- •«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
- •В. Ф. Важов, В. А. Лавринович
- •ВЫСОКИХ
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Разряды в газах, жидкостях и твердых диэлектриках
- •1.1. Конфигурация электрических полей
- •1.2. Ионизационные процессы в газе
- •1.3. Виды ионизации
- •1.4. Лавина электронов
- •1.5. Условие самостоятельности разряда
- •1.6. Образование стримера
- •1.7. Закон Пашена
- •1.8. Разряд в неоднородных полях
- •1.9. Эффект полярности
- •1.10. Барьерный эффект
- •1.12. Коронный разряд
- •1.13. Потери энергии при коронировании
- •1.14. Разряд в воздухе вдоль поверхности изоляторов
- •Разряд вдоль проводящей и загрязненной поверхности изолятора
- •1.15. Пробой жидких диэлектриков
- •1.15.1. Влияние влаги и микропримесей
- •1.15.2. Влияние давления
- •1.15.3. Влияние температуры
- •1.15.4. Влияние времени воздействия напряжения
- •1.15.6. Барьерный эффект
- •1.16. Пробой твердой изоляции
- •Частичные разряды
- •2. Высоковольтная изоляция
- •2.1. Высоковольтные изоляторы
- •2.1.1. Линейные изоляторы
- •2.1.2. Станционно-аппаратные изоляторы
- •2.2. Изоляция высоковольтных конденсаторов
- •2.3. Изоляция трансформаторов
- •2.4. Изоляция кабелей
- •2.5. Изоляция электрических машин
- •2.6. Профилактика изоляции
- •2.6.1. Задачи и цели профилактики
- •2.6.2. Измерение сопротивления изоляции (токов утечки)
- •2.6.4. Методы обнаружения частичных разрядов
- •2.6.6. Контроль влажности изоляции
- •2.6.7. Испытание повышенным напряжением
- •3. Высоковольтное испытательное оборудование и измерения
- •3.1. Установки для получения высоких переменных напряжений
- •3.2. Установки для получения высоких постоянных напряжений
- •Каскадный генератор постоянного тока
- •3.3. Импульсные испытательные установки
- •Генератор импульсных токов
- •3.4. Измерение высоких напряжений
- •3.4.1. Шаровые разрядники
- •3.4.2. Электростатические вольтметры
- •3.4.3. Делители напряжения
- •3.4.3.1. Омический делитель
- •3.4.3.2. Емкостный делитель
- •3.4.3.3. Смешанный делитель напряжения
- •4. Перенапряжения и защита от них
- •4.1. Классификация перенапряжений
- •4.2. Внутренние перенапряжения
- •4.3. Грозозащита воздушных линий электропередач и подстанций
- •4.3.1. Защита от прямых ударов молнии
- •4.3.2. Зона защиты стержневого молниеотвода
- •4.3.3. Зона защиты тросового молниеотвода
- •4.3.3. Грозоупорность объектов
- •4.4. Средства защиты от перенапряжений
- •4.5. Волновые процессы в линиях
- •4.5.1. Преломление и отражение волн в узловых точках
- •4.5.2. Перенапряжения при несимметричном отключении фаз
- •4.6. Волновые процессы в обмотках трансформаторов
- •4.6.2. Установившийся режим (или принужденный режим)
- •4.6.3. Переходный процесс
- •4.6.4.1. Звезда с заземленной нейтралью
- •4.6.4.2. Звезда с изолированной нейтралью
- •4.6.4.3. Соединение обмоток треугольником
- •4.7.1. Отключение ненагруженных ВЛ
- •4.7.2. Отключение батарей конденсаторов
- •4.7.3. Дугогасящие аппараты
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Вопросы для самоподготовки
- •Контрольные вопросы и задания по разделу 1
- •Контрольные вопросы и задания по разделу 2
- •Контрольные вопросы и задания по разделу 3
- •Контрольные вопросы и задания по разделу 4
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Периодичность испытаний кабелей в процессе эксплуатации
- •П2.4. Воздушные линии электропередачи
- •Измерение сопротивления изоляторов
- •Измерение распределения напряжения по изоляторам
- •П2.5. Электродвигатели переменного тока
- •Испытания электродвигателей при полной смене всыпных обмоток
- •Приложение 3
- •Библиографический список приложения
|
|
|
|
Приложение 1 |
|
|
|
|
|
||||
Uпр. max., |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 - воздух |
|
|
|
|
|
|||
20 |
|
|
|
|
2 - водород (Н2) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
10 |
|
|
|
|
3 - аргон (Ar) |
|
|
|
2 |
|
|||
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PS |
|
0,2 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
500 |
103 |
||
0,1 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм рт.ст.·см |
Рис. П1. Кривые Пашена для воздуха, водорода и аргона
В приложении 1, табл. П.1.1, приведены основные электрические характеристики некоторых газов при нормальных условиях. Видно, что существуют газы, у которых электрическая прочность выше, чем у воздуха, в шесть и более раз. Это, как правило, электроотрицательные газы. Наиболее широкое распространение в энергетике получил элегаз.
129
Таблица П1.1
Электрические характеристики газов при температуре +20 °С и давлении 760 мм рт. ст. (101326 Па)
Диэлек- |
Епр, |
|
Ткип, |
|
Химиче- |
Лите- |
|
ε |
Свойство |
ский со- |
|||||
трик |
кВ/см |
|
°С |
|
став |
ратура |
|
|
|
|
|
|
|
||
Воздух |
30 |
1,00059 |
-194,0 |
Электроот- |
N2, O2, Ar, |
[3, 4] |
|
|
|
|
|
рицательный |
CO2, H2 |
|
|
Азот |
29 |
1,00058 |
-195,8 |
Электроот- |
N2 |
[3, 4] |
|
рицательный |
|||||||
|
|
|
|
Электропо- |
|
|
|
Аргон |
7,0 |
1,00056 |
-186,0 |
ложитель- |
Ar |
[3, 5] |
|
|
|
|
|
ный |
|
|
|
|
|
|
|
Электропо- |
|
|
|
Водород |
18 |
1,00027 |
-252,8 |
ложитель- |
H2 |
[3, 4] |
|
|
|
|
|
ный |
|
|
|
Углекис- |
|
|
|
Электропо- |
|
[3, 4] |
|
27 |
1, 00096 |
-78,5 |
ложитель- |
CO2 |
|||
лый газ |
|||||||
|
|
|
ный |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Элегаз |
|
|
|
Электроот- |
|
|
|
(гексаф- |
72 |
1,00191 |
-63,8 |
SF6 |
[3, 4] |
||
торид |
рицательный |
||||||
серы) |
|
|
|
|
|
|
|
Фреон- |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
Электроот- |
|
|
|
(трихлор |
90-132 |
1,0016 |
-24,1 |
CCl3F |
[3, 4] |
||
фторме- |
рицательный |
||||||
тан) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тетраф- |
189 |
1,0006 |
-127,9 |
Электроот- |
CCl4 |
[3, 4] |
|
торметан |
рицательный |
130
Таблица П1.2
Электрические характеристики жидких диэлектриков
|
|
Епр, |
|
|
Объемное |
Темпера- |
Лите- |
Диэлектрик |
кВ/см |
ε |
tgδ |
сопротивл. |
тура за- |
ратура |
|
(Uпр, |
(ρ), |
мерзания |
|
||||
|
|
|
|
(Tзам), |
|
||
|
|
кВ) |
|
|
ом·см |
|
|
|
|
|
|
°С |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансформатор- |
|
|
|
|
|
|
|
ное масло марки |
280 |
|
|
5·1010 |
|
|
|
ТАn |
|
2,3 |
0,215 |
-45 |
[3] |
||
ТУ 38-101-281- |
(70) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
80 |
|
|
|
|
|
|
|
Трансформатор- |
300 |
2,25 |
0,056 |
1011 |
|
|
|
ное масло марки |
-55 |
[3] |
|||||
Т-750 |
|
(75) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансформатор- |
|
|
|
|
|
|
|
ное масло марки |
320 |
2,2 |
0,004 |
1012 |
|
|
|
Тк |
|
-45 |
[3] |
||||
ТУ 38-401-358- |
(80) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
84 |
|
|
|
|
|
|
|
Конденсаторное |
|
2,1…2, |
|
1012 |
|
|
|
масло |
|
200 |
0,005 |
-45 |
[3, 4] |
||
ГОСТ 5775-68 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кабельное масло |
180 |
2,2 |
0,003 |
1011 |
-45 |
[3] |
|
МН-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Совол-10 |
|
220 |
4,3 |
0,03 |
1012 |
-6 |
[3] |
Трихлордифе- |
200 |
5,9 |
0,015 |
3·109 |
-18 |
[3] |
|
нил |
|
|
|
|
|
|
|
Кремнийоргани- |
|
2,6…2, |
|
2·1012 |
-65 |
[3] |
|
ческое |
масло |
(35) |
0,0002 |
||||
типа ПМС-10 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кремнийоргани- |
|
|
|
1011 |
|
|
|
ческое |
масло |
(45) |
2,4 |
0,0003 |
-70 |
[3] |
|
типа ПЭС-3 |
|
|
|
|
|
|
|
Фторуглеводо- |
|
|
|
|
|
|
|
родные жидко- |
(32) |
2,52 |
0,0002 |
1012 |
– |
[3] |
|
сти типа |
Хла- |
|
|
|
|
|
|
дон-12 |
|
|
|
|
|
|
|
Касторовое мас- |
150 |
4…4,5 |
0,01…0,03 |
– |
-15 |
[3, 4] |
|
ло |
|
|
|
|
|
|
|
131
Таблица П1.3
Электрические характеристики твердых диэлектриков
|
|
|
|
|
|
Рабо- |
Ли- |
|
|
|
|
|
|
чая |
тера- |
|
|
|
|
|
Объем- |
тем- |
тура |
|
|
|
|
|
пера- |
|
|
Диэлектрик |
Торго- |
Епр, |
ε |
tgδ |
ное со- |
тура |
|
вая |
кВ/см |
противл. |
(мак- |
|
|||
|
марка |
|
|
(ρ), |
си- |
|
|
|
|
|
|
|
ом·см |
маль- |
|
|
|
|
|
|
|
ная) |
|
|
|
|
|
|
|
(Tраб), |
|
|
|
|
|
|
|
°С |
|
Полиэтилен |
|
|
|
|
|
|
|
низкой плот- |
– |
450…550 |
2,2…2,3 |
0,0002 |
1015 |
90 |
[3] |
ности |
|
|
|
|
|
|
|
(ПЭНП) |
|
|
|
|
|
|
|
Полиэтилен |
|
|
|
|
|
|
|
высокой |
– |
450…550 |
2,2…2,4 |
0,0003 |
1015 |
90 |
[3] |
плотности |
|
|
|
|
|
|
|
(ПЭВП) |
|
|
|
|
|
|
|
Поливинил- |
вини- |
350…450 |
3,2 |
0,02 |
1013 |
|
|
хлорид |
90 |
[3] |
|||||
(ПВХ) |
пласт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Политетраф- |
фто- |
250…270 |
1,9…2,2 |
0,002 |
1015…101 |
|
|
торэтилен |
роплас |
8 |
до 260 |
[4] |
|||
(ПТФЭ) |
т |
|
|
|
|
|
|
Полиметил- |
|
|
|
1010…101 |
|
|
|
орг- |
150…250 |
3,6 |
0,06 |
– |
[3] |
||
метакрилат |
стекло |
1 |
|||||
(ПММК) |
|
|
|
|
|
|
|
Полистирол |
сти- |
|
|
|
1015 |
70 |
[3] |
роф- |
250 |
2,5…2,6 |
0,0002 |
||||
(ПС) |
лекс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лав- |
|
|
|
|
|
|
Полиэтилен- |
сан, |
1800 |
3,1…3,2 |
0,003 |
1015 |
|
|
терефталат |
май- |
120 |
[3] |
||||
(ПЭТФ) |
лар, |
|
|
|
|
|
|
|
дакрон |
|
|
|
|
|
|
132
Окончание табл. П1.3
|
|
|
|
|
|
|
Ра- |
Ли- |
|
|
|
|
|
|
|
бочая |
тера- |
|
|
|
|
|
|
|
тем- |
тура |
|
|
|
|
|
|
Объемное |
пера- |
|
|
|
Торго- |
Епр, |
|
|
сопро- |
тура |
|
Диэлектрик |
вая |
кВ/см |
ε |
tgδ |
тивл. (ρ), |
(мак- |
|
|
|
|
марка |
|
|
|
ом·см |
си- |
|
|
|
|
|
|
|
маль- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ная) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(Tраб), |
|
|
|
|
|
|
|
|
°С |
|
Полифор- |
- |
200…230 |
3,7 |
0,004 |
1012 |
105 |
[3] |
|
мальдегид |
|
|
|
|
|
|
|
|
Поли-ε- |
|
капрон |
220 |
5,0…14, |
0,06…0,1 |
1011 |
105 |
[3] |
капроамид |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
Эпоксидный |
|
|
|
|
|
|
|
|
заливочный |
– |
370 |
4,4 |
0,008 |
3,5·1013 |
|
|
|
компаунд |
– |
[3] |
||||||
(ЭЗК) |
типа |
|
|
|
|
|
|
|
КЭ-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Гетинакс |
- |
84 |
5,5 |
0,35 |
107 |
– |
[3] |
|
(тип 113) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Текстолит |
– |
50…100 |
5,0…6,0 |
0,3…0,05 |
106 |
105 |
[3] |
|
(тип 171) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Стеклотек- |
|
|
|
|
1010 |
130 |
[3] |
|
столит |
(тип |
– |
115 |
5,5 |
0,04 |
|||
221) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Резина |
типа |
– |
419 |
3,4 |
0,021 |
2,4·1013 |
– |
[3] |
РТИ-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фарфор |
|
|
|
|
|
3,1·1011 |
|
|
(Урализоля- |
– |
330 |
6,0…7,0 |
0,025 |
-70 |
[3] |
||
тор) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Эбонит |
|
– |
170…250 |
3,5 |
0,01 |
1015 |
– |
[2] |
Дельта- |
|
– |
80…160 |
7,0…8,0 |
0,06…0,1 |
1010…1012 |
– |
[2] |
древесина |
|
|
|
|
|
|
|
133