Диэлектрическая проницаемость газов, Тепловое старение изоляции. Классы нагревостойкости - Диэлектрические материалы для изоляции

Газообразные вещества характеризуются весьма малыми плотностями вследствие больших расстояний между молекулами. Благодаря этому поляризация всех газов незначительна и диэлектрическая проницаемость их близка к единице. Поляризация газа может быть чисто электронной или дипольной, если молекулы газа полярны, однако и в этом случае основное значение имеет электронная поляризация. Поляризация различных газов тем больше, чем больше радиус молекулы газа, и численно близка к квадрату коэффициента преломления для этого газа.

Зависимость газа от температуры и давления определяется числом молекул в единице объема газа, которое пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре.

У воздуха в нормальных условиях E=1,0006, а ее температурный коэффициент имеет значение около 2.10-6К-1

Тепловое старение изоляции. Классы нагревостойкости

Диэлектрические материалы, используемые для изготовления внутренней изоляции установок высокого напряжения, при комнатной температуре практически инертны. Однако при рабочих температурах (90--180 °С) в этих материалах возникают или резко ускоряются химические реакции, которые изменяют структуру материалов и вызывают ухудшение свойств всей изоляции в целом. Эти процессы именуют тепловым старением. Твердые диэлектрические материалы в процессе теплового старения постепенно снижают механическую прочность. Это приводит к повреждению изоляции под действием механических нагрузок и затем уже к пробою. В жидких диэлектриках в результате теплового старения образуются газообразные, жидкие и твердые продукты реакций. По мере накопления этих продуктов, загрязняющих изоляцию, проводимость и диэлектрические потери растут, а электрическая прочность снижается. Темпы теплового старения внутренней изоляции определяются скоростями химических реакций, зависящими от температуры. Обычно полагают, что срок службы при тепловом старении обратно пропорционален скорости химических реакций. Тогда отношение сроков службы изоляции и при разных температурах Т1 и Т2 будет выражаться:

Где T-- повышение температуры, вызывающее сокращение срока службы изоляции при тепловом старении в 2 раза. Значение T для разных видов внутренней изоляции лежит в пределах 8--12 °С, в среднем для изоляции тяговых электродвигателей составляет 10°С. Для изоляции силовых трансформаторов принимают T=8°С. Если же изоляция трансформаторов сильно изношена, то принимают T=6°С. Уравнение называют правилом Монтзингера, или правилом десяти градусов. Для ограничения теплового старения и обеспечения требуемого срока службы изоляционной конструкции для отдельных видов изоляции, в соответствии с ГОСТ и рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК), устанавливаются наибольшие допустимые рабочие температуры. По величине допустимой рабочей температуры все изоляционные материалы делятся на 7 классов нагревостойкости.

Класс нагревостойкости. Y А Е В F Н С Наибольшая рабочая температура в:

°С 90 105 120 130 155 180 более 180. °К 363 378 393 403 428 453 более 453.

К классу Y относятся волокнистые материалы на основе целлюлозы и шелка (пряжа, хлопчатобумажные и шелковые ткани, ленты, бумага, картон, древесина и т. п.), если они не пропитаны и не погружены в жидкий электроизоляционный материал.

К классу А принадлежат те же самые органические волокнистые материалы, пропитанные лаками или компаундами или погруженные в жидкий электроизоляционный материал, предохраняющий от доступа кислорода воздуха, который ускоряет тепловое старение изоляции. Например, это хлопчатобумажная изоляция проводов в пропитанной лаком обмотке электрической машины или хлопчатобумажная изоляция обмотки маслонаполненного трансформатора. К классу А относится также изоляция эмаль-проводов на масляно-смоляных лаках.

К классу Е относятся пластические массы с органическим наполнителем на основе термоактивного связующего типа фенолоформальдегидных смол (гетинакс, текстолит). К этому же классу относятся и лавсановые пленки, эпоксидные, полиэфирные и полиуретановые смолы, а также изоляция эмаль-проводов на таких смолах. Итак, к первым трем классам нагревостойкости Y, А и Е относятся главным образом органические электроизоляционные материалы.

К классу В относятся материалы, содержащие неорганические компоненты (щепанную слюду, асбестовые и стекловолокнистые материалы) в сочетании с органическими связующими и пропитывающими материалами. Сюда входят миканиты, стеклоткани и стеклотекстолиты на феноло-формальдегидных термоактивных смолах и эпоксидные компаунды с неорганическими наполнителями. К классу F принадлежат слюдяные продукты (миканиты), изделия на основе стекловолокна без подложки или с неорганической подложкой с органическими связующими и пропитывающими веществами, обладающими повышенной нагревостойкостью. К таким связующим относятся эпоксидные, термореактивные, полиэфирные и кремнийорганические смолы.

К классу Н относятся материалы, применяемые для класса F, но для изготовления которых применяют кремнийорганические смолы особо высокой нагревостойкости.

К классу С относятся чисто неорганические материалы без связующих и пропитывающих органических веществ: слюда, стекло, стеклоткани, асбест, кварц, микалекс. Из органических электроизоляционных материалов к классу С относятся только политэтрафторэтилен (фторопласт-4 или тефлон) и материалы на основе полиимидов.

При указанных температурах обеспечиваются технико-экономически целесообразные сроки службы электрооборудования. При повышении температуры срок службы изоляции снижается. Наивысшая рабочая температура определяется на основании тщательного изучения поведения материала при различных температурах с учетом коэффициента запаса, зависящего от условий эксплуатации, необходимой надежности и заданного срока службы.

Пример Изоляция класса Y рассчитана на работу при номинальной температуре ТН = 90 °С в течениеН = 25 лет. Сколько проработает изоляция, если ее рабочая температура будет равна Т - 114 °С.

Решение. По правилу Монтзингера, при повышении температуры на каждые 10 °С срок службы изоляции уменьшается в 2 раза. Поэтому срок службы изоляции при температуре Т -= 114 °С будет равен:

Похожие статьи




Диэлектрическая проницаемость газов, Тепловое старение изоляции. Классы нагревостойкости - Диэлектрические материалы для изоляции

Предыдущая | Следующая