de draden sterk kan verkleinen en de omvang van de apparatuur kan verkleinen. Dit is belangrijk vanuit economisch oogpunt. Ten tweede vervullen de afzonderlijke elementen van de interne isolatie de functie van mechanische bevestiging van draden; vloeibare diëlektrica verbeteren in sommige gevallen de koelomstandigheden van de gehele constructie aanzienlijk.

Interne isolatie-elementen in hoogspanningsconstructies worden tijdens bedrijf blootgesteld aan sterke elektrische, thermische en mechanische belastingen. Onder invloed van deze invloeden gaan de diëlektrische eigenschappen van de isolatie achteruit, "veroudert" de isolatie en verliest zijn diëlektrische sterkte.

Mechanische belastingen zijn gevaarlijk voor de interne isolatie, omdat er microscheurtjes kunnen ontstaan ​​in de vaste diëlektrica waaruit deze bestaat, waar dan, onder invloed van een sterk elektrisch veld, gedeeltelijke ontladingen zullen optreden en de veroudering van de isolatie zal versnellen.

Een bijzondere vorm van externe invloed op de interne isolatie wordt veroorzaakt door de contacten met de omgeving en de mogelijkheid van vervuiling en vocht van de isolatie bij het doorbreken van de hermeticiteit van de installatie. Het bevochtigen van de isolatie leidt tot een sterke afname van de lekweerstand en een toename van diëlektrische verliezen.

De binnenisolatie moet een hogere diëlektrische sterkte hebben dan de buitenisolatie, d.w.z. een niveau waarbij doorslag gedurende de gehele levensduur volledig is uitgesloten.

De onomkeerbaarheid van interne isolatieschade bemoeilijkt de accumulatie van experimentele gegevens voor nieuwe soorten interne isolatie en voor nieuw ontwikkelde grote isolatiestructuren van hoog- en ultrahoogspanningsapparatuur aanzienlijk. Elk stuk grote, dure isolatie kan immers maar één keer op falen worden getest.

Diëlektrische materialen moeten ook:

• goede technologische eigenschappen hebben, d.w.z. moet geschikt zijn voor high-throughput interne isolatieprocessen;

• voldoen aan milieueisen, d.w.z.ze mogen tijdens het gebruik geen giftige producten bevatten of vormen, en nadat de volledige hulpbron is opgebruikt, moeten ze worden verwerkt of vernietigd zonder het milieu te vervuilen;

• niet schaars te zijn en een zodanige prijs te hebben dat de isolatiestructuur economisch haalbaar is.

In sommige gevallen kunnen andere vereisten aan de bovenstaande vereisten worden toegevoegd vanwege de specifieke kenmerken van een bepaald type apparatuur. Materialen voor vermogenscondensatoren moeten bijvoorbeeld een verhoogde diëlektrische constante hebben, materialen voor schakelkamers - hoge weerstand tegen thermische schokken en elektrische bogen.

Jarenlange praktijk in het creëren en exploiteren van diverse hoogspanningsapparatuur laat zien dat in veel gevallen het beste aan het geheel van eisen kan worden voldaan wanneer een combinatie van verschillende materialen wordt gebruikt in de samenstelling van de interne isolatie, die elkaar aanvullen en iets verschillende functies vervullen.

Aldus zorgen alleen vaste diëlektrische materialen voor de mechanische sterkte van de isolerende structuur. Ze hebben meestal de hoogste diëlektrische sterkte. Onderdelen gemaakt van een massief diëlektricum met hoge mechanische sterkte kunnen fungeren als een mechanisch anker voor draden.

Gebruik vloeibare diëlektrica maakt het in sommige gevallen mogelijk om de koelomstandigheden aanzienlijk te verbeteren vanwege de natuurlijke of geforceerde circulatie van de isolatievloeistof.