Длительная электрическая

Электровооруженность всех отраслей промышленности, строительства и сельского хозяйства из года в год повышается. Предприятия получат большое количество новых электродвигателей, приборов, пускорегулирующей аппаратуры, трансформаторов и разного другого оборудования. Строительство новых, расширение и реконструкция предприятий и цехов требует сооружения дополнительных кабельных воздушных линий и электропроводок, возрастает объем новых электротехнических устройств и установок. Наряду с этим сохранится и будет эксплуатироваться большой парк существующего электрооборудования н электрических сетей. Длительная эксплуатация электрооборудования, перегрузки, аварийные ситуации приводят к г зреж-дениям отдельных деталей и узлов, а это, в свою очередь, к простоям оборудования основного производства. Для продления срока эксплуатации электрооборудования необходим четко организованный ремонт.

На 6-22 представлена печь мощностью 12 Мва, обладающая производительностью около 100 г чугуна в сутки. Печь работает на напряжении 190 в с расходом электроэнергии 2400—2600 кет -ч/т и cos q>=0,85-:- 0,95. Электроды набивные диаметром 1 000 мм. Длительная эксплуатация подобных печей показала, что благодаря незначительной высоте слоя шихты, небольшому объему газа, скапливающемуся в печи, и отсутствию зависания шихты их конструкция вполне взры-вобезопасна. Загрузка полностью механизирована системой труб. Имеются сведения, что проектировалась установка таких печей мощностью 25 Мва в единице.

Нормальная длительная эксплуатация конденсаторной установки возможна при условии, если ни в одной фазе, в том числе и в наиболее загруженной, мощность потерь не превышает номинального значения. Это условие делает невозможным полное использование установленной реактивной мощности. Ее можно использовать только до уровня располагаемой мощности. Располагаемая мощ-

Нормальная длительная эксплуатация конденсаторной установки возможна при условии, что ни в одной фазе, в том числе и в наиболее загруженной, мощность потерь не превышает номинального значения. Это условие делает невозможным полное использование установленной реактивной мощности. Ее можно использовать только до уровня располагаемой мощности. Располагаемая мощность — это верхний предел реактивной мощности трехфазной конденсаторной установки, которая может быть полезно использована при несимметричном напряжении без снижения срока службы конденсаторов наиболее загруженной фазы. Располагаемая мощность при несимметричном напряжении всегда меньше номинальной, т. е.

Нормальная длительная эксплуатация конденсаторной установки возможна при условии, что ни в одной фазе, в том числе и в наиболее загруженной, мощность потерь не превышает номинального значения. Это условие делает невозможным полное использование установленной реактивной мощности. Ее можно использовать только до уровня располагаемой мощности. Располагаемая мощность — это верхний предел реактивной мощности трехфазной конденсаторной установки, которая может быть полезно использована при несимметричном напряжении без снижения срока службы конденсаторов наиболее загруженной фазы. Располагаемая мощность при несимметричном напряжении всегда меньше номинальной

Первая перезарядка его реакторов была произведена весной 1963 г. Таким образом, на первоначальной топливной загрузке, составившей для одного реактора 1600 кг урана (в том числе 80 кг урана-235), каждый из них находился в действии свыше 11 тыс. час, выработав за это время почти по 500 млн. квт-ч тепловой энергии. Длительная эксплуатация ледокола показала его высокие ходовые качества и надежную работу атомной энергетической установки. Применительно к полученным результатам в 1964 г. было принято решение о строительстве новых атомных ледоколов улучшенного типа.

а — перегрев до 630 °С; 6 — длительная эксплуатация (138 тыс. ч) при 570 °С; в — разрушение по зоне термического влияния сварного шва приварки пароперепускной трубы к коллектору

При соблюдении режима термической обработки и условий затяга длительная эксплуатация шпилек при температурах 500—550 °С не приводит к потере несущей способности в течение 200 тыс. ч. Происходит некоторое разупрочнение материала шпилек, однако работоспособность их сохраняется.

В исходном состоянии длительная прочность зависит от большого числа факторов и проявляет высокую чувствительность к способу выплавки [37,38], деформированию [40,39], легированию и термической обработке [12,4]. В пределах марочного состава наблюдается значительный разброс жаропрочности. Длительная эксплуатация приводит к снижению жаропрочных свойств, причем отмечается [42] сохранение широкой полосы разброса длительной прочности разных труб после эксплуатации.

В настоящее время отсутствует единая точка зрения на возможность использования характеристик жаропрочности, полученных при испытании металла, длительное время отработавшего в эксплуатационных условиях. Известно, что длительная эксплуатация приводит к снижению жаропрочных свойств, причем отмечается [42] сохранение широкой полосы разброса длительной прочности разных труб после длительной эксплуатации.

Аналогичные изменения наблюдаются на картограмме механизмов разрушения. Длительная эксплуатация приводит к смещению границы порообразования в область более низких напряжений, а это в свою очередь вызывает необходимость прове-

усилиях, возникающих при прохождении тока к.з. в токоведущих частях аппарата; электрохимические процессы в диэлектриках и т. п.). Электрическая прочность при длительном воздействии рабочего напряжения (длительная электрическая прочность) характеризуется зависимостью срока службы изоляции от значения воздействующего напряжения. Эта зависимость обычно строится в виде вольт-временных характеристик. Пример такой характеристики показан на 4.5, а. Для многих видов изоляции эта зависимость, построенная в логарифмическом масштабе, близка к прямолинейной. Срок службы (время до пробоя) подвержен значительному разбросу, поэтому кроме средних значений 7 для выбора изоляции необходимо знать закон рчспределе-ния случайной величины t.

Длительная электрическая прочность твердой органической изоляции зависит от размеров изоляционной конструкции, причем определяющим является так называемый напряженный объем, т.е. объем диэлектрика, в котором напряженность электрического поля составляет не менее 85 % от ее максимального значения. Увеличение напряженного объема диэлектрика на порядок приводит к снижению длительной электрической прочности на 20—30 %.

Твердая изоляция электрических аппаратов, выбранная по условию надежной работы при рабочем напряжении при сроке службы 20—30 лет, всегда имеет значительные запасы электрической прочности относительно кратковременных повышений напряжения, т.е. определяющей является длительная электрическая прочность.

Процесс старения трансформаторного масла при длительных приложениях напряжения обусловлен рядом причин: частичными разрядами в газовых включениях, разрушением молекул углеводородов с выделением газа (водорода), окислительными процессами и т. п. Одновременно с образованием газообразных продуктов разложения масла происходит поглощение газа за счет растворения его в масле и химических реакций. Когда интенсивность газовыделения превышает интенсивность газопоглощения, образуются газовые пузыри и резко возрастает интенсивность ЧР (критические ЧР). Поэтому длительная электрическая прочность изоляционных промежутков в трансформаторном масле существенно ниже импульсной (при грозовых и коммутационных перенапряжениях). Отношение разрядных напряжений при грозовых импульсах к длительно допустимому напряжению промышленной частоты может достигать 3—5 и даже более. Допустимая средняя напряженность в масляных промежутках в слабонеоднородных полях по условию надежной работы при рабочем напряжении составляет 10—20 кВ/см.

В бумажно-масляной изоляции (см. 4.2) длительная электрическая прочность определяется в основном интенсивностью частичных разрядов в масляных прослойках. Напряженность электрического

Если изоляция имеет достаточный запас прочности по отношению к возникающим в электрической системе кратковременным перенапряжениям, то ее срок службы определяется длительной электрической прочностью. Иными словами, длительная электрическая прочность равна рабочему напряжению при времени воздействия, равному сроку службы изоляции.

Испытательные напряжения характеризуют лишь кратковременную электрическую прочность внутренней изоляции. Длительная электрическая прочность, определяемая медленными процессами старения, не может иметь эквивалентного испытательного напряжения. Поэтому пригодность изоляции к работе в течение длительного времени при воздействии рабочего напряжения оценивают по ряду косвенных показателей. Среди этих показателей важнейшими являются диэлектрические потери, которые характеризуются величиной тангенса угла диэлектрических потерь tg 8, интенсивность частичных разрядов, сопротивление утечки изоляции, а также еще некоторые показатели, связанные с явлением диэлектрической адсорбции и указывающие на степень неоднородности изоляции.

Длительная электрическая прочность внутренней изоляции определяется не только собственной прочностью, но и иными характеристиками диэлектриков и в большой степени зависит от конструкции изоляции. Подробнее этот вопрос рассматривается в следующей главе. Здесь лишь отметим, для что обеспечения высокой длительной электрической прочности необходима однородная, сплошная изоляция. При воздействии сильных электрических полей опасны даже мельчайшие включения в виде частиц с резко отличной проводимостью или диэлектрической проницаемостью, особенно газовые включения (пузырьки, щели, трещины, усадочные каверны). Около таких включений или в них могут возникать так называемые частичные разряды (см. гл. 8), которые постепенно разрушают изоляцию до полного пробоя. Поэтому от диэлектриков требуется определенное сочетание качеств, обеспечивающих изготовление сплошной изоляции, отсутствие примесей и стойкость к воздействию частичных разрядов.

Многолетней практикой для основных видов электрооборудования высокого напряжения отобраны и установлены сочетания диэлектриков, которые наилучшим образом соответствуют конкретным условиям и особенностям изготовления и эксплуатации. Наибольшее распространение получили различные комбинации волокнистых материалов из целлюлозы (бумаг, картонов) с жидкими диэлектриками (минеральными маслами, синтетическими жидкостями). Такие комбинации в виде бумажно-масляной и маслонаполненной изоляции используются в силовых и измерительных трансформаторах, реакторах, в силовых кабелях и конденсаторах, в проходных изоляторах (вводах). В оборудовании на напряжения 110 кВ и более, за небольшим исключением, используется пока только маслопро-питанная или маслонаполненная изоляция. Основное достоинство указанных видов изоляции — высокая длительная электрическая прочность, которая достигается за счет того, что волокнистые материалы из целлюлозы хорошо пропитываются маловязкими жидкостями. Благодаря этому, а также вследствие высокой растворимости газов в жидкостях (маслах) сравнительно просто обеспечивается отсутствие воздушных включений в изоляции.

ДЛИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВНУТРЕННЕЙ ИЗОЛЯЦИИ

Требования к кратковременной электрической прочности изоляционных конструкций в виде величин испытательных напряжений устанавливают -путем анализа возможных перенапряжений (§ 11-2). Необходимая длительная электрическая прочность определяется по существу наибольшим рабочим напряжением и требуемым сроком службы оборудования. Чтобы обеспечить длительную электрическую прочность изоляции, на основании специальных исследований и опыта эксплуатации устанавливают допустимые значения мощности ЧР и других параметров, косвенно характеризующих способность изоляции длительно выдерживать воздействие рабочего напряжения (§ 104—10-6).