ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ В ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ч2
10 августа 2010Полупроводящие покрытия повышают напряжение возникновения коронных и частичных разрядов, которые предшествуют перекрытию изоляционного промежутка. Это обусловлено тем, что полупроводящее покрытие выравнивает распределение напряжения по поверхности изолятора (рис. 2) [5].
Нанесение полупроводящих покрытий повышает надежность работы изоляционных устройств не только в нормальных условиях эксплуатации, но и в условиях загрязнения и увлажнения поверхности. С одной стороны это обусловлено более равномерным распределением напряженности электричес-кого поля, а с другой стороны поверхностными токами утечки, которые приводят к небольшому нагреву изоляции.
В условии загрязнения и увлажнения на изоляторах с полупроводящим покрытием разряд в начальной стадии развивается также как и при покрытии обычной глазурью, т.е. с образованием сухих зон. Это обусловлено тем, что токи, протекающие по глазури, на порядок меньше токов по увлажненному слою загрязнения. Сухая зона занимает лишь часть поверхности изолятора, но к ней будет приложено практически все напряжение, так как сопротивление увлажненного загрязненного слоя оказывается меньше сопротивления сухой зоны. Ток проводимости через глазурь возрастает. Это приводит к значительному нагреву, т.е. тепловому удару, который в ряде отдельных случаях может привести к разрушению изоляционного материала. В дальнейшем сопротивление участка падает благодаря температурному коэффициенту сопротивления полупроводящей глазури и становится соизмеримым с сопротивлением увлажненного слоя, вследствие чего напряженность электрического поля выравнивается, и развитие разряда прекращается. Таким образом, сопротивление глазури должно выбираться исходя из тепловой устойчивости изоляционной конструкции в летний солнечный день. При этом также следует учитывать её сопротивление при 0°С, так как условия работы изоляции оборудования наружной установки в этом случае наиболее сложные.
При образовании на увлажненной загрязненной поверхности сухих зон происходит переход тока из влажного слоя загрязнения в полупроводящую глазурь и обратно. Этот переход обуславливает возможность прожигания слоя глазури на границах сухой зоны.
Процесс неравномерного подсушивания поверхности и неравномерного распределения напряжения тем резче, чем сложнее форма изолятора. Это объясняется тем, что у изоляторов сложной формы большая часть приложенного напряжения падает вблизи
стержня. Выравнивать напряженность электрического поля таких изоляторов можно путем нанесения вблизи потенциального электрода полупроводящего покрытия с большей проводимостью и плавному уменьшению ее по мере удаления от стержня. Такой способ выравнивания напряженности электрического поля с помощью полупроводящей глазури практически не возможен, так как на изолятор, для плавного уменьшения проводимости, должны наноситься полупрово-дящие глазури с разной проводимостью, плавно изменяющейся в достаточно широком диапазоне.
Таким образом, полупроводящие покрытия во многих случаях дают положительный эффект, но существует также и ряд трудностей (таких как тепловая устойчивость изоляционной конструкции, неравномерность напряженности электрического поля вследствие неоднородности полупроводящего слоя, прожег глазури на границе сухих зон, большие диэлектрические потери) решение которых требует особого внимания.
Выводы:
1. Для увеличения тепловой устойчивости изоляционной конструкции необходима полупроводящая глазурь с меньшей зависимостью сопротивления от температуры. Перепад температуры должен быть не ниже 50-70°С.
2. Полупроводящее покрытие на основе глазури не обеспечивает достаточно равномерного распределения напряженности электрического поля вследствие неоднородности полупроводя-щего слоя и несовершенства способа его нанесения. Альтернативным способом изменения проводимости поверхности изоляционных мате-риалов является ионно-термическая модификация.
3.Выравнивать напряженность электри ческого поля изоляторов сложной формы можно путем нанесения вблизи потенциаль ного электрода полупроводящего покрытия с большей проводимостью и плавным умень шением ее по мере удаления от электрода. Это можно реализовать ионно-термическим методом нанесения полупроводящего слоя.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ушаков В.Я. Изоляция установок высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 496.с.: ил.
2. Куртенков Г.Е. Основы проектирования изоляции высоковольтного электрооборудования: Учебное пособие. – Томск: Издательство НТЛ, 1999. – 276. с.: ил.
3. Дмитревский В.С. Расчет и конструирование изоляции: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 392 с.: ил.
4. Левшунов Р.Т. Исследование изоляторов, покрытых полупроводящей глазурью. – “Электрические станции”, 1954, №4, с. 36-41.
5. Калинин Е.В. Применение полупроводящей глазури на фарфоровых изоляторах. – “Электричество”, 1956, №10, с. 90-92.