Изоляция выключателей: требования к изоляции бытовых и промышленных приборов

ПУЭ: Глава 1.9. Изоляция электроустановок

1.9.1. Настоящая глава распространяется на выбор изоляции электроустановок переменного тока на номинальное напряжение 6-750 кВ.

1.9.2. Длина пути утечки изоляции (изолятора) или составной изоляционной конструкции (L) — наименьшее расстояние по поверхности изоляционной детали между металлическими частями разного потенциала.

1.9.3. Эффективная длина пути утечки — часть длины пути утечки, определяющая электрическую прочность изолятора или изоляционной конструкции в условиях загрязнения и увлажнения.

Удельная эффективная длина пути утечки (λэ) — отношение эффективной длины пути утечки к наибольшему рабочему межфазному напряжению сети, в которой работает электроустановка.

1.9.4. Коэффициент использования длины пути утечки (k) — поправочный коэффициент, учитывающий эффективность использования длины пути утечки изолятора или изоляционной конструкции.

1.9.5. Степень загрязнения (СЗ) — показатель, учитывающий влияние загрязненности атмосферы на снижение электрической прочности изоляции электроустановок.

1.9.6. Карта степеней загрязнения (КСЗ) — географическая карта, районирующая территорию по СЗ.

Общие требования

1.9.7. Выбор изоляторов или изоляционных конструкций из стекла и фарфора должен производиться по удельной эффективной длине пути утечки в зависимости от СЗ в месте расположения электроустановки и ее номинального напряжения. Выбор изоляторов или изоляционных конструкций из стекла и фарфора может производиться также по разрядным характеристикам в загрязненном и увлажненном состоянии.

Выбор полимерных изоляторов или конструкций в зависимости от СЗ и номинального напряжения электроустановки должен производиться по разрядным характеристикам в загрязненном и увлажненном состоянии.

1.9.8. Определение СЗ должно производиться в зависимости от характеристик источников загрязнения и расстояния от них до электроустановки (табл. 1.9.3 — 1.9.18). В случаях, когда использование табл. 1.9.3 — 1.9.18 по тем или иным причинам невозможно, определение СЗ следует производить по КСЗ.

Вблизи промышленных комплексов, а также в районах с наложением загрязнений от крупных промышленных предприятий, ТЭС и источников увлажнения с высокой электрической проводимостью определение СЗ, как правило, должно производиться по КСЗ.

1.9.9. Длина пути утечки L (см) изоляторов и изоляционных конструкций из стекла и фарфора должна определяться по формуле

• где λэ — удельная эффективная длина пути утечки по табл. 1.9.1, см/кВ;
• U — наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (по ГОСТ 721);
• k — коэффициент использования длины пути утечки (1.9.44-1.9.53).

Изоляция ВЛ

1.9.10. Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд изоляторов и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах в зависимости от СЗ и номинального напряжения (на высоте до 1000 м над уровнем моря) должна приниматься по табл. 1.9.1.

Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд и штыревых изоляторов ВЛ на высоте более 1000 м над уровнем моря должна быть увеличена по сравнению с нормированной в табл. 1.9.1:

от 1000 до 2000 м — на 5 %;

от 2000 до 3000 м — на 10 %;

от 3000 до 4000 м — на 15 %.

Таблица 1.9.1 Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд изоляторов и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах, внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ

1.9.11. Изоляционные расстояния по воздуху от токоведущих до заземленных частей опор должны соответствовать требованиям гл. 2.5.

1.9.12. Количество подвесных тарельчатых изоляторов в поддерживающих гирляндах и в последовательной цепи гирлянд специальной конструкции (V-образных, -образных, — образных, — образных и др., составленных из изоляторов одного типа) для ВЛ на металлических и железобетонных опорах должно определяться по формуле

где Lи — длина пути утечки одного изолятора по стандарту или техническим условиям на изолятор конкретного типа, см. Если расчет m не дает целого числа, то выбирают следующее целое число.

1.9.13. На ВЛ напряжением 6-20 кВ с металлическими и железобетонными опорами количество подвесных тарельчатых изоляторов в поддерживающих и натяжных гирляндах должно определяться по 1.9.12 и независимо от материала опор должно составлять не менее двух.

На ВЛ напряжением 35-110 кВ с металлическими, железобетонными и деревянными опорами с заземленными креплениями гирлянд количество тарельчатых изоляторов в натяжных гирляндах всех типов в районах с 1-2-й СЗ следует увеличивать на один изолятор в каждой гирлянде по сравнению с количеством, полученным по 1.9.12.

На ВЛ напряжением 150-750 кВ на металлических и железобетонных опорах количество тарельчатых изоляторов в натяжных гирляндах должно определяться по 1.9.12.

1.9.14. На ВЛ напряжением 35-220 кВ с деревянными опорами в районах с 1-2-й СЗ количество подвесных тарельчатых изоляторов из стекла или фарфора допускается принимать на 1 меньше, чем для ВЛ на металлических или железобетонных опорах.

На ВЛ напряжением 6-20 кВ с деревянными опорами или деревянными траверсами на металлических и железобетонных опорах в районах с 1-2-й СЗ удельная эффективная длина пути утечки изоляторов должна быть не менее 1,5 см/кВ.

1.9.15. В гирляндах опор больших переходов должно предусматриваться по одному дополнительному тарельчатому изолятору из стекла или фарфора на каждые 10 м превышения высоты опоры сверх 50 м по отношению к количеству изоляторов нормального исполнения, определенному для одноцепных гирлянд при λэ = 1,9 см/кВ для ВЛ напряжением 6-35 кВ и λэ = 1,4 см/кВ для ВЛ напряжением 110-750 кВ. При этом количество изоляторов в гирляндах этих опор должно быть не менее требуемого по условиям загрязнения в районе перехода.

1.9.16. В гирляндах тарельчатых изоляторов из стекла или фарфора, подвешенных на высоте более 100 м, должны предусматриваться сверх определенного в соответствии с 1.9.12 и 1.9.15 два дополнительных изолятора.

1.9.17. Выбор изоляции ВЛ с изолированными проводами должен производиться в соответствии с 1.9.10 — 1.9.16.

Внешняя стеклянная и фарфоровая изоляция электрооборудования и ОРУ

1.9.18. Удельная эффективная длина пути утечки внешней фарфоровой изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ напряжением 6-750 кВ, а также наружной части вводов ЗРУ в зависимости от СЗ и номинального напряжения (на высоте до 1000 м над уровнем моря) должна приниматься по табл. 1.9.1.

Удельная эффективная длина пути утечки внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ напряжением 6-220 кВ, расположенных на высоте более 1000 м, должна приниматься: на высоте до 2000 м — по табл. 1.9.1, а на высоте от 2000 до 3000 м — на одну степень загрязнения выше по сравнению с нормированной.

1.9.19. При выборе изоляции ОРУ изоляционные расстояния по воздуху от токоведущих частей ОРУ до заземленных конструкций должны соответствовать требованиям гл. 4.2.

1.9.20. В натяжных и поддерживающих гирляндах ОРУ число тарельчатых изоляторов следует определять по 1.9.12 — 1.9.13 с добавлением в каждую цепь гирлянды напряжением 110-150 кВ — одного, 220-330 кВ — двух, 500 кВ — трех, 750 кВ — четырех изоляторов.

1.9.21. При отсутствии электрооборудования, удовлетворяющего требованиям табл. 1.9.1 для районов с 3-4-й СЗ, необходимо применять оборудование, изоляторы и вводы на более высокие номинальные напряжения с изоляцией, удовлетворяющей табл. 1.9.1.

1.9.22. В районах с условиями загрязнения, превышающими 4-ю СЗ, как правило, следует предусматривать сооружение ЗРУ.

1.9.23. ОРУ напряжением 500-750 кВ и, как правило, ОРУ напряжением 110-330 кВ с большим количеством присоединений не должны располагаться в зонах с 3-4-й СЗ.

1.9.24. Удельная эффективная длина пути утечки внешней изоляции электрооборудования и изоляторов в ЗРУ напряжением 110 кВ и выше должна быть не менее 1,2 см/кВ в районах с 1-й СЗ и не менее 1,5 см/кВ в районах с 2-4-й СЗ.

1.9.25. В районах с 1-3-й СЗ должны применяться КРУН и КТП с изоляцией по табл. 1.9.1. В районах с 4-й СЗ допускается применение только КРУН и КТП с изоляторами специального исполнения.

1.9.26. Изоляторы гибких и жестких наружных открытых токопроводов должны выбираться с удельной эффективной длиной пути утечки по табл. 1.9.1: λэ = 1,9 см/кВ на номинальное напряжение 20 кВ для токопроводов 10 кВ в районах с 1-3-й СЗ; λэ = 3,0 см/кВ на номинальное напряжение 20 кВ для токопроводов 10 кВ в районах с 4-й СЗ; λэ = 2,0 см/кВ на номинальное напряжение 35 кВ для токопроводов 13,8-24 кВ в районах с 1-4-й СЗ.

Выбор изоляции по разрядным характеристикам

1.9.27. Гирлянды ВЛ напряжением 6-750 кВ, внешняя изоляция электрооборудования и изоляторы ОРУ напряжением 6-750 кВ должны иметь 50%-ные разрядные напряжения промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии не ниже значений, приведенных в табл. 1.9.2.

Удельная поверхностная проводимость слоя загрязнения должна приниматься (не менее): для 1-й СЗ — 5 мкСм, 2-й СЗ — 10 мкСм, 3-й СЗ — 20 мкСм, 4-й СЗ – 30 мкСм.

Таблица 1.9.2 50%-ные разрядные напряжения гирлянд ВЛ 6-750 кВ, внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ 6-750 кВ в загрязненном и увлажненном состоянии

Определение степени загрязнения

1.9.28. В районах, не попадающих в зону влияния промышленных источников загрязнения (леса, тундра, лесотундра, луга), может применяться изоляция с меньшей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 1-й СЗ.

1.9.29. К районам с 1-й СЗ относятся территории, не попадающие в зону влияния источников промышленных и природных загрязнений (болота, высокогорные районы, районы со слабозасоленными почвами, сельскохозяйственные районы).

1.9.30. В промышленных районах при наличии обосновывающих данных может применяться изоляция с большей удельной эффективной длиной пути утечки, чем нормированная в табл. 1.9.1 для 4-й СЗ.

1.9.31. Степень загрязнения вблизи промышленных предприятий должна определяться по табл. 1.9.3 — 1.9.12 в зависимости от вида и расчетного объема выпускаемой продукции и расстояния до источника загрязнений.

Расчетный объем продукции, выпускаемой промышленным предприятием, определяется суммированием всех видов продукции. СЗ в зоне уносов действующего или сооружаемого предприятия должна определяться по наибольшему годовому объему продукции с учетом перспективного плана развития предприятия (не более чем на 10 лет вперед).

1.9.32. Степень загрязнения вблизи ТЭС и промышленных котельных должна определяться по табл. 1.9.13 в зависимости от вида топлива, мощности станции и высоты дымовых труб.

1.9.33. При отсчете расстояний по табл. 1.9.3 — 1.9.13 границей источника загрязнения является кривая, огибающая все места выбросов в атмосферу на данном предприятии (ТЭС).

1.9.34. В случае превышения объема выпускаемой продукции и мощности ТЭС, по сравнению с указанными в табл. 1.9.3 — 1.9.13, следует увеличивать СЗ не менее чем на одну ступень.

1.9.35. Объем выпускаемой продукции при наличии на одном предприятии нескольких источников загрязнения (цехов) должен определяться суммированием объемов продукции отдельных цехов. Если источник выброса загрязняющих веществ отдельных производств (цехов) отстоит от других источников выброса предприятия больше чем на 1000 м, годовой объем продукции должен определяться для этих производств и остальной части предприятия отдельно. В этом случае расчетная СЗ должна определяться согласно 1.9.43.

1.9.36. Если на одном промышленном предприятии выпускается продукция нескольких отраслей (или подотраслей) промышленности, указанных в табл. 1.9.3 — 1.9.12, то СЗ следует определять согласно 1.9.43.

1.9.37. Границы зоны с данной СЗ следует корректировать с учетом розы ветров по формуле

• где S — расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ, скорректированное с учетом розы ветров, м;
• S0 — нормированное расстояние от границы источника загрязнения до границы района с данной СЗ при круговой розе ветров, м;
• W — среднегодовая повторяемость ветров рассматриваемого румба, %;
• W0 — повторяемость ветров одного румба при круговой розе ветров, %.

Значения S/S0 должны ограничиваться пределами 0,5 ≤ S/S0≤ 2.

1.9.38. Степень загрязнения вблизи отвалов пылящих материалов, складских зданий и сооружений, канализационно-очистных сооружений следует определять по табл. 1.9.14.

1.9.39. Степень загрязнения вблизи автодорог с интенсивным использованием в зимнее время химических противогололедных средств следует определять по табл. 1.9.15.

1.9.40. Степень загрязнения в прибрежной зоне морей, соленых озер и водоемов должна определяться по табл. 1.9.16 в зависимости от солености воды и расстояния до береговой линии. Расчетная соленость воды определяется по гидрологическим картам как максимальное значение солености поверхностного слоя воды в зоне до 10 км вглубь акватории. Степень загрязнения над поверхностью засоленных водоемов следует принимать на одну ступень выше, чем в табл. 1.9.16 для зоны до 0,1 км.

1.9.41. В районах, подверженных ветрам со скоростью более 30 м/с со стороны моря (периодичностью не реже одного раза в 10 лет), расстояния от береговой линии, приведенные в табл. 1.9.16, следует увеличить в 3 раза.

Для водоемов площадью 1000-10000 м2 СЗ допускается снижать на одну ступень по сравнению с данными табл. 1.9.16.

1.9.42. Степень загрязнения вблизи градирен или брызгальных бассейнов должна определяться по табл. 1.9.17 при удельной проводимости циркуляционной воды менее 1000 мкСм/см и по табл. 1.9.18 при удельной проводимости от 1000 до 3000 мкСм/см.

1.9.43. Расчетную СЗ в зоне наложения загрязнений от двух независимых источников, определенную с учетом розы ветров по 1.9.37, следует определять по табл. 1.9.19 независимо от вида промышленного или природного загрязнения.

ТРЕБОВАНИЯ К ИЗОЛЯЦИИ

Изоляция аппарата при выпуске его с завода должна иметь требуемые изоляционные и механические свойства и должна сохранять их на достаточно высоком уровне в процессе нормальной эксплуатации под действием тепла, электрической дуги и влаги.

Механическая прочность изоляции проверяется в процессе испытания на оговоренное техническими требованиями число включений заводом аппарата как в холодном, так и в нагретом до установившейся рабочей температуры состоянии должна в течение 1 мин выдерживать нижеследующее испытательное напряжение переменного тока 50 Гц:

Номинальное напряжение до 24 В (вкл.) — 500 В;

до 220 В (вкл.) — 1500 В;

до 500 В (вкл.) — 2000 В;

до 660 В (вкл.) — 2500 В;

до 750 В (вкл.) — 3000 В;

до 1000 В (вкл.) — 3500.

Кроме того, согласно тому же ГОСТ сопротивление изоляции нового аппарата должно быть не менее:

• — При температуре и влажности воздуха в отапливаемых производственных помещениях предприятия-изготовителя (а не у потребителя!):
  • а) аппараты распределения энергии, предназначенные для защиты установки: в холодном состоянии — 20 Мом; в нагретом состоянии 6 Мом;
  • б) прочие аппараты распределения энергии и аппараты управления: в холодном состоянии 10 Мом; в нагретом состоянии 3 Мом;

  После пребывания в камере влажности с относительной влажностью 95±3 % при температуре 20±5 °С в течение 24 ч: а) аппараты распределения энергии, предназначенные для защиты установки, 1 МОм;

  б) прочие аппараты распределения энергии и аппараты управления 0,5 МОм.

  После пребывания в камере влажности аппараты должны допускать нормальную работу.

  Обычно сопротивление изоляции сухого аппарата более 100 Мом, если оно меньше, то можно полагать, что аппарат очень влажный или изоляция недоброкачественная. В последнем случае это должно проявиться при испытании на влагостойкость. Следует иметь в виду, что если сопротивление изоляции аппарата у потребителя окажется меньше указанного в п. 1, то это еще не означает, что требования ГОСТ не выдержаны (аппарат может быть сильно влажный), и только проверка по п. 2 определит кондиционность изделия.

  Теплостойкость наиболее распространенных (вследствие дешевизны и хорошей текучести) пластмасс на фенольной основе с органическим наполнителем (карболит и т.п.), равная примерно 100 °С (по Мартенсу), является в большинстве случаев минимально допустимой для частей, соприкасающихся с токоведущими. Однако она очень часто недостаточна. Плиты из этих материалов прогорают, если на них установлены плавкие предохранители. В подобных случаях необходимо применять более нагревостойкие материалы: пропитанный асбестоцемент, фарфор и т.п. Пластмассы на фенольной основе имеют недостаточную дугостойкость: под воздействием дуги на их поверхности быстро образуются проводящие мостики.

  ГЛАВА 2. ВИДЫ АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ

  2Л. НЕАВТОМАТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ 2ЛЛ. РУБИЛЬНИКИ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

  Рубильники и переключатели являются самыми простыми неавтоматическими выключающими аппаратами. Рубильники предназначены для ручного непосредственного или дистанционного замыкания и размыкания электрических цепей и не рассчитаны на отключение значительных токов. При наличии соответствующих дугогасительных устройств рубильники допускают отключение тока I = (1-1,25) /_ном

  Переключатели предназначены для производства переключений и, по существу, представляют собой двухсторонние рубильники.

  Рубильник, не снабженный устройством для гашения дуги, называют разъединителем. Его назначение — отключение цепи без тока и создание в цепи места видимого разрыва.

  Строятся рубильники и переключатели на токи от 100 А и выше. Отдельные серии рубильников, главным образом постоянного тока, строятся на токи до 10000 А. Для лабораторных и учебных целей изготавливаются рубильники на малые токи (5-10 А). Переключатели, как правило, на очень большие токи не строятся.

  

  Рис. 2.1. Рубильник с центральной рукояткой и моментным дугогасительным ножом

  Рубильники (рис. 2.1) и переключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными. Основными элементами их являются неподвижные врубные контакты 1, подвижные контакты 3, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах 2, дугогасительное устройство, состоящее, в частности, из моментного ножа 4 и его пружины

  5, и привод (рукоятка) 6. Монтируются рубильники на изоляционных плитах 7. Конструкция рубильника может выполняться для присоединения проводов сзади или спереди.

  Привод может осуществляться при помощи центральной рукоятки (рис. 2.1), боковой рукоятки (рис. 2.2) или дистанционно, через систему рычагов (рис. 2.3).

  

  Рис. 2.2. Рубильник единой серии:

  1 и 2 — неподвижные контакты (стойки) врубной и шарнирный; 3 — подвижной контакт (нож); 4 — дугогасительная камера; 5 — пластины дугогасигельной решетки; 6 — боковая рукоятка; 7 — изолированный валик; 8 — тяга; 9 — вал; 10 — подшипник; 11 — изоляционное основание

  Важнейшей частью рубильника являются контакты. Почти исключительное применение в этих аппаратах находят врубные контакты. В рубильниках на малые токи контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств материала губок, а на токи от 100 А и выше — стальными пружинами. С увеличением нажатия падает переходное сопротивление, но увеличивается износ контактов из-за трения, и это ограничивает величину нажатия.

  Долгое время считали, что гашение дуги в рубильниках осуществляется за счет механического ее растяжения. Ввиду этого для надежного гашения дуги стремились увеличивать длину ножа.

  Исследования [2.1] показали, что гашение дуги за счет механического ее растягивания имеет место при малых токах (до 75 А), а при больших токах гашение происходит, в основном, за счет перемещения дуги под действием электродинамических сил (F) контура (рис. 2.4) тока в деталях рубильника и дуге. Электродинамические силы растут пропорционально квадрату тока. Поэтому при больших токах скорость движения дуги больше, а время ее гашения меньше. Так как гашение дуги осуществляется за счет электродинамических сил контура, нет необходимости увеличивать длину ножа. Наоборот, сокращение длины ножа ведет к увеличению напряженности магнитного поля и сил, действующих на дугу (рис. 2.5), что приводит к увеличению отключающей способности рубильника. Предельным значением рационального сокращения длины ножа рубильника постоянного тока является такая длина, при которой обеспечивается надежное гашение тока до 75 А.

  Гашение электрической дуги при однофазном токе 220 В и трехфазном 380 и 500 В определяется в основном околокатодными явлениями, имеющими место при переходе тока через нуль. Уже при расстоянии порядка 1 мм между контактами дуга надежно гаснет. Выбор длины ножа в рубильниках переменного тока, ввиду этого, следует определять не из условий гашения дуги, а из механических и тепловых условий.

  Для надежного отключения и предохранения ножей от обгора- ния, рубильники выполняются с моментным отключением или с дугогасительными контактами.

  

  Рис. 2.3. Рубильник серии РП-5000:

  1 и 2 — неподвижные контакты; 3 — подвижный контакт главный; 4 — подвижный дугогасительный контакт; 5 — неподвижный дугогасительный контакт; 6 — рукоятка; 7 — тяга; 8 — основание; 9 — изоляционная панель

  Под моментным понимают такое отключение, при котором длительность процесса отключения весьма незначительна и не зависит от характера воздействия на рукоятку привода. Выполняется моментное отключение следующим образом (рис. 2.1). Параллельно с главным ножом 3 включается второй моментный нож 4, связанный с главным пружиной 5. Во включенном положении ток в основном протекает по главному ножу. При выключении из неподвижных контактов (губок) сначала выходит главный нож. Дуги при этом не возникает, так как ток не прерывается, а продолжает протекать по моментному ножу, который силой трения удерживается в неподвижных контактах. При достаточно отведенном главном ноже пружина растянется и вытянет из контактов моментный нож, на котором возникает дуга отключения. Скорость движения моментного ножа и раствор контактов определяется отключающей пружиной. Кроме защиты главных ножей от обгорания, в этой системе обеспечивается минимально необходимое для погасания дуги расстояние между контактами. Такие рубильники рекомендуются для отключения цепей постоянного тока при малых и средних токах.

  Недостатком системы является трудность получения одновременного выключения моментных ножей в многополюсных рубильниках. Во многих современных конструкциях при применении дугогасительных камер (рис. 2.2) от моментных ножей отказываются.

  Дугогасительные контакты (рис. 2.3) могут применяться в рубильниках постоянного тока при токах свыше 500 А и во всех рубильниках переменного тока, где скорость расхождения контактов и их раствор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасительные контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.

  При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объёма, весьма актуальным становится вопрос ограничения размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги ионизиро-ванные газы, накапливающиеся при многократных отключениях, не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В таких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасительными камерами.

  

  Рис. 2.4. Электрическая дуга на контактах рубильника:

  1 и 2 — подвижный и неподвижный дугогасительные контакты; 3 — дуга

  Исследования и опыт показали, что для создания малогабаритных рубильников и переключателей, обладающих надежной коммутационной способностью в пределах своих номинальных токов, необходимо применение небольших дугогасительных камер. Более эффективной следует считать камеру с дугогасительной решеткой.

  На большие токи (свыше 1000 А) рубильники выполняются с несколькими параллельными ножами. Например, рубильник на 10000 А скомплектован из десяти параллельных элементов. Такой способ блочного конструирования обладает тем достоинством, что требует отработки только одного блока, например на 1000 А. Набором соответственного числа блоков компонуются рубильники на большие токи.

  При переменном токе следует учитывать, что вследствие эффекта близости, ток между отдельными пластинами распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорционально числу пластин, а медленнее. Например, при трех параллельных элементах на 1000 А каждый номинальный ток рубильника будет 2500 А.

  Отечественной промышленностью выпускается несколько серий рубильников и переключателей.

  Единая серия рассчитана на номинальные токи 100, 250, 400 и 600 А, на номинальные напряжения 220 и 440 В постоянного тока, 380 и 500 В переменного тока.

  Изоляция электрических установок

  Изоляция электрических установок разделяется на внешнюю и внутреннюю.

  К внешней изоляции установок высокого напряжения относят изоляционные промежутки между электродами (проводами линий электропередачи (ЛЭП), шинами распределительных устройств (РУ), наружными токоведущими частями электрических аппаратов и т.д.), в которых роль основного диэлектрика выполняет атмосферный воздух. Изолируемые электроды располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей электроустановок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов.

  К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия окружающей среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция как правило представляет собой комбинацию различных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых).

  

  Важной особенностью внешней изоляции является ее способность восстанавливать свою электрическую прочность после устранения причины пробоя. Однако электрическая прочность внешней изоляции зависит от атмосферных условий: давления, температуры и влажности воздуха. На электрическую прочность изоляторов наружной установки влияют также загрязнения их поверхности и атмосферные осадки.

  Особенностью внутренней изоляции электрооборудования является старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствие диэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции, который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения.

  Пробой твердой и комбинированной изоляции — явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристики ухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающийся в ней дефекты и предотвратить аварийный отказ электрооборудования.

  Внешняя изоляция электроустановок

  При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков относительно невелика (в однородном поле при межэлектродных расстояниях около 1 см ≤ 30 кВ/см). В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжения создается резконеоднородное электрическое поле. Электрическая прочность в таких полях при расстоянии между электродами 1-2 м составляет приблизительно 5 кВ/см, а при расстояниях 10-20 м снижается до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных ЛЭП и РУ при увеличении номинального напряжения быстро возрастают.

  

  Целесообразность использования диэлектрических свойств воздуха в энергетических установках разных классов напряжения объясняется меньшей стоимостью и сравнительной простотой создания изоляции, а также способностью воздушной изоляции полностью восстанавливать электрическую прочность после устранения причины пробоя разрядного промежутка.

  Для внешней изоляции характерна зависимость электрической прочности от метеорологических условий (давления p, температуры Т , абсолютной влажности Н воздуха, вида и интенсивности атмосферных осадков), а также от состояния поверхностей изоляторов, т.е. количества и свойства загрязнений на них. В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так, чтобы они имели требуемую электрическую прочность при неблагоприятных сочетаниях давления, температуры и влажности воздуха.

  Электрическую прочность вдоль изоляторов наружной установки измеряют в условиях, соответствующих разным механизмам разрядных процессов, а именно, когда поверхности изоляторов чистые и сухие, чистые и смачиваются дождем, загрязнены и увлажнены. Разрядные напряжения, измеренные при указанных состояниях, называю соответственно сухоразрядными, мокроразрядными и грязе- или влагоразрядными.

  Основной диэлектрик внешней изоляции — атмосферный воздух — не подвержен старению, т.е. независимо от воздействующих на изоляцию напряжений и режимов работы оборудования его средние характеристики остаются неизменными во времени.

  

  Регулирование электрических полей во внешней изоляции

  При резконеоднородных полях во внешней изоляции возможен коронный разряд у электродов с малым радиусом кривизны. Появление короны вызывает дополнительные потери энергии и интенсивные радиопомехи. В связи с этим большое значение имеют меры по уменьшению степени неоднородности электрических полей, которые позволяют ограничить возможность возникновения короны, а также несколько увеличить разрядные напряжения внешней изоляции.

  Регулирование электрических полей во внешней изоляции осуществляется с помощью экранов на арматуре изоляторов, которые увеличивают радиус кривизны электродов, что и повышает разрядные напряжения воздушных промежутков. На воздушных ЛЭП высоких классов напряжений используются расщепленные провода.

  Внутренняя изоляция электроустановок

  Внутренней изоляцией называются части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или газообразные диэлектрики или их комбинации, не имеющие прямых контактов с атмосферным воздухом.

  Целесообразность или необходимость применения внутренней изоляции, а не окружающего нас воздуха обусловлена рядом причин. Во-первых, материалы для внутренней изоляции обладают значительно более высокой электрической прочностью (в 5-10 раз и более), что позволяет резко сократить изоляционные расстояния между проводниками и уменьшить габариты оборудования. Это важно с экономической точки зрения. Во-вторых, отдельные элементы внутренней изоляции выполняют функцию механического крепления проводников, жидкие диэлектрики в ряде случает значительно улучшают условия охлаждения всей конструкции.

  Элементы внутренней изоляции в высоковольтных конструкциях в процессе эксплуатации подвергаются сильным электрическим, тепловым и механическим воздействиям. Под влиянием этих воздействий диэлектрические свойства изоляции ухудшаются, изоляция “стареет” и утрачивает свою электрическую прочность.

  Механические нагрузки опасны для внутренней изоляции тем, что в твердых диэлектриках, входящих в ее состав, могут появиться микротрещины, в которых затем под действие сильного электрического поля возникнут частичные разряды и ускорится старение изоляции.

  

  Особая форма внешнего воздействия на внутреннюю изоляцию обусловлена контактами с окружающей средой и возможностью загрязнения и увлажнения изоляции при нарушении герметичности установки. Увлажнение изоляции ведет к резкому уменьшению сопротивления утечки и росту диэлектрических потерь.

  Внутренняя изоляция должна обладать более высоким уровнем электрической прочности, чем внешняя изоляция , т.е. таким уровнем, при котором пробой полностью исключаются в течение всего срока службы.

  Необратимость повреждения внутренней изоляции сильно осложняет накопление экспериментальных данных для новых видов внутренней изоляции и для вновь разрабатываемых крупных изоляционных конструкций оборудования высокого и сверхвысокого напряжения. Ведь каждый экземпляр крупной дорогостоящей изоляции можно испытать на пробой только один раз.

  Диэлектрические материалы должны также:

  обладать хорошими технологическими свойствами, т.е. должны быть пригодными для высокопроизводительных процессов изготовления внутренней изоляции;

  удовлетворять экологическим требованиям, т.е. не должны содержать или образовывать в процессе эксплуатации токсичные продукты, а после отработки всего ресурса они должны поддаваться переработке или уничтожению без загрязнения окружающей среды;

  не быть дефицитными и иметь такую стоимость, при которой изоляционная конструкция получается экономически целесообразной.

  В ряде случаев к указанным выше требованиям могут добавляться и другие, обусловленные спецификой того или иного вида оборудования. Например материалы для силовых конденсаторов должны иметь повышенную диэлектрическую проницаемость, материалы для камер выключателей — высокую стойкость к термоударам и воздействиям электрической дуги.

  Длительная практика создания и эксплуатации различного высоковольтного оборудования показывает, что во многих случаях весь комплекс требований наилучшим образом удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов, дополняющих друг друга и выполняющих несколько различные функции.

  Так, только твердые диэлектрические материалы обеспечивают механическую прочность изоляционной конструкции. Обычно они имеют и наиболее высокую электрическую прочность. Детали из твердого диэлектрика, обладающего высокой механической прочностью, могут выполнять функцию механического крепления проводников.

  Использование жидких диэлектриков позволяет в ряде случаев значительно улучшить условия охлаждения за счет естественной или принудительной циркуляции изоляционной жидкости.

  Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

  ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции»

  Настоящий стандарт соответствует международному стандарту МЭК 71-1-1993 «Координация изоляции. Часть I . Термины, определения, принципы и правила» в части требований к электрической прочности изоляции

  3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 7 апреля 1998 г. № 110 межгосударственный стандарт ГОСТ 1516.3-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.

  4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

  5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2003 г.

  ГОСТ 1516.3-96

  МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

  ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
  НА НАПРЯЖЕНИЯ от 1 до 750 кВ

  Требования к электрической прочности изоляции

  Electrical equipment for а . с . voltages from 1 to 750 kV.

  Requirements for dielectric strength of insulation

  Дата введения * 1999-01-01

  * Порядок введения стандарта в действие приведен в приложении Д .

  1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

  Настоящий стандарт распространяется на электрооборудование трехфазного переменного тока частоты 50 Гц трехфазного (трехполюсного) и однофазного (однополюсного) исполнений на напряжения от 1 до 750 кВ, климатических исполнений У, УХЛ, ХЛ, Т, ТС, категорий размещения 1, 2, 3 и 4 по ГОСТ 15150:

  а) силовые трансформаторы (в т.ч. автотрансформаторы);

  б) трансформаторы напряжения (электромагнитные и емкостные);

  в) трансформаторы тока;

  — токоограничивающие классов напряжения от 1 до 220 кВ,

  — заземляющие дугогасящие классов напряжения от 1 до 35 кВ;

  — выключатели (в т.ч. выключатели нагрузки и отделители без видимого промежутка между контактами),

  — разъединители (в т.ч. разъединяющие выключатели нагрузки и отделители с видимым промежутком между контактами),

  — предохранители классов напряжения от 1 до 220 кВ,

  — комплектные распределительные устройства (КРУ), в т.ч. наружной установки (КРУН), в металлической негерметичной оболочке классов напряжения от 1 до 35 кВ,

  — экранированные токопроводы классов напряжения от 1 до 35 кВ,

  — комплектные трансформаторные подстанции (КТП) классов напряжения от 1 до 110 кВ;

  е) конденсаторы связи классов напряжения от 35 до 750 кВ;

  ж) комплектные распределительные устройства герметичные с полной или частичной изоляцией главных цепей элегазом или смесью его с другими газами (КРУЭ);

  — армированные, предназначенные для самостоятельного применения в аппаратах и распределительных устройствах, в т.ч. комплектных,

  — армированные вводы, предназначенные для применения в масляных или заполненных негорючим жидким диэлектриком трансформаторах, реакторах и аппаратах,

  — вводы, собираемые из частей на баке масляных или заполненных негорючим жидким диэлектриком трансформаторов, реакторов, аппаратов и КРУЭ.

  Стандарт не распространяется на:

  — электрооборудование, работающее в испытательных, медицинских, рентгеновских, радиотехнических, автономных подвижных и других специальных установках;

  — вентильные обмотки преобразовательных трансформаторов и преобразовательные реакторы;

  — детали трансформаторов и реакторов (например, устройства переключения ответвлений обмоток и связанные с ними устройства, в т.ч. устройства переключения, поставляемые отдельно от трансформаторов), детали аппаратов (например, штанги, тяги, направляющие, изолирующие покрышки);

  — изоляцию присоединения (узел вне бака трансформатора) кабеля к обмотке масляного силового трансформатора;

  — последовательные и линейные регулировочные трансформаторы;

  — изоляцию нейтрали силовых трансформаторов, заземляемую через последовательный регулировочный трансформатор;

  — изоляцию между токоведущими частями многозажимных вводов;

  — электрооборудование, находящееся в эксплуатации, в части профилактических испытаний его изоляции;

  — внешнюю изоляцию электрооборудования и внутреннюю изоляцию сухих трансформаторов и реакторов, подвергающуюся вредным воздействиям газов, испарений и химических отложений.

  Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в разделе 3 .

  Требования настоящего стандарта являются обязательными.

  2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

  В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

  ГОСТ 687-78 Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В

  ГОСТ 1516.1-76 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции

  ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции

  ГОСТ 1983-2001 Трансформаторы напряжения. Общие технические условия

  ГОСТ 7746-2001 Трансформаторы тока. Общие технические условия

  ГОСТ 9920-89 (МЭК 694-80, МЭК 815-86) Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции

  ГОСТ 11677-85 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

  ГОСТ 12450-82 Выключатели переменного тока на номинальные напряжения от 110 до 750 кВ. Технические требования к отключению ненагруженных воздушных линий и методы испытаний

  ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

  ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

  ГОСТ 15963-79 Изделия электротехнические для районов с тропическим климатом. Общие технические требования и методы испытаний

  ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые. Термины и определения

  ГОСТ 16357-83 Разрядники вентильные переменного тока на номинальные напряжения от 3,8 до 600 кВ. Общие технические условия

  ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

  ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия

  ГОСТ 20074-83 Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов

  ГОСТ 20690-75 Электрооборудование переменного тока на напряжение 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции

  ГОСТ 21023-75 Трансформаторы силовые. Методы измерений характеристик частичных разрядов при испытаниях напряжением промышленной частоты

  ГОСТ 22756-77 (МЭК 722-82) Трансформаторы (силовые и напряжения) и реакторы. Методы испытаний электрической прочности изоляции

  3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

  В настоящем стандарте применяют следующие термины.

  3.1 Класс напряжения электрооборудования — номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование.

  1 Класс напряжения обмотки трансформатора (реактора) — по ГОСТ 16110.

  2 Класс напряжения трансформатора — по ГОСТ 16110.

  3 Классом напряжения заземляющего дугогасящего реактора считается класс напряжения обмотки силового трансформатора или генератора, в нейтраль которой включен реактор.

  3.2 Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования — наибольшее напряжение частоты 50 Гц, неограниченно длительное приложение которого к зажимам разных фаз (полюсов) электрооборудования допустимо по условиям работы его изоляции.

  Примечание — Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования не охватывает допустимые для его изоляции кратковременные (длительностью до 20 с) повышения напряжения в аварийных условиях и повышения напряжения частотой 50 Гц (длительностью до 8 ч), возможные при оперативных коммутациях, указанные в приложении Б .

  3.3 Электрооборудование с нормальной изоляцией — электрооборудование, предназначенное для применения в электроустановках, подвергающихся воздействию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты.

  3.4 Электрооборудование с облегченной изоляцией — электрооборудование, предназначенное для применения только в электроустановках, не подверженных воздействию грозовых перенапряжений или в электроустановках, в которых грозовые перенапряжения не превышают амплитудного значения испытательного кратковременного (одноминутного) переменного напряжения.

  3.5 Внутренняя изоляция — по ГОСТ 1516.2.

  3.6 Внешняя изоляция — по ГОСТ 1516.2.

  3.7 Уровень изоляции электрооборудования (в т.ч. обмотки, нейтрали обмотки и т.д.) — совокупность нормированных испытательных напряжений, установленных в стандарте для испытаний внутренней и внешней изоляции данного электрооборудования (обмотки, нейтрали и т.п.).

  3.8 Нормированное испытательное напряжение — по ГОСТ 1516.2.

  3.9 Электрическая сеть с изолированной нейтралью — сеть, нейтраль которой не имеет соединения с землей, за исключением приборов сигнализации, измерения и защиты, имеющих весьма высокое сопротивление, или сеть, нейтраль которой соединена с землей через дугогасящий реактор, индуктивность которого такова, что при однофазном замыкании на землю ток реактора в основном компенсирует емкостную составляющую тока замыкания на землю.

  3.10 Электрическая сеть с заземленной нейтралью — сеть, нейтраль которой соединена с землей наглухо или через резистор или реактор, сопротивление которых достаточно мало, чтобы существенно ограничить колебания переходного процесса и обеспечить значение тока, необходимое для селективной защиты от замыкания на землю.

  Примечание — Степень заземления нейтрали сети характеризуется наивысшим значением коэффициента замыкания на землю для схем данной сети, возможных в условиях эксплуатации.

  3.11 Коэффициент замыкания на землю — отношение напряжения на неповрежденной фазе в рассматриваемой точке трехфазной электрической сети (обычно в точке установки электрообору дования) при замыкании на землю одной или двух других фаз к фазному напряжению рабочей частоты, которое установилось бы в данной точке при устранении замыкания.

  Примечание — При определении коэффициента замыкания на землю место замыкания и состояние схемы электрической сети выбираются такими, которые дают наибольшее значение коэффициента.

  3.12 Типовые испытания изоляции электрооборудования — испытания электрооборудования данного типа на соответствие его изоляции всем требованиям, установленным технической документацией, проводимые после освоения технологии его производства или (частично или полностью) после изменений конструкции, применяемых материалов или технологии производства, могущих снизить электрическую прочность изоляции.

  3.13 Периодические испытания изоляции электрооборудования — по ГОСТ 16504.

  3.14 Приемо-сдаточные испытания изоляции электрооборудования — по ГОСТ 16504.

  3.15 Обмотка с полной изоляцией нейтрали — обмотка с уровнем изоляции нейтрали, равным уровню изоляции линейного конца обмотки.

  3.16 Обмотка с неполной изоляцией нейтрали — обмотка с уровнем изоляции нейтрали более низким, чем уровень изоляции линейного конца обмотки.

  3.17 Сторона высшего (среднего, низшего) напряжения трансформатора — по ГОСТ 16110.

  3.18 Сторона нейтрали обмотки трансформатора — совокупность токоведущих частей, присоединенных к зажиму нейтрали и ближайшей к нейтральному концу части обмотки.

  4 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

  4.1 Виды испытательных напряжений

  4.1.1 Устанавливаются следующие нормированные испытательные напряжения (далее — испытательные напряжения) изоляции электрооборудования:

  — напряжения грозовых импульсов (по 4.5);

  — напряжения коммутационных импульсов (по 4.6 );

  — кратковременные переменные напряжения (по 4.7 ):

  одноминутное (по 4.7.2 а) и при плавном подъеме (по 4.7.2 б);

  — длительное переменное напряжение (по 4.8 );

  а также требования:

  — к изоляции на стойкость в отношении теплового пробоя (по 4.9 );

  — к изоляции в отношении отсутствия частичных разрядов (по 4.10 , 5.8 , 7.5 , 10.5 , 12.3.2 , 13.1.10 );

  — к внешней изоляции в отношении отсутствия видимой короны (по 4.11 );

  — к длине пути утечки внешней изоляции (по 4.12 );

  — дополнительные к изоляции электрооборудования климатических исполнений Т, ТС, категорий размещения 1, 2, 3 и 4, а также климатических исполнений У, УХЛ, ХЛ, категории размещения 2 (по 4.13 ).

  4.1.2 Изоляция обмоток НН с номинальным напряжением ниже 3 кВ силовых трансформаторов, вторичных обмоток трансформаторов напряжения и тока, сигнальных обмоток дугогасящих реакторов, изоляция нейтрали обмоток силовых трансформаторов, трансформаторов напряжения и шунтирующих реакторов, не допускающая работу с разземлением нейтрали, а также изоляция цепей управления, блокировки и сигнализации трансформаторов, реакторов и аппаратов должна испытываться только одноминутным переменным напряжением.

  4.1.3 Требование испытания напряжениями грозовых импульсов не относится:

  — к электропечным трансформаторам с нормальной изоляцией классов напряжения от 1 до 15 кВ включ.;

  — к преобразовательным трансформаторам, для которых по ГОСТ 16772 не требуется проведения испытаний напряжениями грозовых импульсов.

  4.2 Классы напряжения электрооборудования

  4.2.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к электрической прочности изоляции электрооборудования классов напряжения, указанных в таблице 1 , предназначенного для работы в электрических сетях с номинальными и наибольшими длительно допускаемыми рабочими напряжениями, указанными в таблице 1 .

  4.2.2 В настоящем стандарте требования к электрической прочности изоляции электрооборудования классов напряжения от 1 до 35 кВ установлены исходя из его предназначения для работы в электрической сети, нейтраль которой может быть как заземленной, так и изолированной (коэффициент замыкания на землю не выше 1,73), а для классов напряжения от 110 до 750 кВ нейтраль электрической сети должна быть заземленной (коэффициент замыкания на землю не выше 1,4).

  голоса

  Рейтинг статьи