Внутренняя изоляция

Требования к внутренней изоляции
Высокая кратковременная и длительная электрическая прочность
Стойкость к воздействию частичных разрядов
Малые диэлектрические потери и проводимость
Высокая теплопроводность или теплоемкость
Достаточная механическая прочность
Нетоксичность и негорючесть диэлектриков
Взрывобезопасность диэлектриков

Зависимость электрической прочности внутренней изоляции от времени
I область (t < 10 мкс)
II область (t = 10-5 –10-2 с)
III область (t = 10-2 с – 1 мин)
IV область (t = 1 мин – 10 час)
V область (t > 10 час)

Классификация прочности внутренней изоляции по времени воздействия напряжения

8.2. Основные виды внутренней изоляции

8.2.1. Бумажно-пропитанная изоляция (БПИ)

Тип и толщина бумаги БПИ
Конденсаторная (6-30 мкм)
Кабельная (14 - 120 мкм)

Листовая бумажно-пропитанная изоляция

Ленточная бумажно-пропитанная изоляция с положительным перекрытием (внахлест)

Ленточная бумажно-пропитанная изоляция с отрицательным перекрытием

Способ намотки ленточной изоляции с отрицательным перекрытием
Ширина лент 10-35 мм
Ширина зазора 1,5-3,5 мм
Каждый последующий слой накладывается со сдвигом 1/3 ширины ленты

8.2.2. Маслонаполненная изоляция
В качестве основного диэлектрика выступает минеральное масло, которое может циркулировать в замкнутом объеме, выполняя функции изоляции
и охлаждения.

8.2.3. Литая изоляция на основе эпоксидных смол
После просушки в вакууме твердая бумажная изоляция заливается эпоксидным компаундом и отверждается при помощи соединений с активным атомом водорода (отвердителей).

8.2.4. Изоляция на основе слюды
В качестве основы служит лента из бумаги или стеклоткани с мелкими частичками слюды (стеклослюденитовые ленты). Такие ленты наматываются на токоведущие части, затем пропитываются специальными лаками под вакуумом

8.2.5. Песочно-масляная изоляция
Основным изоляционным материалом является измельченный просушенный электротехнический песок, который пропитывается просушенным минеральным маслом. Изоляция заполняет пространство
в корпусе изоляционных конструкций высоковольтных аппаратов.

8.2.6. Элегазовая изоляция
Электрическая прочность элегаза приблизительно в 2,5 раза выше, чем у воздуха при тех же условиях.
Дугогасительная способность элегаза приблизительно в 4 раза выше, чем при воздушном дутье при тех же условиях.

8.2.7. Полимерная изоляция
На основе термопластичного полиэтилена;
На основе сшитого полиэтилена.

8.2.8. Вакуумная изоляция
Вакуум применяется в основном в качестве продольной изоляции коммутационных аппаратов средних классов напряжения.

8.2.9. Твердая RIP–изоляция
RIP (Resin Impregnated Paper).
Преимущества RIP- изоляции:
– низкие диэлектрические потери,
– низкий уровень ч.р.,
– возможность создавать компактные
конструкции по отношению к другим
типам изоляции.

8.3. Внутренняя изоляция проходных изоляторов

станционные – для изоляции шин при их проходе через стены зданий
аппаратные – для ввода напряжения внутрь металлических баков оборудования
Типы проходных изоляторов
по назначению

Классификация проходных изоляторов
по типу внутренней изоляции
Проходные изоляторы
Масло-
барьерные
Бумажно-
масляные
Фарфоровые
Бумажно-
бакелитовые
С твердой
RIP-изоляцией
Элегазовые

Элегазовые вводы

Вводы
с бумажно-масляной изоляцией

Повреждение БМИ вводов

Вводы с твердой RIP-изоляцией

8.4. Изоляция силовых конденсаторов
листовая бумажно-масляная;
полимерная или лавсановая пленочная;
комбинированная бумажно-пленочная.

Выполнение секций конденсаторов
Со скрытой фольгой
С выступающей фольгой

8.5. Изоляция силовых кабелей
• одна или несколько токопроводящих жил;
• изоляция;
• оболочка из алюминия или свинца для герметизации;
• броня из стальных лент или проволок для защиты от механических повреждений;
• покровы из лент кабельной бумаги или пряжи, пропитанные битумом, для защиты от коррозии;
• экраны для выравнивания напряженности в элементах конструкции.
8.5.1. Составные части кабелей высокого напряжения

8.5.2. Кабели с БПИ

8.5.3. Маслонаполненные кабели
Низкого давления (до 1 атм)
Среднего давления (3…4 атм)
Высокого давления (до 15 атм)

Маслонаполненный кабель среднего
давления на напряжение 110 кВ

Маслонаполненный кабель высокого
давления 220 кВ в стальной трубе

8 Кабели с полимерной изоляцией

Основные преимущества КПИ
прокладка на сложных трассах (в том числе на вертикальных);
установка без использования специального оборудования ;
снижение себестоимости прокладки.

Основные факторы деградации КПИ
технологические дефекты (воздушные микрополости и инородные включения, выступы проводящих элементов в изоляцию, неоднородность структуры СПЭ);
эксплуатационные факторы: механические напряжения, которые могут появляться в СПЭ-изоляции на стадии монтажа КПИ; электрические и водные триинги; термическое старение СПЭ-изоляции; воздействие импульсных перенапряжений с крутыми фронтами.

8.5.5. Газоизолированные линии

Основные затраты на сооружение ГИЛ по сравнению с ВЛ

места пересечения нескольких ВЛ с целью отказа от более высоких опор;
осуществление связи КРУЭ с ВЛ;
ввода мощности в крупные города и промышленные центры;
в местах, где использование МНК невозможно из-за большого перепада высот.
Область использования ГИЛ

Конструкция ГИЛ однофазного исполнения

Эскизы конструкций ГИЛ трехфазного исполнения

8.6. Изоляция силовых трансформаторов
Изоляция
обмоток
Главная
изоляция
Внутренняя
изоляция
Внешняя
изоляция вводов
Внутренняя
изоляция вводов
Изоляция отводов
и переключений
Продольная
изоляция
Изоляция трансформаторов

Масляные силовые трансформаторы
с маслобарьерной изоляцией

Масляные каналы двух типов
Барьеры
Вертикальные каналы
Горизонтальные
каналы
Обмотка
Вертикальные
рейки

Ширина масляных каналов трансформаторов
35 кВ
110 кВ

Витковая изоляция трансформатора

НАМИ-10
НКФ-110
ТМБО-110
ТН и ТТ с масляной изоляцией

Комбинированный измерительный трансформатор с масляной изоляцией

Сухие силовые трансформаторы
с воздушно-барьерной изоляцией

Силовые трансформаторы
с элегазовой изоляцией

ТН и ТТ с элегазовой изоляцией

Комбинированный измерительный трансформатор с элегазовой изоляцией

Сухие силовые трансформаторы
с литой изоляцией

ВН
НН
Алюминиевые
или медные пластины
Витковая изоляция
(пропитка лаком в вакууме)
Эпоксидная смола
Алюминиевые полосы
Витковая изоляция
(изоляционная пленка)
Эпоксидная смола
Изоляционный цилиндр
ВН
НН

Разливка эпоксидной смолы

Процесс намотки обмотки НН

Обмотка НН

Процесс намотки обмотки ВН

Обмотка ВН

Серия ТСГЛ, ТСЗГЛ (сухие)
ТЛС-10

ТОЛ-10
ЗНОЛ-10
ТН и ТТ с литой изоляцией

ГИН 4,4 МВ для испытания изоляции трансформатора

8.7. Изоляция вращающихся машин
корпусная или главная изоляция – между обмоткой и сталью статора;
междуфазная изоляция – между обмотками различных фаз;
витковая или продольная изоляция – между витками одной секции или между катушками.

Слюдяные ленты

Машина для наложения лент

Агрегат для вакуумно-нагнетательной пропитки

Стержни электрической машины до укладки в пазы статора

8.7. Продольная изоляция коммутационных аппаратов

Импульсное выдерживаемое напряжение различных дугогасящих сред

Элегазовый генераторный комплекс 15,75 кВ

Элегазовый колонковый выключатель

Вакуумные выключатели

Вакуумный реклоузер
Вакуумный реклоузер — новое поколение коммутационного оборудования, объединившее в себе передовые технологии микропроцессорной релейной защиты
и автоматики (РЗА) и коммутационной техники.

Функции вакуумного реклоузера
автоматическое отключение поврежденных участков;
автоматическое повторное включение;
автоматический ввод резервного питания;
самодиагностика ;
измерение параметров режимов работы сети;
ведение журналов событий в линии ;
дистанционное управление.

Основные характеристики
Отсутствие необходимости в обслуживании;
Многофункциональная релейная защита и автоматика;
Удобство и простота монтажа на опоры линий;
Встроенная система измерения токов и напряжений с обеих сторон коммутационного модуля;
Надежная система бесперебойного питания;
Малые массогабаритные показатели;
Вандалозащищенность.

8.8. КРУЭ

Вид ячейки АТ с ТН и ОПН

8.9. Регулирование электрического поля
во внутренней изоляции
Неоднородность поля принято
характеризовать коэффициентом неоднородности:

Полупроводящие покрытия по внутренней изоляции (например, в месте выхода обмотки из паза электрической машины).

Без полупроводящего покрытия
При наличии покрытия
ЕА уменьшится в
раз
т.к.

2. Дополнительные электроды в толще изоляции

3. Градирование изоляции

при
Следовательно, при увеличении радиуса
.

Изменение напряженности
по толщине изоляции
при градировании