Высоковольтный ввод конденсаторного типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

23

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Высоковольтный ввод конденсаторного типа»

Содержание проекта

Введение

1. Техническое задание на проектирование

2. Электрический расчет ввода

3. Механический расчет ввода

4. Тепловой расчет ввода

5. Альбом чертежей высоковольтного ввода конденсаторного типа ГБМЛУ/0ч90 110/1000

Вывод

Список литературы

1. Техническое задание на проектирование ввода

2. Спроектировать высоковольтный ввод конденсаторного типа ГБМЛУ/0ч90 110/1000 на напряжение 110кВ и ток 1000А, установленного под углом 90є, работающего в нормальных климатических условиях.

3. Ввод должен выдерживать следующие испытательные напряжения в соответствии с ГОСТ 1516.1-96.

изоляция силовой установка

4. Расчетные градиенты напряженностей принятые в проекте

Введение

Любая энергетическая система (аппарат, электрическая машина, электрическая конструкция) состоит из двух обязательных элементов: электрической изоляции и проводников. Электрическая изоляция электрооборудования в значительной степени предопределяет его размеры, работоспособность и безаварийность работы, срок службы и стоимость. Иными словами, электрическая изоляция обеспечивает работу всего электрооборудования, являясь его обязательной составной частью.

Чтобы выполнять свои функции, электрическая изоляция должна удовлетворять комплексу требований, которые можно сформулировать следующим образом:

1) изолирование проводников, находящихся под разными электрическими потенциалами;

2) надежная механическая связь частей изоляционной конструкции с проводниками;

3) достаточная механическая прочность, позволяющая без повреждений и без заметного ухудшения свойств выдерживать как нормальные рабочие нагрузки, так и эксплуатационные перегрузки;

4) простая технология изготовления;

5) возможно низкая стоимость;

6) относительно малые размеры;

7) малые потери электрической энергии при рабочем
напряжении, т. е. высокое электрическое сопротивление
и малый tgд;

8) легкость ремонта и замены вышедших из строя элементов;

9) безопасность в обслуживании;

10) обеспечение заданного или экономически обоснованного срока службы.

Кроме того, при изготовлении изоляции недопустимо использовать дефицитные материалы.

Сформулированные требования взаимно противоречивы. Например, уменьшение размеров электрической изоляции сопровождается увеличением напряженности поля, что влечет за собой сокращение сроков службы. Сокращения размеров можно добиваться, применяя лучшие электроизоляционные материалы и более совершенные способы их переработки, что приведет к дополнительным затратам.

Одновременное выполнение всех вышеуказанных требований (кроме п. 9, выполнение которого обязательно) в полной мере невозможно. Всегда возникает необходимость найти наиболее приемлемый вариант конструкции, который был бы наилучшим по сумме предъявляемых к электрической изоляции требований.

При проектировании электрической изоляции необходимо решать задачу экономической эффективности производства новой конструкции, что требует проведения расчетов и обоснований.

Расчеты проводятся в следующей последовательности:

1) определяется годовой экономический эффект от внедрения нового изделия (изоляционной конструкции);

2) рассчитываются предельные цены на новое изделие с надбавками за качество;

3) производится сводный анализ эффективности нового электроизделия на основе учета совокупности технико-экономических показателей.

При проектировании электрической изоляции необходимо решить две основные, задачи:

1) выбрать электроизоляционный материал;

2) определить размеры и форму изделия.

Взаимная противоречивость требований к изоляции порождает необходимость рассматривать при проектировании значительное количество вариантов. В качестве критериев для выбора сравниваемых вариантов используются различные подходы, такие как себестоимость, технологичность, эстетичность, ремонтопригодность и т.д.

Все перечисленные критерии являются односторонними, хотя и очень важными показателями проектируемой конструкции. Ими можно пользоваться, если все остальные сравниваемые характеристики и показатели изделия одинаковы, что бывает довольно редко, поэтому решение технической задачи необходимо обосновывать экономическими расчетами. У любого проектируемого изделия просматриваются как бы две группы связанных между собой показателей: технические и экономические.

Экономические отражают одновременно и целый ряд технических характеристик. В качестве экономического показателя необходимо выбирать такую характеристику, которая учитывала бы первоначальные затраты на изделие и его эксплуатационные данные.

Ускорение технического прогресса, внедрение новых электроизоляционных материалов и повышение требований к надежности электрооборудования ставят задачу уже на стадии проектирования производить оценку срока службы изоляции и вероятности ее безотказной работы.

2. Электрический расчет

Электрические напряжения, действующие на изоляцию в процессе эксплуатации можно разделить на две группы: рабочие напряжения и перенапряжения. Рабочее напряжение относится к постоянным нагрузкам. Перенапряжения являются нагрузками случайными и в зависимости от причин, их вызывающих, делятся на внутренние и внешние.

Рабочее напряжение

Электрическая изоляция силовых установок трехфазного тока проектируется на определенный класс напряжения. Для каждого, класса устанавливается наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, которое равно наибольшему линейному напряжению трехфазной сети. Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования -- предельное напряжение, которое может длительно существовать в электрической сети (например, линейное напряжение в сети со стороны источника электрической энергий). Разность между наибольшим рабочим напряжением электрооборудования и его номинальным значением обеспечивает допустимое падение напряжения в линии электропередачи. Номинальное и наибольшее рабочие напряжения электрооборудования нормированы ГОСТ 15161-76. Из значения приведены ниже.

Класс напряжения, кВ. 3 б 10 15 20 35

Наибольшее рабочее напря-

жение электрооборудо-

вания, кВ 3,6 7,2 12 17,5 24 40,5

Класс напряжения, кВ . . .

ПО150 220 330 500 750

Наибольшее рабочее, напря-

жение электрооборудо

вания, кВ 126 172 252 363 525 787

Рабочее напряжение электрической изоляции зависит от режима нейтрали энергетической системы. Здесь могут иметь место три случая: 1) изолированная нейтраль, 2) глухо заземленная нейтраль, 3) нейтраль, заземленная, через дугогасящий реактор. При изолированной нейтрали замыкание одной фазы на землю, вызванное повреждением изоляции данной фазы, приводит к появлению на изоляции двух других (здоровых) фаз напряжения, равного линейному. Аварийное заземление одной фазы в сетях с изолированной нейтралью.с малым, меньше 40 А, емкостным током может существовать относительно продолжительное время (от нескольких минут до 5--6 ч в кабельных сетях). Это время можно использовать на отыскание места замыкания на землю и его устранение. Замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью с малым емко-етным током не вызывает, таким: образом, немедленного перерыва в энергоснабжении потребителя. В сетях с изолированной нейтралью за рабочее напряжение электрической изоляции следует принять наибольшее рабочее напряжение электрооборудования.

В случае глухого заземления нейтрали замыкание на землю одной из фаз будет представлять собой однофазное короткое замыкание, что вызовет отключение поврежденного участка сети релейной защитой. Продолжительность работы линии электропередачи при однофазном коротком замыкании на землю определяется временем срабатывания релейной защиты и отключающей аппаратуры. Обычно это время не превышает 3 с. Таким образом, продолжительная работа электрооборудования в режиме короткого замыкания одной фазы на землю в сетях с заземленной нейтралью исключается. В этом случае рабочее напряжение электрической изоляции равно наибольшему фазному напряжению электрооборудования, т. е. наибольшему рабочему напряжению электрооборудования, деленному на v3 . Заземление нейтрали через индуктивность позволяет уменьшить ток замыкания на землю и тем самым увеличить время до перехода его в короткое замыкание. Если индуктивность обеспечивает' полную компенсацию емкостного тока на землю, то сеть считается резонансно-заземленной. При резонансном заземлении сети ток в месте однофазного короткого замыкания приблизительно равен 5--7% полного емкостного тока и состоит из активной составляющей, создаваемой ^утечкой изоляции, и тока высших гармоник. В этом случае, так же: как и в сетях с изолированной нейтралью, на электрическую изоляцию здоровых фаз будет длительно действовать наибольшее рабочее напряжение электрооборудования. Таким образом, при заземлении нейтрали; через дугогасящий реактор рабочее напряжение электрической изоляции следует принять равным наибольшему рабочему напряжению электрооборудования.

В Украине сети с номинальным напряжением 3--35 кВ имеют изолированную или резонансно-заземленную нейтраль, а 110 кВ и выше -- заземленную нейтраль. Таким образом, рабочее напряжение электрической изоляции класса 3--35 кВ принимается равным наибольшему рабочему напряжению электрооборудования, а класса 110 кВ и выше -- наибольшему фазному напряжению электрооборудования.

Внутренние перенапряжения

Внутренние перенапряжения вызываются колебаниями электромагнитной энергии, запасенной в элементах электрической цепи или поступающей в нее от генераторов.

Внутренние перенапряжения можно подразделить на резонансные и коммутационные. При резонансных перенапряжениях повышение напряжения на изоляции возникает в результате резонанса на основной или повышенной частоте в линии электропередачи. При наличии нелинейных элементов (например, реакторов с магнитопроводом) могут появиться феррорезонансные перенапряжения на пониженной, основной или повышенной частоте. Резонансные и феррорезонансные перенапряжения возникают при несимметричных режимах в линии электропередачи. Коммутационные перенапряжения появляются в результате внезапных изменений схемы или параметров сети. Типичными коммутациями являются отключения и включения линий, трансформаторов и других элементов сети, а также замыкания на землю и между фазами. Возникающий переходный процесс при коммутациях вследствие высокой добротности контуров, состоящих из индуктивностей и емкостей проводов линий электропередачи, обмоток трансформаторов и реакторов и других элементов системы, имеет колебательный характер. Колебательный переходный процесс может привести к значительным повышениям напряжения на электрической изоляции отдельных участков системы.

Момент возникновения перенапряжений и продолжительность их действия на электрическую изоляцию являются случайными величинами, так как обусловлены случайными причинами: состоянием системы, моментом коммутации и особенностями работы отключающей аппаратуры.

Внешние перенапряжения

Внешние перенапряжения возникают в результате воздействия на линию электропередачи или другие объекты системы внешних ЭДС. Внешние перенапряжения возникают либо за счет атмосферного электричества, либо из-за влияния .близко расположенных электрических объектов более высокого напряжения. Первые получили название грозовых перенапряжений и оказывают наиболее существенное воздействие на работоспособность изоляции линий электропередачи и подстанций. Вторые при правильном проектировании системы могут быть либо полностью устранены, либо значительно уменьшены.

Причиной грозовых перенапряжений является разряд молнии. Грозовые перенапряжения подразделяются на перенапряжения при прямых ударах молнии и индуктированные. Индуктированные перенапряжения возникают за счет электромагнитной индукции от тока разряда молнии на близко расположенный соседний объект. Повышение напряжения в высоковольтных сетях при индуктированных перенапряжениях обычно невелико и не представляет серьезной опасности для электрической изоляции класса напряжения 35 кВ и выше.

Перенапряжения при прямом ударе молнии в линию электропередачи или подстанции зависят от места удара и наличия аппаратов защиты на линиях и подстанциях. На линиях с тросовой защитой молния может разрядиться либо на провод, либо на защитный трос и опору. В первом случае на проводах линий электропередачи напряжение относительно земли составит Uм=IZэ. Эквивалентное волновое, сопротивление Zэ при ударе молнии в провод составляет 70--120 Ом. Хотя при прорыве молнии через тросовую защиту на проводах линии электропередачи появится очень высокое напряжение, вероятность прорыва молнии- не превышает 0,001. Кроме того, появление высокой амплитуды на проводах линии электропередачи приведет либо к срабатыванию разрядников, либо к разряду с провода на землю через гирлянду изоляторов в результате ее перекрытия или через один из воздушных промежутков провод -- земля и провод -- трос. Разряд с провода приведет к снижению амплитуды волны перенапряжений в линии электропередачи. Если провод на линии электропередачи не разряжается, то волна, достигнув подстанции, срезается вентильными разрядниками. При прямом ударе молнии в опору или трос на проводах линии электропередачи возникают индуктированные перенапряжения и перенапряжения от разряда с опоры или троса на провод.

Учитывая малую длительность грозовых перенапряжений, небольшую вероятность прорыва молнии через тросовую защиту и наличие аппаратов защиты, можно предполагать, что на работу подстанционной изоляции грозовые перенапряжения не оказывают решающего влияния. При расчете надежности электрической изоляции следует учитывать увеличение числа перенапряжений в грозовой сезон.

Обязательными элементами вводов являются токопроводящий стержень, средний фланец и внутренняя изоляция. Токопроводящий стержень (или труба) служит для подачи энергии к электрическому аппарату, на котором установлен проходной изолятор С помощью среднего фланца осуществляются механическая связь отдельных частей изолятора и его крепление к стенке аппарата или здания Средний фланец имеет потенциал стенки аппарата, к которому он прикреплён. Нижний и верхний фланцы закрывают внутреннюю полость изоляции, центрируют токоnpоводящий стержень, служат для установки вспомогательных устройств изолятора. Фарфоровые покрышки защищают рнутреннюю полость изолятора от окружающей среды, воспринимают механическую нагрузку, действующую на изолятор, повышают разрядное напряжение и стойкость к действию поверхностных разрядов.

Внутренняя изоляция является основным элементом, обеспечивающим электрическое изолирование токопроводящего стержня от среднего фланца. Кроме основных частей в вводах имеются вспомогательные элементы, обеспечивающие нормальную его работу: маслорасширитель в маслонаполненном изоляторе, пружины для растяжения токопроводящего стержня, зажимы для крепления шин к токопроводящему стержню и другие

3. Механический расчет

По своей природе механические напряжения, действующие на изоляцию, можно подразделить на внешние и внутренние. Внешние механические напряжения возникают в изоляции от действия приложенных к электроизоляционным конструкциям сил.

Внутренние механические напряжения -- это напряжения, развивающиеся в изоляции за счет внутренних процессов, которые происходят при ее изготовлении и эксплуатации. Примером могут служить температурные механические напряжения, возникающие из-за неравномерного охлаждения или нагрева отдельных участков изоляции.

Внешние механические напряжения, действующие на электроизоляционные конструкции в эксплуатации, возникают за счет натяжения проводов линий электропередачи, силы ветрового напора, нагрузки от гололеда, веса закрепленных на изоляции конструкций и собственно изоляции, нагрузки от избыточного внутреннего или внешнего давления среды, силы взаимодействия рабочих токов и токов короткого замыкания, нагрузки от перемещения отдельных участков и др. Полный перечень, охватывающий все виды нагрузок, которые действуют на изоляцию в эксплуатации, составить для всех конструкций достаточно трудно. В каждом конкретном случае при составлении проектного задания необходимо тщательно проанализировать условия работы электроизоляционных конструкций. Механические воздействия на электроизоляционные конструкции могут иметь место при транспортировке и монтаже. Например, при перевозке возникают вибрационные нагрузки.

При оценке работоспособности электроизоляционных конструкций необходимо учитывать не только значение силы, но и ее направление.

Тяжение провода зависит от его температуры, т. е. является функцией температуры окружающей среды и токовой нагрузки. Так как оба влияющих фактора являются случайными, то тяжение проводов -- величина случайная, изменяющаяся в некоторых пределах. Зная минимальные и максимальные значения температуры провода, нетрудно определить пределы изменения тяжения проводов.

Тяжение проводов может заметно изменяться при появлении гололеда на линии электропередачи или шинах подстанций. Гололед появляется на линиях электропередачи при температуре окружающей среды от --10 до --5°С. Повышенная влажность воздуха (например, при близости моря) способствует образованию гололеда. При наличии гололеда, покрывающего провод, тяжение проводов увеличивается.

Скоростной напор ветра прямо пропорционален квадрату скорости ветра. Скоростной напор ветра создает достаточно большую силу уже при скорости ветра порядка 20 м/с. Сила, действующая на изолятор от скоростного напора ветра, является случайной векторной величиной,

В рабочем режиме некоторые электроизоляционные конструкции погружают в воду или в скважину, заливаемую водой, водным бурильным раствором или другими жидкостями. На электроизоляционную конструкцию в этих условиях действует всестороннее сжатие, .которое способствует повышению долговечности электроизоляционных конструкций. Однако при смене давления в конструкциях могут появиться значительные растягивающие силы, действие которых влечет за собой опасность ее разрушения. Например, если в оболочке геофизического кабеля имеется кольцевая полость, то при ее работе на глубине эта полость за счет диффузии может заполниться водой, давление которой при длительной выдержке кабеля в скважине сравняется с гидростатическим давлением в ней. При подъеме участка кабеля с полостью, заполненной водой (так как вода просачивается из полости очень медленно), внутреннее давление в полости может превысить 10 МПа и вызвать разрыв оболочки.

При рабочем токе усилия между проводниками невелики и ими во многих случаях можно пренебречь. Если ток i1=i2=1000 A, l=2 м, а=0,1 м, то сила, действующая между проводами, составит около 4 Н. Наибольшие силы развиваются при коротких замыканиях в энергетических системах. Ток короткого замыкания можно представить из двух составляющих: апериодической и периодической. Апериодическая составляющая тока короткого замыкания достаточно быстро затухает (приблизительно за 0,1--0,5 с). Периодическая составляющая мало изменяется с течением" времени при коротких замыканиях, далеко отстоящих от генераторов системы. Вблизи генераторов периодическая составляющая изменяется по более сложному закону и за счет форсированного возбуждения может возрастать с течением времени до установившегося значения. Наибольшая сила действия на изоляцию возникает в первый полупериод периодической составляющей тока короткого замыкания, когда апериодическая составляющая имеет еще высокое значение. Наибольшее амплитудное значение тока короткого замыкания называют ударным током короткого замыкания. Обычно при расчетах коротких замыканий в системах определяют периодическую составляющую.

Короткие замыкания в системах сравнительно редки и отключаются релейной защитой в течение короткого времени. Отключение близко расположенных к электростанциям коротких замыканий происходит примерно за 0,1 с, а отдаленных -- за 3--5 с.

Ток короткого замыкания зависит от мощности генераторов, наличия синхронных компенсаторов в системе, индуктивности цепи и других факторов и может изменяться довольно значительно. Рассмотренные виды внешних механических воздействий на изоляционные конструкции показывают достаточную сложность их строгого учета. Такие нагрузки, как тяжение проводов, являются функцией случайной величины -- температуры. При определенных температурах на проводах появляется гололед, который резко увеличивает нагрузку на изоляторы.

Сила от ветрового напора является функцией скорости ветра, зависящего от метеорологических условий местности.

Таким образом, действующие на изоляцию в эксплуатации нагрузки являются случайными. В настоящее время функции распределения механических нагрузок, как правило, неизвестны. Однако в целом ряде случаев отсутствие функции распределения и времени действия механических нагрузок на изоляцию не исключает возможность их учета при расчете срока службы электрической изоляции. Для того чтобы производить оценку срока службы изоляции, необходимо знать значения нагрузок и продолжительность их действия. В ряде случаев эти данные (например, тяжение проводов) можно определить достаточно точно, если известны температуры.

Внутренние механические напряжения возникают как при изготовлении электроизоляционных конструкций, так и при их эксплуатации. При изготовлении керамических изделий и изделий из термореактивных пластмасс происходят химические реакции, сопровождающиеся уплотнением материала. Так как уплотнение происходит неравномерно по объему изделия, то в отдельных участках возникают механические напряжения. Эти механические напряжения частично рассасываются за счет текучести материалов. Однако в некоторых изделиях механические напряжения приводят к появлению трещин.

4. Тепловой расчет

Тепловой расчет электроизоляционной конструкции преследует две цели: определение температуры изоляции в различных режимах ее работы и оценка тепловой устойчивости электрической изоляции.

Тепловыделения в электроизоляционных конструкциях складываются из потерь энергии в токопроводящих частях и электрической изоляции.

Тепловыделения в токопроводящих частях возникают от рабочего тока, токов перегрузки и короткого замыкания. Токи перегрузки и короткого замыкания имеют небольшую продолжительность, зависящую от уставки релейной защиты. Защита от короткого замыкания отключает установку за время, не превышающее 0,5 с. Время действия токов перегрузки зависит от их значения и обычно не превышает 5--10 с. Хотя перегрев электрической изоляции при токах перегрузки и короткого замыкания достигает значительной величины, их действие кратковременно и появляются они сравнительно редко. При тепловых расчетах электрической изоляции перегревом от токов перегрузки и короткого замыкания в первом приближении можно пренебречь.

При переменном токе необходимо учитывать увеличение сопротивления проводника за счет поверхностного эффекта, вызывающего неравномерное распределение плотности тока по сечению проводника. Сплошные цилиндрические проводники применять на переменном токе высокой частоты невыгодно, так как плотность тока в центре меньше, чем вблизи поверхности. Более целесообразным является применение полых проводников, в этом случае коэффициент поверхностного эффекта близок к единице.

Приложенное к изоляции напряжение равно ее наибольшему рабочему напряжению. Нагревом изоляции от случайных воздействующих перенапряжений пренебрегают из-за малой их продолжительности и сравнительно редкого появления. При расчетах тепловыделений в силовых электроизоляционных конструкциях действующее значение приложенного напряжения можно считать не зависящим от времени. Емкость электроизоляционной конструкции с некоторым допущением можно считать не зависящей от времени и температуры. Существенное влияние температура изоляции и частота переменного тока оказывают на tgдt. При подсчете тепловыделений значение tg д должно быть взято при температуре изоляции и рабочей частоте переменного тока.

Выделяющаяся за счет потерь в токопроводящих частях и электрической изоляции тепловая энергия отводится в окружающую среду. Теплота через материалы и границы раздела двух сред передается путем теплопроводности, конвекции и излучения.

Теплопроводностью называют молекулярный перенос теплоты при непосредственном соприкосновении тел или частей одного тела с различной температурой.

Конвективным теплообменом (конвекцией) называют перенос теплоты, обусловленной перемещением частиц вещества (молекул, атомов) в пространстве.

Теплообменом излучения называют перенос теплоты в виде электромагнитной энергии.

Теплопередачей или теплообменом называют перенос теплоты от нагретого тела (участка тела) к холодному.

Передача теплоты от твердого тела к жидкости или газу называется теплоотдачей.

Разделение процесса теплопередачи, являющегося достаточно сложным, на элементарные является удобным, облегчающим в ряде случаев физическую интерпретацию явлений. В реальных условиях теплопередача осуществляется одновременно всеми тремя процессами: теплопроводностью, излучением и конвекцией. В практических расчетах сложные процессы теплопередачи всегда целесообразно рассматривать как одно целое.

В электроизоляционных конструкциях теплота обычно передается от ее центральной части (центра конструкции) в окружающую среду, Отдельные участки электроизоляционных конструкций являются твердыми телами, которые могут быть разделены газовыми или жидкими прослойками.

В твердых телах теплопередача осуществляется теплопроводностью, в газовых наибольшее количество тёплоты передается конвекцией и излучением. В жидких материалах теплопередача происходит главным образом за счет теплопроводности и конвекции. Передача теплоты от одного участка тела к другому самопроизвольно происходит только при наличии градиента температур. Теплота переносится от участков тела с более высокой температурой к участкам тела, имеющим более низкую температуру.

Совокупность значений температуры для всех точек пространства называют температурным полем. Если температура отдельных точек меняется во времени, то поле называется неустановившимся (нестационарным), а если не меняется--установившимся (стационарным). Нестационарный тепловой процесс в электроизоляционных конструкциях возникает при включениях, отключениях, смене режимов работы электроустановок.

Расчет нестационарных тепловых процессов в электроизоляционных конструкциях достаточно сложен. Электроизоляционные конструкции, содержащие большой объем материалов с высокой теплоёмкостью (жидкие диэлектрики и полимерные материалы), обладают значительной тепловой инерционностью. Постоянная времени нагрева многих конструкций превышает 50--60 мин. Если изменения режимов работы происходят периодически и длительность периода меньше постоянной времени нагрева, то вследствие тепловой инерционности температура Изоляции будет колебаться около некоторого среднего значения. Причем отклонения от среднего значения температуры будут невелики и ими часто можно пренебречь. В этом случае расчет проводят, как для стационарного теплового режима, заменяя истинные тепловыделения эквивалентными. В тех случаях, когда изменение тепловыделений происходит с периодом, соизмеримым с постоянной времени нагрева, следует рассматривать нестационарный тепловой режим. Если период повторения нагрузки много больше постоянной времени нагрева, то каждый из режимов работы можно приближенно рассматривать как стационарный. Обычно период изменения нагрузок либо мнoгo больше, либо меньше постоянной времени нагрева, т. е. в большинстве случаев можно считать тепловой процесс в электроизоляционных конструкциях стационарным.

Коэффициент теплопроводности л является свойством вещества проводить теплоту и показывает количество теплоты, которое проходит в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.

Коэффициент теплопроводности зависит от структуры плотности, влажности, давления и температуры материала. С увеличением плотности, давления и температуры коэффициент теплопроводности растет. Увлажнение электроизоляционных материалов может значительно повысить их коэффициент теплопроводности. Заметно увеличивается коэффициент теплопроводности при пропитке пористых материалов.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией показывает количество теплоты, передаваемой от стенки к газу или жидкости (от газа или жидкости к стенке) в единицу времени с единицы поверхности стенки при разности температур между стенкой и газом или жидкостью, равной одному градусу. Коэффициент теплоотдачи зависит от свойств газа или жидкости, скорости их движения, размеров и формы стенки.

При проведении теплового расчета принимают тепловой поток вдоль оси изолятора равным нулю. Из-за небольшой поверхности стержня, выступающего на воздух, количество теплоты, отдаваемое внешним концом стержня в окружающую среду, невелико. Токопроводящий стержень несколько выравнивает температуру в осевом направлении. Еще одно допущение, принимаемое в расчетах проходных изоляторов, предназначенных для ввода в маслонаполненные аппараты, состоит в пренебрежении теплообменом с маслонаполненным аппаратом. Иными словами, предполагается, что тепловой поток через поверхность фарфоровой покрышки, находящейся внутри аппарата, равен нулю. Строго это предположение выполняется, если температуры внешней поверхности покрышки и масла внутри аппарата равны, что далеко не очевидно. Предполагается, что вся теплота, выделяющаяся в изоляторе, отдается в окружающую среду через поверхность воздушного конца.

Основное тепловыделение в проходных происходит за счет потерь в токопроводящем стержне и изоляции.

Вывод

Развитие народного хозяйства, механизации и автоматизация производства, расширение областей применения электрической энергии требуют опережающего роста мощностей электростанций. Для производства электрической энергии все в большей степени будут возникать задачи использования низкокалорийных топлив. Месторождения углей, горючих сланцев удалены от промышленных центров. Передача электрической энергии от мест выработки до мест потребления требует повышения напряжения линий электропередачи. В настоящее время успешно работают линии электропередачи на 750 кВ.

Создание энергетических систем улучшает коэффициент использования установленной мощности генераторов электростанций. В свою очередь, увеличение мощности электростанций, создание крупных энергетических систем повышают требования к экономичности и надежности электрооборудования. Единичная мощность и долговечность электрооборудования в значительной степени определяются возможностями электрической изоляции. Уменьшение ее размеров, повышение надежности могут существенно повысить экономичность энергетической системы в целом.

Химическая промышленность выпускает во все возрастающем количестве новые полимерные электроизоляционные материалы, обладающие комплексом физико-механических свойств, позволяющих применять их наряду с бумажно-масляной, маслобарьерной и некоторыми другими видами изоляции. Если традиционно используемые материалы прошли многолетнюю эксплуатационную проверку и по их использованию накоплен определенный опыт, то для новых материалов такого опыта почти не имеется, что ставит перед проектировщиками задачу тщательного учета всех их положительных и отрицательных свойств. Все это требует разработки новых методов расчета. Традиционный метод проектирования электрической изоляции основывается на выборе расчетного напряжения и напряженности поля. Расчетное напряжение в большинстве случаев принималось равным либо наибольшему рабочему напряжению, либо часто появляющимся перенапряжениям. В последнем случае расчетное напряжение принимается равным испытательному. Расчетная напряженность поля определялась как отношение электрической прочности к коэффициенту запаса. Коэффициент запаса учитывает особенности эксплуатационных воздействий на электрическую изоляцию и возможное снижение ее электрической прочности с течением времени. Применение коэффициентов запаса не дает возможностей полного учета условий эксплуатации электроизоляционного материала.

Ускорение технического прогресса, внедрение новых электроизоляционных материалов и повышение требований к надежности электрооборудования ставят задачу уже на стадии проектирования производить оценку срока службы изоляции и вероятности ее безотказной работы.

Рост объема производства электрооборудования требует детального экономического анализа вновь разрабатываемых электротехнических изделий и конструкций.

Эту задачу ставит и решает функционально-стоимоcтный анализ (ФСА). В данном курсовом проекте по курсу «Расчет и конструирование электрической изоляции» в основном рассматриваются общетеоретические вопросы расчета электрической изоляции, а также задачи экономики, надежности электроизоляционных конструкций, условия их эксплуатации. Рассмотрены тепловые расчеты и расчеты электрических полей. Все они являются общими и одинаково применимы ко всем электроизоляционным конструкциям.

Список литературы

1. В.С. Дмитриевский “Расчет и конструирование электрической изоляции” Энергоиздат, 1981.

2. И.С. Батхан, И.А. Баумштейн “Справочник по электрическим установкам высокого напряжения” Энергия, 1974.

3. А.Г. Гурин, Б.Г. Набока, В.В. Рудаков “Расчет и конструирование электрической изоляции” Харьков НТУ “ХПИ”, 2003.

4. Г.С. Кучинский “Изоляция установок высокого напряжения” Энергоатомиздат, 1987.

5. Техника высоких напряжений. Под ред. Д.В. Разевича.

Размещено на Allbest.ru