Втулка (электрическая) - Bushing (electrical)
 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)
|
В электроэнергия, а втулка это полый электрический изолятор который позволяет электрическому проводнику безопасно проходить через токопроводящий барьер, такой как корпус трансформатора или выключателя, без электрического контакта с ним. Втулки обычно изготавливаются из фарфор; хотя используются и другие изоляционные материалы.
Объяснение
Все материалы, несущие электрический заряд генерировать электрическое поле. Когда проводник под напряжением находится рядом с материалом с потенциалом земли, он может образовывать поля очень высокой напряженности, особенно там, где полевые линии вынуждены резко огибать заземленный материал. Проходной изолятор контролирует форму и силу поля и снижает электрические напряжения в изоляционном материале.
Втулка конденсаторная
Проходной изолятор должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать напряженность электрического поля, создаваемую в изоляции, когда присутствует любой заземленный материал. По мере увеличения напряженности электрического поля внутри изоляции могут образовываться пути утечки. Если энергия пути утечки превышает диэлектрическую прочность изоляции, это может пробить изоляцию и позволить электрической энергии пройти к ближайшему заземленному материалу, вызывая горение и искрение.
Типичная конструкция проходного изолятора имеет «проводник» (обычно из меди или алюминия, иногда из других проводящих материалов), окруженный изоляцией, за исключением клеммных концов.
В случае сборной шины клеммы проводника будут поддерживать сборную шину в ее месте. В случае ввода, к изоляции также будет прикреплено фиксирующее устройство, чтобы удерживать его на своем месте. Обычно точка крепления является цельной или окружает изоляцию на части изолированной поверхности. Изолированный материал между точкой крепления и проводником является наиболее напряженной зоной.
Конструкция любого электрического ввода должна гарантировать, что электрическая прочность изолированного материала способна выдерживать проникающую «электрическую энергию», проходящую через проводник через любые сильно нагруженные участки. Он также должен быть способен выдерживать периодические и исключительные моменты высокого напряжения, а также выдерживать нормальное непрерывное рабочее напряжение, поскольку именно напряжение направляет и контролирует развитие путей утечки, а не ток.
Изолированные вводы могут устанавливаться как внутри, так и вне помещений, и выбор изоляции будет определяться местом установки и рабочими электрическими характеристиками ввода.
Чтобы проходной изолятор мог успешно работать в течение многих лет, изоляция должна оставаться эффективной как по составу, так и по форме конструкции, и будет ключевым фактором в ее сохранении. Поэтому втулки могут значительно различаться как по материалам, так и по стилю конструкции.
Типы
Фарфоровая изоляция
В самых ранних конструкциях вводов фарфор использовался как для внутреннего, так и для наружного применения. Фарфор изначально использовался из-за его свойств непроницаемости для влаги после запечатывания обожженной глазури и низкой стоимости производства. Основным недостатком фарфора является то, что его небольшая величина линейного расширения приходится компенсировать за счет использования гибких уплотнений и прочной металлической арматуры, что создает производственные и эксплуатационные проблемы.
Базовая фарфоровая втулка представляет собой полую фарфоровую форму, которая проходит через отверстие в стене или металлическом корпусе, позволяя проводнику проходить через его центр и подключаться на обоих концах к другому оборудованию. Втулки этого типа часто изготавливают из фарфора мокрого обжига, который затем покрывают глазурью. Для выравнивания градиента электрического потенциала по длине проходного изолятора можно использовать полупроводниковую глазурь.
Внутренняя часть фарфорового ввода часто заполнена маслом для обеспечения дополнительной изоляции, и вводы этой конструкции широко используются до 36 кВ, где допускаются более высокие частичные разряды.
Где частичная разрядка Требуется соответствие стандарту IEC60137, проводники с бумажной и полимерной изоляцией используются вместе с фарфором в неотапливаемых помещениях и на открытом воздухе.
Использование изоляционных вводов из смолы (полимера, полимера, композитного материала) для высоковольтных приложений является обычным явлением, хотя большинство высоковольтных вводов обычно изготавливаются из пропитанной смолой бумажной изоляции вокруг проводника с фарфоровыми или полимерными кожухами для наружного применения и иногда. для внутреннего конца.
Бумажная изоляция
Другой ранней формой изоляции была бумага, однако она гигроскопична и впитывает влагу, что является вредным и недостатком из-за негибкой линейной конструкции. Технология литья под давлением доминирует в изоляционных изделиях с 1960-х годов благодаря гибкости формы и более высокой диэлектрической прочности.
Как правило, бумажная изоляция позже пропитывается либо маслом (исторически), либо, что чаще сегодня, смолой. В случае смолы на бумагу наносится пленка, покрытая фенольной смолой, чтобы стать бумагой, скрепленной синтетической смолой (SRBP), или пропитанная после сухой намотки эпоксидной смолой, чтобы стать пропитанной смолой бумагой или бумагой, пропитанной эпоксидной смолой (RIP, ERIP).
Изолированные вводы SRBP обычно используются до напряжений около 72,5 кВ. Однако при напряжении выше 12 кВ необходимо контролировать внешнее электрическое поле и выравнивать внутренний накопитель энергии, что снижает электрическую прочность бумажной изоляции.
Чтобы улучшить характеристики вводов с бумажной изоляцией, во время намотки можно вставить металлическую фольгу. Они действуют для стабилизации генерируемых электрических полей, гомогенизации внутренней энергии за счет эффекта емкости. Эта особенность привела к созданию втулки конденсатора / конденсатора.
Втулка конденсатора изготавливается путем вставки в бумагу очень тонких слоев металлической фольги в процессе наматывания. Вставленная проводящая фольга создает емкостный эффект, который более равномерно рассеивает электрическую энергию по изолированной бумаге и снижает напряжение электрического поля между проводником под напряжением и любым заземленным материалом.
Конденсаторные вводы создают поля электрических напряжений, которые вокруг крепежного фланца значительно менее сильны, чем конструкции без фольги, и при использовании в сочетании с пропиткой смолой производят вводы, которые могут с большим успехом использоваться при рабочем напряжении более одного миллиона.
Смола изоляция
С 1965-х годов полимерные материалы использовались для всех типов вводов вплоть до самых высоких напряжений. Гибкость использования литой формы изоляции заменила бумажную изоляцию во многих областях продукции и доминирует на существующем рынке изоляционных вводов.
Как и в случае с бумажной изоляцией, контроль полей электрического напряжения остается важным. Изоляция из смолы имеет большую диэлектрическую прочность, чем бумага, и требует меньшего контроля напряжения при напряжении ниже 25 кВ. Однако некоторые компактные конструкции распределительных устройств с более высокими номинальными характеристиками имеют заземленные материалы, более близкие к вводам, чем в прошлом, и для этих конструкций могут потребоваться экраны контроля напряжения в изоляционных изоляторах, работающие при напряжении до 12 кВ. Точки крепления часто являются неотъемлемой частью основной формы смолы и присутствуют. меньше проблем с заземленными материалами, чем с металлическими фланцами, используемыми на бумажных вводах. Однако необходимо соблюдать осторожность при проектировании вводов с изоляцией из смолы, в которых используются экраны, отлитые внутри, так, чтобы преимущество контроля поля электрических напряжений не сводилось на нет увеличением частичного разряда, вызванного трудностями устранения микропустот в смоле вокруг экранов во время литья процесс. Потребность в устранении пустот в смоле становится более чувствительной по мере увеличения напряжения, и нормальным явлением является использование пропитанной смолой фольгированной бумажной изоляции для вводов с номинальным напряжением более 72,5 кВ.
Втулки на малые феррорезонансный трансформатор
Вводы на однофазном распределительном трансформаторе
Вводы 20 кВ на трансформаторы и кабели
Вводы 110 кВ в стену здания
Вводы на 110 кВ и 220 кВ
Вводы на трансформатор 380 кВ и ГИС связь
Проходной ввод на силовой трансформатор AEG 1 МВ, Германия, 1932 г.
Выход из строя втулки
Втулки иногда выходят из строя из-за частичная разрядка. Иногда это происходит из-за медленной и прогрессирующей деградации изоляции в течение многих лет работы под напряжением; однако это также может быть быстрое разрушение, которое приводит к разрушению хорошей втулки за считанные часы. В настоящее время электроэнергетика проявляет большой интерес к мониторингу состояния высоковольтных вводов. Однако некоторые вводы выходят из строя на ранних этапах эксплуатации из-за неспособности контролировать напряжение или не выполнять необходимое техническое обслуживание, в то время как другие относятся к механизмам зарождающегося отказа, встроенным при изготовлении. Об этой точке зрения свидетельствует незначительное количество отказов вводов во всем мире.
Рекомендации
- Центральное электрогенерирующее управление (1982 г.). Практика современной электростанции. Пергамон. ISBN 0-08-016436-6.
- IEC60137-2008, Технический отчет BEAIRA Q / T123-1952 Проектирование высоковольтных вводов и конденсаторов с контролируемым напряжением, Технический отчет BEAIRA Q / T125-1952 Напряжения в высоковольтных вводах конденсатора, BSEN 50180, 50181, 50386
