Межконтактный промежуток

В двухслойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода в масляных .трансформаторах при суммарном рабочем напряжении двух слоев не более 1 кВ достаточной междуслойной изоляцией служит осевой масляный канал не менее 0,4 см шириной или прокладка из двух слоев электрокартона по 0,5 мм. При рабочем напряжении двух слоев более 1 и до 6 кВ — масляный канал 0,6—0,8 см и два слоя картона по 1,0 мм.

тельная защита многослойной цилиндрической обмотки осуществляется путем применения экрана в виде незамкнутого металлического цилиндра, вложенного под внутренний слой обмотки и соединенного электрически с линейным концом, подведенным к внутреннему слою обмотки. Экран из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. В обмотках классов напряжения 6 и 10 кВ экранирование внутреннего слоя не применяется.

Некоторые иностранные фирмы выполняют главную изоляцию обмоток классов напряжения 110 кВ и выше из кабельной бумаги, На внутреннюю обмотку НН наматывается большое число слоев кабельной бумаги с шириной полотна большей, чем высота обмотки НН, и общей толщиной до 4 см и более. Затем наматывается многослойная цилиндрическая обмотка ВН из прямоугольного провода с междуслойной изоляцией также из кабельной бумаги. Осевые масляные каналы делаются только для охлаждения внутренних слоев обмотки. После окончания намотки части цилиндров, образованных слоями кабельной бумаги, выступающие за длину обмотки, отборто-вываются вручную, т. е. разрываются по образующим цилиндра на полоски шириной 4—5 см, которые затем отгибаются под углом 90° в радиальном направлении, образуя плоские шайбы, перпендикулярные к оси обмотки ( 5-10,в).

Уменьшению внутреннего перепада температуры способствует также пропитка обмотки лаком. Главной целью пропитки является склеивание витков обмотки между собой и с междуслойной изоляцией, чем создается повышение механической прочности обмотки при коротких замыканиях трансформатора. Электрическая прочность внутренней изоляции обмотки от пропитки лаком не повышается, а в рассматриваемых многослойных цилиндрических обмотках, пропитываемых обычно простым погружением в лак с выдержкой в лаке без вакуумирования, даже несколько понижается. Понижение электрической прочности внутренней изоляции обмотки в этом случае объясняется пузырьками воздуха, остающимися главным образом между листами междуслойной изоляции. Для

Междуслойная изоляция рассчитывается по суммарному рабочему напряжению двух слоев обмотки. Обмотки с рабочим напряжением до 11—15кВ оказываются при этом достаточно прочными и при воздействии на них импульсных перенапряжений. В обмотках с рабочим напряжением >35 кВ для сглаживания неравномерного распределения напряжений при импульсах хорошие результаты дает размещение под внутренним слоем обмотки металлического немагнитного экрана ( 5-25) медного, латунного или алюминиевого листа толщиной 0,4— 0,5 мм, свернутого в виде разрезанного цилиндра. Разрез шириной 3—4 см по образующей цилиндра делается во избежание образования из цилиндра короткозамкнутого витка. Высота экрана берется обычно равной высоте обмотки /. Экран изолируется от первого (внутреннего) слоя обмотки меЖдуслойной изоляцией из кабельной бумаги. Такая же изоляция укладывается под экран.

Радиальный размер канала а\\ при t/i^l кВ выбирается по условиям изоляции не менее 0,4 см и проверяется по условиям отвода тепла по табл. 9-2. Если действительный радиальный размер провода а равен половине или меньше половины предельного размера, найденного по предельному значению q (см. выше), то канал между слоями может быть заменен жесткой междуслойной изоляцией — двумя слоями электроизоляционного картона по 0,5мм. В этом случае в (6-11) вместо размера канала подставляется толщина междуслойной изоляции 0,1 см.

В обмотках класса напряжения 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран — незамкнутый цилиндр из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.

представляет весьма сложную задачу. Эта задача еще осложняется тем, что обмотки трансформатора не являются монолитными в механическом отношении. Конструктивно каждая обмотка трансформатора состоит из проводников, разделенных витковой изоляцией в виде обмотки из кабельной бумаги или пряжи и в некоторых видах обмоток междуслойной изоляцией — прослойками из кабельной бумаги или картона. Между катушками, а в некоторых обмотках и между витками, размещаются прокладки, набранные из электроизоляционного картона. Механические силы, возникающие при коротком замыкании и действующие на проводники обмотки, неравномерно распределяются между ее витками. Суммируясь, они создают силы, действующие на междукатушечную и опорную изоляцию обмоток, на рейки, образующие вертикальные каналы, и на изоляционные цилиндры. Поскольку максимальные механические силы при коротком замыкании действуют в течение очень короткого промежутка времени, упругость витковой и междукатушечной изоляции может весьма существенно повлиять на суммарные силы, и их максимальное значение может оказаться значительно меньшим, чем арифметическая сумма элементарных сил. Это смягчающее действие изоляции обмотки не может быть учтено, так как упругость изоляции во многом зависит от факторов, не поддающихся точному .учету (плотности намотки витков, степени пропитки обмотки лаком, усадки изоляции после сушки и т. д.). С другой стороны, упругость изоляции облегчает возникновение собственных механических колебаний проводов обмотки, что может привести к увеличению механических напряжений и способствовать разрушению обмоток.

В двухслойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода в масляных трансформаторах при суммарном рабочем напряжении двух слоев не более 1 кВ достаточной междуслойной изоляцией служит осевой масляный канал

35 кВ дополнительная защита многослойной цилиндрической обмотки осуществляется путем применения экрана в виде незамкнутого металлического цилиндра, вложенного под внутренний слой обмотки и соединенного электрически с линейным концом, подведенным к внутреннему слою обмотки. Экран из листа немагнитного металла толщиной 0,5 мм изолируется от внутреннего слоя обмотки обычной междуслойной изоляцией. В обмотках классов напряжения б и 10 кВ экранирование внутреннего слоя не применяется. Многими иностранными фирмами многослойная цилиндрическая обмотка из провода прямоугольного сечения применяется для трансформаторов мощностью десятки и сотни тысяч киловольт-ампер классов напряжения НО—500 кВ ( 4.12, б). Обмотка этого типа в сочетании с одним или двумя электростатическими экранами, присоединенными к линейному концу обмотки или к линейному и нейтральному концам, дает равномерное начальное распределение напряжения и обеспечивает хорошую грозозащиту трансформатора. От схемы на 4.12, а эта схема отличается наполовину меньшим напряжением между соседними слоями. Применение многослойных обмоток для мощных

Некоторые иностранные фирмы выполняют главную изоляцию обмоток классов напряжения 110 кВ и выше из кабельной бумаги. На внутреннюю обмотку НН наматывается большое число слоев кабельной бумаги с шириной полотна большей, чем высота обмотки НН, и общей толщиной До 40 мм и более. Затем наматывается многослойная цилиндрическая обмотка ВН из прямоугольного провода с междуслойной изоляцией также из кабельной бумаги. Осе-

Между двумя крайними состояниями -- состоянием металлического проводника тока (контакты замкнуты) и состоянием диэлектрика (контакты разомкнуты), когда ионизированных частиц а межконтактном промежутке практически нет, — межконтактный промежуток аппарата проходит несколько стадий газового раз-рчда.

Таунсендовский и тлеющий разряды наблюдаются в стадии восстановления электрической прочности, когда ток через межконтактный промежуток снижен до значений менее 1 А. Время суще-

Условия работы коммутирующих контактов определяются двумя возможными состояниями: контакты замкнуты и контакты разомкнуты. Замкнутое состояние контактов уже описано. Разомкнутое состояние контактов должно характеризоваться теми максимальными напряжениями, которые выдерживает изоляционный межконтактный промежуток без пробоя. Напряжение пробоя межконтактного промежутка в целях надежности должно быть выше, чем максимальное напряжение, которое может появиться в цепи при разомкнутом положении контактов. Расстояние между ближайшими точками контакт-деталей в разомкнутом состоянии называют раствором контактов. Раствор контактов может выбираться из условий электрической прочности межконтактного промежутка и гашения электрической дуги. Подробно вопросы электрической прочности рассмотрены в [30], а условия гашения электрической дуги изложены ниже.

Для оценки стойкости материала контактов износ измеряют потерей количества (объема или массы) вещества на единицу количества электричества, прошедшего через межконтактный промежуток, или на одну выполненную операцию «включение — отключение». В последнем случае износ характеризует еще и условия коммутации, существующие в данной цепи.

Температура плавления и испарения материала контактов должна быть возможно более высокой, так как это позволяет существенно снизить эрозию контактов и склонность их к свариванию. Кроме того, с повышением температур плавления и испарения уменьшается выброс паров контактного материала в межконтактный промежуток, вследствие чего повышается эквивалентный потенциал ионизации газоразрядной среды и улучшаются условия гашения дуги и восстановления электрической прочности. Следует также учесть работу выхода электронов контактного материала, так как с ее увеличением снижается интенсивность эмиссии электронов с поверхности контактов.

Полученные в результате расчета значения /(z) и i(z, 0), как следует из (5.136), позволяют определить t(z, t). Подставляя найденные значения T(Z, t) в (5.131), можно определить ход изменения температуры T(z, t) в любом сечении остаточного ствола дуги в процессе его охлаждения ( 5.33). Видно, что наиболее быстро температура уменьшается со временем при z = Zj ( 5.17), т.е. в сечении с наибольшей скоростью потока газа. В момент времени /2 в этом сечении температура достигает значения температуры начала ионизации Т1,,. Следовательно, с этого момента в остаточном стволе дуги начинается образование участка, в котором термическая ионизация отсутствует. При дальнейшем спадании температуры в момент времени ts в сечении ствола z — Zj достигается температура холодного газа Тх. С этого момента начинается процесс образования промежутка, заполненного холодным газом. С течением времени величина этого промежутка возрастает, и при t-, весь межконтактный промежуток (г: — г2) заполняется холодным газом.

Во втором полупериоде горения дуги ее сопротивление значительно возрастает. В результате ток i, ограничивается этим сопротивлением и угол сдвига между током и напряжением сети Uc к моменту времени t2 уменьшается. Уменьшение тока дуги за счет роста ее сопротивления ведет к повышению восстанавливающейся прочности, а уменьшение условного угла сдвига фаз — к снижению мгновенного значения восстанавливающегося напряжения Ua и скорости его роста. После второго перехода через нуль ствол дуги разрушается, кривая 1/пр лежит выше кривой UB, дуга гаснет. После этого перехода межконтактный промежуток может сохранить так называемую остаточную проводимость, присущую той или иной стадии газового разряда. В этом случае по нему протекает остаточный

Уже в стадии дугового разряда межконтактный промежуток в зависимости от степени ионизации обладает определенной электрической прочностью, соответствующей значению напряжения, необходимому для поддержания неизменной проводимости дугового ствола. Таким образом, в момент перехода тока через нуль промежутку присуща некоторая электрическая прочность, которую назовем начальной восстанавливающейся прочностью. Далее электрическая прочность изменяется в зависимости от условий, создаваемых (образующихся) в промежутке. При анализе условий, необходимых для гашения дуги, различают короткие и длинные промежутки.

Газодинамические потоки. В закрытых камерах значительная часть энергии дуги расходуется на нагрев замкнутого объема воздуха и на газовыделение из стенок камеры. В камере при отключении возникает избыточное давление. Из-за наличия сквозных щелей, зазоров в стенках внутри камеры возникают потоки газа, которые могут способствовать или препятствовать движению дуги. Например, встречные потоки направляются к отверстиям, предназначенным для прохода контактодержателей подвижных контакт-деталей. Эти потоки тормозят движение дуги и, загоняя ионизированные газы в межконтактный промежуток, способствуют повторному зажиганию дуги.

в последние годы [16], показывают, что такое значение прочности имеет место при холодных или очень быстро охлаждаемых электродах (® < 800 К) у основания дуги за переходом тока через нуль. Если же дуга быстро пробегает по электродам и останавливается на их краях в течение относительно большого времени (сотые доли секунды), то электроды у основания дуги сильно разогреваются и за переходом тока через нулевое значение эмиттируют электроны в межконтактный промежуток. Последнее существенно снижает значение восстанавливающейся прочности промежутка у катода, и она может составлять всего несколько десятков вольт.

Газодинамические потоки. В закрытых камерах значительная часть энергии дуги расходуется на нагрев замкнутого объема воздуха и на газовыделение из стенок камеры. В камере при отключении возникает избыточное давление. Из-за наличия сквозных щелей, зазоров в стенках внутри камеры возникают потоки газа, которые могут способствовать или препятствовать движению дуги. Например, встречные потоки направляются к отверстиям, предназначенным для прохода контактодержателей подвижных контактов. Эти потоки тормозят движение дуги и, загоняя ионизированные газы в межконтактный промежуток, способствуют повторному зажиганию дуги.