Основные понятия и виды старении изоляции

Изоляция электротехнических установок, согласно ГОСТ 1516.2—97, подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя изоляция — это части изоляционной конструкции, в которых изолирующей средой являются жидкие, твердые или га­зообразные диэлектрики или их комбинация, не соприкасающие­ся с атмосферным воздухом и не подверженные влиянию атмос­ферных и других внешних факторов. Внешней изоляцией являют­ся воздушные промежутки и поверхность твердой изоляции в ат­мосферном воздухе, которые подвержены влиянию атмосферных и других внешних факторов.

В эксплуатации на внутреннюю изоляцию электрооборудова­ния воздействуют электрические, тепловые, механические и другие нагрузки. Они вызывают в изоляции сложные процессы, следствием которых является постепенное ухудшение свойств изоляции, имену­емое старением. Как правило, изменения свойств изоляции носят нео­братимый характер и завершаются пробоем. Однако в отдельных случаях последствия старения могут быть устранены путем восста­новительного ремонта изоляции.

Процессы старения изоляции ограничивают срок службы изо­ляционных конструкций. Поэтому при разработке, изготовлении и в процессе эксплуатации оборудования высокого напряжения дол­жны предусматриваться меры, снижающие темпы старения изоля­ции до такого уровня, при котором обеспечивается требуемый срок службы изоляционных конструкций (обычно 20—30 лет и более).

Изменение свойств внутренней изоляции в процессе эксплуата­ции происходит за счет воздействия на нее различных видов энергии. Кроме того, старение изоляции может быть обусловлено проникно­вением в нее из окружающей среды загрязнений и частиц влаги.

Электрическое старение изоляции

Электрическое старение может происходить при напряженостях электрического поля во много раз (5—20) меньше пробивных напряжений. С увеличением напряжения, приложенного к изо­ляции, темпы электрического старения возрастают, а срок службы соответственно уменьшается. Экспериментально установлено, что зависимость срока службы т от значения воздействующего напря­жения U в диапазоне значений от единиц до 10⁴ ч имеет вид

где А — постоянная, зависящая от свойств изоляции; n — показатель степени, зависящий от конструктивных особенностей изоляции и рода воздействующе­го напряжения (n = 4—8 при напряжении промышленной частоты и n = 9... 12 при постоянном напряжении).

Для области больших сроков службы (более 10⁴ ч) использу­ют другую формулу:

где U_чр — напряжение появления в изоляции частичных разрядов, являющих­ся основной причиной электрического старения внутренней изоляции.

Типичным значением постоянной А для твердой изоляции при нормальных условиях является значение 6-10⁹ год/(кВ)ⁿ. Пока­затель степени п обычно выбирают равным 6. Таким образом, фор­мула (7.2) записывается так:

Частичные разряды представля­ют собой локальные пробои ослаблен­ных участков изоляции, которыми яв­ляются газовые полости. Зависимости t =f/(U) получили название «кривых жиз­ни» изоляции. Формулой пользу­ются для случая, когда U > U_чp. При U < U_чр электрического старения изо­ляции не происходит, и срок ее службы неограниченно возрастает. На рисунке 2.1. приведена «кривая жизни» изоляции в двойном логарифмическом масштабе

Рисунок 2.1 - Электрическое старение изоляции в логарифмическом массштабе