Изоляция силовых кабелей высокого напряжения

Общие сведения. Электрическим кабелем (или просто кабелем) называется одна или несколько изолированных токоведущих жил, заключенных в герметичную оболочку, поверх которой могут быть наложены защитные покровы.

Основным конструктивным элементом кабеля является токоведущая жила (ТВЖ) круглой формы, изготовленной из меди. Для обеспечения гибкости кабеля с большим сечением ТВЖ скручиваются из отдельных проволок.

  Кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией. Силовые кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией предназначены для передачи и распределения электрической энергии на трассах с неограниченной разностью уровней прокладки.

Поверх токоведущей жилы накладывается изоляция из резины, на которую накладываются экраны из полупроводящего материала и экранирующая оплетка из медных проволок. Изолированные жилы скручивают вокруг профилированного сердечника и заключают в свинцовую, поливинилхлоридную или полихлорпреновую (негорючую резиновую) оболочку с покровами или без них. Кабели с полиэтиленовой или полихлорвиниловой (6…10 кВ) изоляцией в трехфазном исполнении изготавливаются только в поливинилхлоридной оболочке. Каждая фаза поверх ТВЖ и изоляции покрывается полупроводящим экраном из полупроводящего полиэтилена или бумаги.

1.2.5 Изоляция вращающихся машин высокого напряжения

Высоковольтная изоляция вращающихся машин разделяется на термопластичную и термореактивную (современные конструкции мощных машин).

Термопластичная изоляция, применяемая как в старых, так и в современных конструкциях, в соответствии с циклами нагрева и охлаждения размягчается и вновь затвердевает, что может приводить к возникновению в толще изоляции газообразных включений, снижающих ее электрическую прочность.

Термореактивная смола при циклах нагрева не размягчается, т. к. она находится в неплавком и нерастворимом состоянии. Это свойство позволяет использовать такую изоляцию при более высоких температурах с сохранением первоначальной электрической прочности и высокой надежности. В настоящее время широкое внедрение получила микалентная изоляция на основе подложки из двух лент стекловолокна с заключенной между ними слюдой и пропитанной эпоксидным компаундом или полиэфирным лаком.

По конструктивному исполнению изоляция стержней разделяется на гильзовую (старые конструкции) и непрерывную (современные конструкции).

Суть гильзовой изоляции заключается в том, что пазовая часть (более напряженная) выполняется в виде гильзы из микафолия (миканит с подложкой из бумаги, шелковой или стеклянной ткани), а лобовая часть (менее напряженная) – на основе микаленты. При таком способе изолирования неизбежным является наличие стыка (слабого места) за пределами выхода стержня из паза. Нарушение непрерывности изоляции приводит к существенному снижению электрической прочности в этом месте. Поэтому гильзовая изоляция применяется в машинах малой мощности и напряжения.

Непрерывная изоляция, выполняемая из одного и того же материала на всей длине стержня, имеет практически одинаковую электрическую прочность в пазовой и лобовой частях. После нанесения нескольких слоев микаленты стержни помещаются в специальные компаундировочные котлы, где изоляция сушится, вакуумируется и пропитывается под давлением расплавленным компаундом – компаундирование изоляции. Непрерывная компаундированная микалентная изоляция является термопластичной.

Современные мощные генераторы имеют пазы и стержни прямоугольной формы. Поэтому для выравнивания поля на кромки стержня накладывается полупроводящая лакоткань или бумага для увеличения радиуса закругления. Затем поверх изоляции стержня наносится полупроводящее покрытие, которое электрически соединяется с железом статора во избежание разрядов между стержнем и стенкой паза.

Для устранения краевого эффекта (короны) в месте выхода стержня из паза используется нанесение полупроводящих покрытий по поверхности изоляции, что позволяет предотвратить ее преждевременное разрушение. Иногда применяется и емкостное выравнивание с помощью проводящих или полупроводящих обкладок (экранов), встраиваемых в толщу изоляции.

Наиболее распространенным методом противокоронной защиты является двухступенчатое нанесение полупроводящего слоя на изоляцию в месте выхода из паза. В пазовой части на расстоянии 50…100 мм от кромки паза наносится полупроводящий лак с r _S = 10³…10⁵ Ом, а затем изоляция пропитывается лаком с r _S = 10⁷…10⁹ Ом на длине 200…300 мм. Полупроводящее покрытие покрывается слоем изоляционного материала толщиной 0,4…0,5 мм, что улучшает его надежность.

Лобовые части обмотки оформляются с таким расчетом, чтобы в них отсутствовала корона при номинальном напряжении.

Междувитковая изоляция машин мощностью  
до 30 МВт имеет стержни с несколькими витками, напряжение между которыми не превышает нескольких сотен вольт. Изоляция между витками рассчитывается таким образом, чтобы она могла выдерживать сравнительно невысокие испытательные напряжения (U _исп = 1000…2250 В). Особенностью витковой изоляции вращающихся машин является отсутствие расчета на воздействие импульсных волн атмосферных перенапряжений

Контрольные вопросы:

1. Перечислите условия работы и требования, предъявляемые к изоляции высоковольтного электрооборудования.

2. Исполнение опорных изоляторов для внутренней и наружной установок.

3. Особенности назначения и конструктивного исполнения проходных изоляторов.

4. Силовые кабели: назначение и конструктивное (принципиальное) исполнение.