Изоляция силовых конденсаторов

Высоковольтные конденсаторы в энергетических установках при- меняются для компенсации реактивной мощности, для компенсации индуктивного сопротивления ЛЭП и высокочастотной обработки ЛЭП, для создания ГИН и ГИТ.

Энергия, запасенная в электрическом поле конденсатора, опре- деляется выражением

СU 2 ee E 2 V

W = = 0, (3.22)

2 2

где V – объем активной массы диэлектрика;

E = U d – напряженность поля в диэлектрике.

Поэтому массогабаритные показатели конденсатора будут опре- деляться в основном коэффициентом диэлектрической проницаемо- сти e и электрической прочностью диэлектрического материала.

Чем выше e и E доп, тем меньше габариты конденсатора, с теми же

значениями энергии W.

Для изготовления конденсаторов в настоящее время применяется БМИ, которая состоит из конденсаторной бумаги, пропитанной жид- кими диэлектриками, и полимерной пленки. Пленка вкладывается ме- жду слоями бумаги или в виде покрытия наносится на фольгу. Исполь- зуется бумага марок КОН, МКОН, ЭМКОН толщиной 4–30 мкм,

плотностью 1200 кг/м3, tg d = 0,0012-0,0026. Из полимерных пленок

используют полипропиленовую пленку (e = 2,25,

tg d = (2-3)×10-4)

для конденсаторов промышленной частоты и полиэтилентерофта- латную (лавсановую) пленку для импульсных конденсаторов (e = 3,2, tgd = (3-4)×10-4), а также поливинилденфторидную пленку (e =10-12, tg d = (12-22)×10-4). Полимерные пленки обладают более высокой

прочностью

E пр = 60-80 кВ/мм

и термостойкостью (t плав = 170 °С)

и механической прочностью. Бумага в комбинированной бумажно- пленочной изоляции обеспечивает хорошую пропитку.

В качестве пропитывающих материалов используют конденса- торное (нефтяное) масло, хлордефинилы, дибутилфталат, касторо- вое масло (в импульсных конденсаторах). Хлордефинилы токсичны и требуют тщательной герметизации, хотя обладают высокими зна-

чениями

e r, стойки к ЧР и разложению. В качестве электродов ис-

пользуют алюминиевую фольгу толщиной 7–12 мкм. В некоторых низковольтных конденсаторах используют слой металла из цинка или алюминия, нанесенный на поверхность бумаги или пленки. Та- кие конденсаторы обладают самовосстанавливающимися свойства- ми: в месте пробоя происходит разрушение металлического слоя (выгорание), при этом несколько уменьшается емкость.

Технология изготовления включает следующие операции: на- мотку на специальных станках на оправку или цилиндрический каркас, снятие и опрессовку, пропитку под вакуумом и герметиза- цию. Намотка выполняется со скрытой или выступающей фольгой. При выступающей фольге обеспечивается лучший теплоотвод и уменьшается индуктивность. Со слепой фольгой выполняются кон- денсаторы на высокие напряжения.

Конденсатор обычно собирается из секций (рис. 3.27), соединен- ных перемычками в параллельную, последовательную или комби- нированные схемы. Секции могут иметь несколько подсекций, со- единенных последовательно. После опрессовки секция помещается в бак, вакуумируется, пропитывается и герметизируется. Каждая секция имеет свой плавкий предохранитель.

Рис. 3.27. Рулонная секция

Кратковременная электрическая прочность изоляции конденса- тора определяется в основном прочностью твердой изоляции. В процессе изготовления изоляции в пленку или бумагу попадают частицы металла, их окислы и соли. Вследствие малой толщины бумаги образуются токопроводящие включения (ТПВ) со сравни- тельно малым сопротивлением (около 200 кОм). Число таких вклю- чений на квадратный метр может достигать 40–100 шт. Пробой изо- ляции происходит в местах этих включений в области равномерно- го поля. Пробивная напряженность изоляции конденсатора опреде- ляется по выражению

E пр = E б (n -1) n, (3.23)

где E б – пробивная напряженность листа бумаги при отсутствии ТПВ;

n – число листов в слое.

Зависимость пробивной напряженности ляции представлена на рис. 3.26.

E пр

от толщины d изо-

Рис. 3.26. Электрическая прочность изоляции секции:

1 – бумажно-пленочная изоляция; 2 – бумажная изоляция

Частичные разряды в изоляции конденсаторов возникают в жид- ких диэлектриках, т. к. при разложении масла образуются газовые включения. В изоляции конденсаторов высокого переменного на- пряжения ЧР возникают на краю электродов. Переход ЧР в крити- ческие связан с появлением скользящих разрядов на краю фольги,

либо с возникновением в толще изоляции газовых включений, что наиболее характерно для изоляции, пропитанной нефтяным маслом. Длительная электрическая прочность в основном определяется развитием ЧР и повышением температуры (тепловое старение). Процесс старения в значительной степени зависит от типа жидкого диэлектрика. Для нефтяного масла процесс старения в основном определяется интенсивностью появления газовых пузырьков, после чего сильно снижается напряжение возникновении ЧР. Для конден- саторов с трихлордифиниловой пропиткой процесс старения опре-

деляется увеличением tgd, снижением прочности за счет разложе-

ния жидкого диэлектрика и взаимодействия продуктов разложения с твердым диэлектриком.

Рабочие напряженности: для БМИ при

f = 50 Гц

E б = 20-28 кВ/см;

в комбинированной изоляции

E б = 35-38 кВ/см,

E пл = 50-60 кВ/см;

для конденсаторов с изоляцией из пленок при d = 30-36 мм

E раб = 50-60 кВ/см; для конденсаторов с металлизированными плен-

ками при

d = 6-8 мм

E раб = 60-70 кВ/см; для конденсаторов на по-

стоянном токе

E раб = 35-40 кВ/см; для конденсаторов импульсных

установок

E раб = 60-65 кВ/см; при пропитке касторовым маслом

или диэлектриками высокой газостойкости

E раб = 80-120 кВ/см.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: