В данной работе рассмотрены основы построения изоляции электрических машин высокого напряжения, освещены теоретические основы современных методов диагностирования изоляции статорных обмоток, определена эффективность диагностирования и изложены предложения по улучшению средств для диагностирования, которые значительно повышают надежность изоляции электрических машин высокого напряжения.
Ключевые слова: крупные электрические машины, диагностирование изоляции, методы и средства, конструкция изоляции, надежность изоляции.
В процессе работы изоляция электрических машин находится в тяжелых условиях эксплуатации: воздействие перенапряжений, высокой рабочей температуры, вибрации, циклов нагрева и охлаждения, механических усилий, воздействий продуктов разложения воздуха (озона). Кроме того, существенное значение имеют технологические трудности при изготовлении и укладке изоляции, приводящие к механическим повреждениям, а также несовершенство методов контроля и испытаний.
При конструировании изоляции машин большое внимание уделяется ослаблению влияния короны, частичных разрядов, возникающих в пазовой части изоляции, и скользящих разрядов, возникающих в месте выхода обмотки из паза. Для предотвращения опасного воздействия этих разрядов используются следующие меры: 1) применение изоляции с повышенной стойкостью к воздействию частичных разрядов (слюдоемкие типы изоляции); 2) регулировка электрического поля.
В пазовых частях изоляция покрывается полупроводными покрытиями (асбестожелезными лентами), ослабляющими электрическое поле в газовых включениях и воздушных промежутках между изоляцией и стенками пазов, что уменьшает частичные разряды в этих включениях.
Понятие частичного разряда (ч.р.) в изоляции охватывает местный разряд на поверхности или внутри изоляции в виде короны, скользящий разряд или пробой отдельных элементов изоляции, шунтирующей части изоляции между электродами, находящимися под разными потенциалами.
Ч.р. в изоляции возникают в местах с пониженной электрической прочностью (например, в прослоях пропитывающей жидкости или в газовых включениях в толще диэлектрика). В дальнейшем элемент диэлектрика с пониженной электрической прочностью, участвующей в ч. р., будет называться «включением».
При возникновении ч. р. достаточно большой интенсивности наблюдается увеличение диэлектрических потерь за счет мощности, выделяемой при ч. р. Это увеличение диэлектрических потерь может быть зарегистрировано по увеличению
Рис. 1. Характерные зависимости
В процессе эксплуатации изоляция электрических машин изменяет свои характеристики под влиянием целого ряда факторов: вибрации, высокой температуры, рабочего напряжения, перенапряжений, ударных динамических нагрузок, увлажнения. Влияние каждого из этих факторов достаточно существенно. В связи с этим выбор толщины изоляции и рабочей напряженности основывается главным образом на эксплуатационном опыте. При этом установлена связь между толщиной изоляции d и номинальным напряжением машины.
В последние годы были произведены экспериментальные и теоретические исследования, позволившие уменьшить толщину изоляции и увеличить допустимые напряженности электрического поля.
Во всех случаях, особенно для изделий большой мощности, одновременно с уменьшением толщины изоляции, веса и габаритов, надежность и долговечность изделий должны не только не снижаться, но и повышаться. Требования уменьшения толщины изоляции электрических машин и повышения нагревостойкостп непосредственно связаны с требованиями к увеличению использования проводниковых и магнитных материалов, что, в свою очередь, необходимо для снижения веса и габаритов пли увеличения мощности. Замена металлических конструкционных деталей деталями из электроизоляционного материала позволяет создать более надежные и рациональные конструкции, так как при этом устраняются потенциально возможные места пробоя. Соответственно удается получить конструкции меньших весов и габаритов.
Выводы
Установлено, что в слабых местах изоляции вероятно расслоение и трещины, в которых возникают самостоятельные электрические разряды — корона, скользящие разряды по поверхности, частичные разряды.
Выявлены самые опасные места в изоляции статорных обмоток электрических машин — места выхода обмотки из пазовой части в лобовую.
Проанализированы особенности развития частичных разрядов и особенности измерения характеристик частичных разрядов, что позволяет своевременную диагностику изоляции.
Предложен современный измеритель характеристик частичных разрядов.
Проанализирована эффективность прибора для автоматического измерения коэффициента абсорбции изоляции обмотки статора генератора на работающем и остановленном генераторе.
Литература:
1. Кутин В. М., В. И. Брейдбурд «Диагностирование электрооборудования электрических сетей». –М.: УМК- ПО, 1991 г.
2. Рожкова Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций. –М.: Энергоатомиздат, 1987. 12. Васютинский С. Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. — Л.: Энергия, 1970.
3. Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. — СПб.: Питер, 2006. — 320 с.
4. Герасимова Л. С., Майорец А. И. Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов. — М., Энергия, 1969.
5. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин. — М.: Высшая школа, 1984.
