автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Электрофизические характеристики изоляции силовых конденсаторов промышленной частоты с пропиткой экологически безопасными жидкостями

На правах рукописи

1 а

О Л

ГАЛАХОВА Людмила Николаевна

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ С ПРОПИТКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ

Специальность 05.14.12. — Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

19 9 6

На правах рукописи

Галахова "Людмила Николаевна

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ СИЯОБНХ КОНДЕНСАТОРОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ С ПРОПИТКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ

Специальное1?^ 05.14.12.- Техника высоких напряжений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1996

:ч:Оота выполнена на кафедре "Иженерная электрофизика и -ика высоких напряжений " Санкт-Петербургского Государст -' - его Технического Университета

Н^учкыП рукогодитель: доктор технических наук

профессор Г.С. Кучинский

Социальные оппонента: доктор физико-матекатических наук

профессор С.Н. Койков

кандидат технических неук доцент С.С. Пинталь

Зедуиее предприятие РАО "ЕЭС России"

Защита состоится "СЬбс^игУ 199^г.в"_" часов на,

заседании диссертационного совета К.063.38.21. Санкт-Петер-о»ргского Государственного Технического Университета по ад-ресу:195251,Санкт-Петербург,Политехническая ул.,29

Отвь'г на реферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

^ диссертацией кс*кно ознакомиться в ои блиотеке университета.

Автореферат разослан,^/^) "^р^СГс^ -9

Ученый секретарь диссертационного созета

К.063.38.21 кандидат технических наук С.Л. Кулаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы. Основной группой силовых конденсаторов, применяемых для компенсации реактивной мощности в электроустановках промышленной частоты, являвтся конденсаторы для повышения коэффициента мощности. Поэтому технический уровень- этих кон-аенсаторов в решающей мере определяет экономичность н надежность электроэнергетики и других отраслей народного хозяйства. Выпуска-зные до 1589 года бумажно-пленочные конденсаторы с пропиткой три-«лордифенилом по техническому уровню практически не устугали ана-тогичным конденсаторам зарубежных фирм.

Однако, вследствие экологической опасности трихлордяфенилв, зоэникла необходимость его замены на другие диэлектрические про-титывасщие жидкости, безопасные в экологическом отношении. Выбор ¡аиболее рациональной"пропитывакзей жидкости для конденсаторов 1меет большое практическое значение, так как применение новых фопитывавщих жидкостей связано с больной технологической подго-хзвкой производства на конденсаторных заводах.

3 настоящей работе исследовались следующие заменители трих-:оряифенила: фенилксилилэтан японского производства, зглрилек С101 : миксофлекс 1000 французского производства, отечественный ДОН-3.

Цель и задачи работы.Основными направлениями работа я иссяе-.ований являлись выбор наиболее рациональной пропитывавшей жидко-ти и определение допустимых рабочих напряженностей электрическо-■0 поля в пропитанной конденсаторной изоляции.

Цельс работы являлась разработка научных основ расчета и ис-ледования конструкций конденсаторов промыиленной частоты для по-ышения коэффициента мощности с применением экологически безопа-ных пропитывающих жидкостей, обеспечивавших заданный ресурс и адежность конденсаторов в эксплуатации.

Аля решения поставленной задачи были намеченн основные яап-авления исследований:

1. Определение основных электрофизических характеристик овых пропитывавших жидкостей;

2. Исследование старения твердой изоляции и пропитывавдих идкостей в условиях воздействия электрического поля и повыиен-ой температуры; •

3. Выбор ¡чаибаяег рациональной пропитывающей диэлейтрическсм идкости для силовал конденсаторов промышленной частоты;

Определение допустимых рабочих напряженно?тей электрического поля при заданном ресурсе и надежности конденсаторов;

5. Разработка методики проведения ускоренных ресурсных испытаний конденсаторов с целью определения показателей надежности и проверки соответствия конденсаторов требованиям, установленным в нормативно-технической документации;

6. Проведение ускоренных испытаний с целью определения ресур са и уточнения значений допустимых рабочих напряженностей в конденсаторах с. бумажно-пленочным и пленочным диэлектриком;

7. Разработка и изготовление опытных партий конденсаторов, проведение испытаний на соответствие действующей нормативно-технической документации;

6. Внедрение разработанных конденсаторов на конденсаторных заводах в серийное производство.

Методика исследований.Исследование электрофизических характеристик конденсаторной изоляции проводилось путем комплексной опенки по методике, включающей:исследеваиие термической стабиль-кости и газостойкости новых пропитывающих жидкостей; исследование кратковременной электрической прочности пропитанной конденсаторной изоляции'.исследование характеристик частичных разрядов (ЧР) пропитанной конденсаторной изоляции с помощью электрической схемы регистрации и с помощью фотоэлектронного умножителя.

Исследование длительной электрической прочности конденсаторной изоляции с пропиткой заменителями трихлордифеннла проводилось к?, реальных конденсаторах и на макетах реальных конструкций кон-ле!:сатопоЕ.

Исследование с целью анализа причин разрушения конденсатор-нон изоляции на основе полипропиленовой пленки и синтетических пропитывающих жидкостей проводилось на макетах конденсаторов и оора5цах конденсаторной изоляции.

Научная новизна. Впервые детально исследовано изменение"электрофизических характеристик изоляции силовых конденсаторов, пропитанной экологически безопасными жидкостями. Оценка электрофизических характеристик изоляции в процессе старения производилась комплексно по методике, позволяющей определить допустимую рабочуг напряженность"электрического поля в диэлектрике.

Оценка допустимой рабочей напряженности производилась с учетом кратковременной электрической прочности пропитанной конденса-

горной изоляции, характерисг'-к ¡Р в изоляции, измеренных с помо-зьп электрической схегм регистрации и с помощьо фотоэлектронного умножителя, результатов ускоренных ресурсных испытаний макетов реальных конструкций конденсаторов и реальных конструкция конденсаторов.

Исследовано старение полипрепиленозой пленки и пропиглзап-яих жидкостей в конденсаторной изоляции в условиях воздействия ювышенной температуры и электрического поля.

На основании полученных экспериментальных данных предложены сонкретные рекомендации по Еыбору рабочей напряженности з бумаж-ю-пленочном диэлектрике с пропиткой фенилксилилэтаном, жарилек '<101 и ДОН-3, ¡з бумамо-пленочном диэлектрике с пропиткой миксо-:лексом 1000, в пленочном диэлектрике с пропиткой фенилксилилэ-ганом, жарилек С101 и ДОН-3.

Практическая ценность работы и внедрение.Остановлены допус-•иные рабочие напряженности электрического поля в диэлектрике сн-ювых конденсаторов промышленной частоты с пропиткой заменитгля-|и трихлордифенила, обеспечивасгще заданный ресурс.

Предложена методика проведения ускоренных ресурсных испытз-ий конденсаторов с цельв определения показателей надежности.

Разработаны нозые конструкции конденсаторов с пропиткой зко-огически безопасными лидкостяии и внедрены в серийное лрсизвод-тво.

Реализация результатов работы.Диссертационная работа язлк-ась составной частью научно-исследовательских и опытно-констру-торских работ по планам Минэлектротехпрома СССР. По результатам аботы разработаны новые конструкции конденсаторов для повышения оэффициента мощности с применением экологически безопасных про-итывающих жидкостей, промышленное изготовление которых внедрено

отечественной и зарубежной электротехнической промышленности а заводе "Конденсатор" (АО ОТ "Квар"),г.Серпухов, на Усть-Каменс-орском конденсаторном заводе (Казахстан).

Экономический эффект от внедрения новых конденсатороз опре-еляется снижением потерь электроэнергии в эксплуатации за счет олее низкого тангенса угла потерь конденсаторов с пропиткой за-енителями трихлордифенила и обеспечением охраны окружающей срез за счет применения пропитывающих жидкостей, безопасных в эко-эгическом отношении.

Апробация работы.Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Зсесовзной нау.чно-технической конференции "Конденсаторы и конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности и качества напряжения с участием стран СЭВ (г.Серпухов,1986г.), Зсесовзной научно-технической конференции 'Состояние и перспективы развития электрической изоляции1 (г.Свердловск, 1987г.), 2-м Зсесовзном научно-техническом совещании "Улучшение электромагнитной совместимости электрических полупроводниковых преобразователей как средство экономии материальных и энергетических ресурсов в народном хозяйстве"(г.Москва, 1987г.), совещании Минэнерго СССР "Разработка и реализация программы внедрения компенсирувщих устройств в электрических сетях Минэнерго СССР и Министерств-потребителей в целях снижения затрат на ее транспорт в 1986-1990гг. "(г.Москва, 2987г.), научно-технической конференции "Повышение надежности и экономичности систем электроснабжения в условиях интенсификации производства"(г.Москва, 1987г.), Всесоюзном научно-техническом совещании "Экономия топливно-энергетических ресурсов в народном хозяйстве"(г.Москва, 1986г.), ка У1 Всесовзном научно-техническом совещании "Повышение качества и улучшение технико-экономических показателей силовых конденсаторов и комплектных1 конденсаторных установок"(г.Серпухов,1991г.), на научно-техническом совещании '"Состояние и перспективы развития электрической изоляции" (г.Москва, 1992г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 статей и докладов, б отчетов по ККОКР, выпущен обзор по конденсаторам для повышения коэффициента мощности с чистолленочным диэлектриком я пропиткой экологически безопасными жидкостями.

Оаьем работа. Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав и заключения, изложена на 269 страницах машинописного текста, включая 82 рисунка, таблицы. 'Список литературы содер-кит 119 наименований.

При выполнении диссертационной работы автор пользовался: научными консультациями старшего научного сотрудника НИИ постоянного тока Н.П. Александровой, к.т.н. О.В. Еилина, к.т.н. В.Е.Пиль-щикова, к.т.н. A.M. Андреева Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета, а также помощью ряда сотрудников ЗНИИ силового конденсаторостроения.

СОДЕРМНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована необходимость проведения исследований, связанных с применением новых, экологически безопасных пропйтывь-еэих жидкостей в конденсаторах переменного'тот промышленной частоты.

В главе I приведен литературный обзор состояния развития силовых конденсаторов. Представлены технические характеристики конденсаторов с бумажным, бумажно-пленочным диэлектриком с пропиткой трихлордифенилом, выпускавшихся конденсаторными заводами до возникновения проблемы с экологической опасностью трихлордифенила.

Сформулированы основные задачи исследования.

В главе 2 описаны методики исследования электрофизических характеристик пропитывающих жидкостей и конденсаторной изоляции.

Комплексная оценка электрофизических характеристик пропитанной конденсаторной изоляции проводилась с использованием следующих методик:

1. Исследование термической стабильности и газостойкости пропитывающих жидкостей;

2. Исследование кратковременной электрической прочности;

3. Исследование характеристик ЧР;

Исследование длительной электрической прочности.

3 глазе 3 приводятся результаты исследования электрофизических характеристик пропитывавших диэлектрических жидкостей. Установлено, что исследованные заменители трихлордифенила обладают тер-мическоГ1 стабильность» в диапазоне температур до 90°С. Термическая стабильность проверялась как при чисто тепловом воздействии, так и в условиях воздействия электрического поля. В условиях воздействия электрического поля и повышенной температуры жарилек С101 более стабилен по сравнению с фенилксилилэтаном.

По газостойкости пропитывающие жидкости располагаются в порядке возрастания в следующем порядке: миксофлекс 1000, трихлордифе-ниф, нестабилизированный фенилксилилэтан, ДОН-3, жарилек С101, стабилизированный фенилксилилэтан.

В главе 4 привадятся результаты исследований кратковременной электрической прочности конденсаторной изоляции, пропитанной заменителями трихлордифенила. По абсолютным значениям наибольшей прочностью обладает пленочный диэлектрик с пропиткой фенилксилилэта-

.ом. При толщине диэлектрика¿=30 мкм среднее значение пробивной напряженности Епт, = 245 кЗ/мм и коэффициент вариации 2,4 %.

В главе 5 приводятся результаты исследования механизма разрушения пропитанной конденсаторной изоляции, которые показали следующее: отечественная и зарубежная полипропиленовая пленка по результатам анализа ИК-спектров имеют идентичную химическую структуру и сопоставимую кратковременную электрическую прочность при испытании в воздушной среде, кратковременная электрическая прочность полипропиленовых пленок снижается с увеличением времени контакта рова ни я с пропитывающей жидкостью, взаимодействие жидкости с пленкой в процессе термостарекия приводит к увеличению диэлектрических потерь пропитывающей жидкости. Из исследованных пленок французская пленка фирмы Боллоре практически не влияет на диэлектрические потери пропитывающего состава, а влияние отечественной и хинской пленок существенно; увеличение диэлектрических потерь пропитывающей жидкости фенилксилилэтака из конденсаторов в процессе ресурсных испытаний тем значительнее, чем. выше величина испытательной напряженности электрического поля в диэлектрике. Основам Актором, определяющим увеличение диэлектрических потерь про---.'Тазакзей кйдкости, является электропроводность, что подтвержда-т-ся линейным характером зависимости£л."^сГ= ^ (^7") Б исследо-. :-.-:ном диапазоне температур; хроматографический анализ фенилкси-плотека из конденсаторов в процессе ресурсных испытаний показал .?ст концентрации водорода по нере старения изоляции. Рост конце-"кции водорода свидетельствует о происходящих процессах разяо-молекул жидкого диэлектрика - разрыва связей С-Н и образо-:-:к? газообразных продуктов.

А.-!ьдиз полученных результатов главы 5 показывает их протпБэ-^чнгссть. С одной стороны не выявлено было влияния напряженности е-тшческого поля на процессы старения. С другой стороны кыее? то существенное влияние напряженности электрического поля на -■^енс угла потерь пропитывающей жидкости, взятой из конденсапо-г процессе ресурсных испытаний при напряженности 42-51 кЗ/кк. .г.зтих напряженностях не было зарегистрировано ЧР на уровне

Кл. 1Чожно было предположить, что процессы старения при Е= -51 кЗ/мм происходят за счет ЧР значительно меньшей интенсивно. . на уровне Ю-"^ - 10" Кл.

Для выявления возможности развития при указанных напряженно-

стях на уровне 10" -10"■ Кп частичных разрядов были поставлены специальные исследовпшн '•? с понояьо фотоэлектронного умножителя.

В глазе б приводится результата исследования характеристик ЧР з конденсаторной изоляции. С псмтаъз электрической схеми регистрации ЧР получена зазпеинссти лапрядеааосгл критических ЧР от толшины изоляции, пропитанной »акснителчхи трахдордкфеиила и зм-пиричесхие формулы, выра^зс^к« эту зависимость»

Исследование характеристик ЧР в кочяенсаторноД и;зляц:;и с помощью фотоэлектронного умнечсятеяя позволило соглстрпрозать ЧР на уровне 10" Кл. Эти иседадсзания показали, что н.п рабочем напряжении в изоляции силовых конденсаторов отсутствуй? Ч? на уровне Ю~ Кл, т.е. 4?, которые рагистрируптся с помс^ьп электрической схемы. 3 то не ареия практически а конденсаторах мояет иметь место старение изоляции под воздействием слабых Ч? на уровне 10" ^ Кл. Исследования проводились на элементарных образцах конденсаторной изоляции и на моделях секций. Была иссдедозкна конденсаторная бумага, пропитанная нефтяным маслом и полипропиленовая пленка с пропиткой заменителями трахлордиФанилз.

Исследования показали, что напряжение начальных Ч? ¡за урапне Ю" Кл определяется в основном диэлектрической проницаемоетьг пропитывающего состава, при этом с увеличением диэлектрическая проницаемости наблюдается рсст1/н. Зависимость напряженности начальных ЧР от толщины диэлектрика может быть представлена формулой -а

ен = А-4 СХ)

где Е - в кЗ/мм, С2 в мм, значения коэффициентов А и<3. приведены в таблице Г.

Таблица I

Тип изоляции- Пропитка А а

конденсаторная бумага нефтяное масло 3,6 0,5

полипропиленовая пленка нефтяное масло 4,6

полипропиленовая пленка фенйлксилилэтан 6.9

полипропиленовая пленка миксофлекс 1000 6,6 0,52

ЛО-

При исследовании зависимости Ен от толщины диэлектрика установлено, что значения напряжения начальных ЧР в пропитанной пленочной изоляции имеют большой разброс, значительно превышающий разброс в бумажно-масляной изоляции.

Установлено, что в процессе выдержки под напряжением в пленочной изоляции с пропиткой газостойкими жидкостями происходит сильное затухание ЧР. Предварительное воздействие напряжения в течение 30 минут в 1г5-2 раза повышает напряжение ЧР.

В связи с особенностью развития ЧР в пленочной изоляции были проведены опыты по исследованию тока 1Ч при ступенчатом подъеме напряжения с выдержкой на каждой ступени по 30 минут. Подъем напряжения производился до возникновения критических ЧР.Были построены обобщающие кривые I = ¡(Е) по наибольшим значениям .тока 1ЧТ) для каждой ступени. Эти зависимости при электрической с*еме регистрации и при регистрации с помощью ФЭУ приведены на рис. I. Подобные зависимости характерны для газостойких пропитывающих жидкостей. Для них наблюдается два уровня (две ступени) резкого повышения тока ЧР;первая ступень до урпвня(^=1й" ■ Кл, вторая -до П=10-10-10-9 Кл и выше. Напряженность второй ступени соответствует напряженности критических ЧР, полученных на секциях конденсаторов с помощью электрической схемы регистрации при чувствительности на уровне 2^5 10" Кл.

В главе 7 приводятся результаты исследования длительной электрической прочности конденсаторной изоляции на основе ресурсных испытаний конденсаторов. Были испытаны бумажные конденсаторы с пропиткой миксофлексом 1000, бумажно-пленочные конденсаторы с пропиткой фенилксилилэтаном, ДОН-3 и жарилек С101.

Пересчет наработок от одного режима испытаний при напряженности Е^ и температуре изоляцииб^ к другому режиму испытаний при напряженности Е^ и температуре изоляции^ может быть произведен по формулам' / \ 1 \

а МТ Т

ехр т*м . (2)

Т. B^

¿=(ЬаехРШ0Г0г}

(3)

% ~

г\ 1 г~

где Ц -наработка конденсатора при Е^, - наработка конденсатора при Е^ , Е^ и Е2 -испытательные напряженности в диэлектрике

-? а

¡о

за Еж

та т эОо г Ькр

' Рис.1. Качественная зависимость максимального тока ЧР 1Чр на ступени от напряженности электрического поля в пленочной изоляции <1=45 мкм. 2Н{"~ 1(Г13Кл, Е.н~ Ю-10 Кл, д

~кр

~ 1СГ9 Кл.

iконденсатора,Qi и -температура в диэлектрике при испытательной напряженности Efit соответственно, Tj и Tg -то же в °К, показатель степени, которой определяемся по результатам ресурсных испытаний^.- температурной коэффициент удельной проводимости жидкости, Вт , где 1Уа_-экергая активация, к-постоянная Бо-

льцмана, IV - число Авогадро.

Кроме того, для прогнозирования ресурса конденсаторов исследовалась возможность использования математической модели старения, предложенной НИШТ, при которой предполагается, что основные процессы старения .происходят вследствие ЧР,- "развивающихся в промежутке между движущейся в прослойке жидкости взвешенной частицей и электродом (или твердым диэлектриком) в момент ее перезаряда. Движение заряженных частиц (ионы, молекулы примесей, примесные взвешенные частицы) под действием электрического поля определяют активную составляющую тока. При этом степень старения изоляции пропорциональна энергии, выделяющейся в прослойках жидкого диэлектрика от протекания тока, обусловленного перезарядом частиц.По этой модели в формуле расчета ресурса использовалось значение напряженности электрического поля в прослойка жидкости Е,й , так как степень старения изоляции возрастает пропорционально напряженности в жид * кости. Пересчет наработок от одного режима к другому, отличающемуся величинами .в том числе к нориативным(рабочим) режимам маает быть произгедон по формуле •

qj t Е»,- M с«

где принята те se обозначения, что и з формулах (2) и -

ко'эффициент, определявши зависимость удельной проводимости жидкости от напряженности электрического поля, значение которого для . фенилксилилэтаиа составляет 0,012 кВ/мм (данные НИИПТ).

. Длительные иопытания проводились на конденсаторах, представ-дяевих собой макеты реальных конструкций конденсаторов. Испытуемые конденсаторы'разбивались на группы ч каждая группа испытывалась на своем уровне испытательного напряжения. Уровень испытательного напряжения выбирался так, чтобы средняя напряженность в диэлектрике ,не превышала напряженности критических ЧР, температура изоляции не превышала предельно-допустимой величины. В результате испытаний определялось время работы конденсаторе до отказа. За отказ принимался пробой первой секции в конденсаторе.

-13В результате испытаний были построены функции распределения есурса конденсаторов в Вейбулловском масштабе. 5!з"формулы (3) пределялся показатель степени П. . При построении функций тзаспре-еления значения наработок были приведены к одной текпетат^ре по

^ Тг =1,• ехрАт(&1 &

не обозначения те же, что и в формулах (2-4).

В качестве примера на рис. 2 приведены функции распределения зсурса бумажно-пленочных конденсаторов с пропиткой ягрилек С101. дикций распределения ресурса соответствуют Вейбуляовскому зако-

- (6)

хе^ЬУ- ресурс, соответствующий]"^)^,63, сЖ—сзргкетр разброса.

Для выбора методики прогнозирования и оценгп ресурса конденсоров по результатам ускоренных испытаний балл произведены сра-|ительные расчеты по формулам (2-4). Результата расчета показали, ч) формула (4) дает меньшее значение карабатоя конденсаторов по звнению с полученными экспериментальнакя данными при пересчете работок с одной испытательной гапряхеявостн на другую. Значение , определилось по результатам зсгатвннЗ конденсаторов и по результат исследовании старгшя пропитанной конденсаторной изоляции сбраггэж ЕкаизггиСтзиЗ). Расчета ресурса целесообразно произво-ть со §ораузвя С2)-ат (3). • -.--•-

Оценку дспуетгаоЗ рабочей напряженности в пропитанной конден-тсрной изоляцаи целесообразно также производить по формулам (2) ® 13). так как значения напрнаенностей, получаемые по этим формам дзя ресурса 20 лет, близки к значениям напряженностей в за-бгэпгх аналогах конденсаторов промышленной частоты с пропиткой [■ггнителяшг трихлордифенила, приведенными в главе 1*2.'

3 главе 8 приводится методика определения допустимой рабочей пряженности в диэлектрике силовых конденсаторов переменного то^ промышленной частоты. Выбор рабочей напряженности производится основании предшествующего опыта создания и эксплуатации конде-аторов данного типа, по характеристикам ЧР, с учетом результа -в ускоренных ресурсных испытаний, с учетом допустимого нагрева нденсаторов, с учетом кратковременной электрической -прочности

' 0,9 0,0 0,?5

070

аьз 0,50 0,50 0*5

ол»о

035

о;зо 0,26

Ц20 0,17 Ц12 о.*о

7

~7

/

I

ЫЧг

'■1

и

/

-Л

2

ъ

Щ

/

■100

«00 2000

5000

Гр,^

Рис. 2. Функции распределения ресурса бумажнд-зтленочних конденсаторов с пропиткои карилек ьЮ1. --испытательная_напряженность 63 кЗ/мм,напряженность з жидкости 54 кЗ/мм, 2-испытвтельная напряженность 57,. кЗ/мм, напряженность в жидкости 49 кВ/мм,толщина диэлектрика 35 мкм.

-смежных' перенапряжений в эксплуатации.

Три выборе допустимой рабочей напряженности по характеристи-следует исходить из следующих соображений: при испытатель-напряжении I/ исп ^«^Удоц, не должно возникать критических т, при этом значения ЕКр могут быть получены либо на основании их —ределения на секциях конденсаторов, либо из полученных данных.

соответствующих второй ступени резкого возрастания тока ЧР гл.6); значения рабочей напряженности должна быть меньше первого резкого возрастания тока ЧР (первой ступени), т.е. напряженности начала ЧР второго рода; рабочая напряженность устанавливается, исходя из определенного, допустимого на рабочем напряжении, уровня тока ЧР (гл.6).

Зависимость Е от толщины для полипропиленовой пленки имеет

зид J-0,5

Ер = А d (7)

где коэффициент А равен: при пропитке конденсаторным маслом 6,37', 1иксофлексом I00Q - 7,42, фенилксилилэтаном - 8,9 при cf в мм, Е , \ - в kB/mm. ^

По результатам ресурсных испытаний конденсаторов установле-ю, что ресурс 20 лет обеспечивается: для бумажного диэлектрика : толщиной U =68 мкм с пропиткой миксофлексом 1000 при напряже-шости Ер=19,5 кВ/мм, для бумажно-пленочного диэлектрика с про-1иткой нестабилизированным фенилксилилэтаном при Е =40 кВ/мм, с 1ропиткой ДОН-3 и жарилек СЮГпри Ер=44 кВ/мм для толщины 30 -55 мкм.

Эти значения на пряженноетей совпадают со значениями, рассчитанными по характеристикам 4P изоляции.

В главе 9 приведены сведения о разработке и внедрении в про-13В0ДСТВ0 конденсаторов для повышения коэффициента мощности. Для ¡охранения мощности конденсаторов при переходе от трихлордифенила с экологически безопасному заменителю необходима пропитывающая (идкость с диэлектрической проницаемостью, близкой к диэлектриче-:кой проницаемости трихлордифенила. Из имеющихся в распоряжении ¡аводов-изготовителей конденсаторов для этого наиболее подходит шксофлекс 1000. Несмотря на то, что миксофлекс Ю00 уступает по -■азостойкости фенилксилилэтану, жарилек CI0I и ДОН-3, его приме-1ение в низковольтных конденсаторах на напряжение до 0,66 кЗ не ¡нижает надежности конденсаторов, так как рабочая напряженность * диэлектрике невысокая. Она не превышает значений, определенных ак допустимых по результатам ресурсных испытаний.

Фенилксилилэтан, жарилек CI0I и ДОН-3 выбраны в. качестве заявителей трихлордифенила в бумажно-пленочных и пленочных конденсорах на напряжение I..05 кВ и выше, в которых.рабочая напряжен-юсть в диэлектрике требуется порядка 40 кВ/мм и выше для сохра -1ения удельных характеристик конденсаторов не ниже трихлордифени-ювых конденсаторов.

В заключение приводятся результат« анализа полученных данных I выводы.

I. Выполнены основные задачи исследования электрофизических сарактеристик новых пропитывающих жидкостей, заменителей трихлор-шфенила. Комплексная оценка электрофизических характеристик изо-

ч

ляционных материалов и конденсаторной изоляции позволила установить следующее: по повышению термической стабильности пропитывающие жидкости располагаются в следующем порядке: миксофлекс 1000, ДОН-3, фенилксилилэтан, жарилек CI0I; в условиях одновременного воздейстзик электрического поля и температуры жарилек CI0I более стабилен по сравнению с фенилксилилэтаном. Жидкости ДОН-3, фенилксилилэтан, жарилек CI0I оцениваются как наиболее .газостойкие, низкой газостойкостью обладает миксофлекс- 1000.

2. Результаты исследования-кратковременной электрической прочностятбумажно-пленочиой и пленочной изоляции показали, что по абсолютным значениям наибольшей прочностью обладает пленочный диэлектрик с пропиткой фенилксилилэтаном. Преимущество пленочного диэлектрика по сравнению с бумажно-пленочным реализуется при использовании малой толщины (20-30 мкм).

3.Наибольшие значения напряженности критических ЧР имеет пленочный диэлектрик с пропиткой фенилксилилэтаном при применении загнутых обкладок. Для бумажно-пленочных конденсаторов наибольшие значения напряженности критических ЧР имеют место при пропитке фенилксилилэтаном, жарилек CI0I и ДОН-3 по сравнению с пропиткой трихлордлфенилом и миксофлексом 1000. В результате исследования получены эмпирические формулы для зависимости напряженности критических ЧР от толщины диэлектрика. ; .

При исследовании характеристик ЧР с помощь» фотоэлектронного умножителя на уровне 10" -10" Кл установлено, что в процессе выдержки под напряжением в пленочной изоляции с пропиткой газостойкими жидкостями происходит сильное затухание ЧР. Предварительное 'воздействие переменного напряжения на пропитанную пленочную изоляцию в 1,5-2 раза повышает напряжение ЧР, значение^ выше, если край фольги загнут, но после выдержки под напряжением эффект от применения загнутого края практически не наблюдается. Для газостойких пропитывающих жидкостей наблюдается двя. уровня (две ступени) резкого повышения тока ЧР* первая ступень до уровня^ =10" Кл, вторая - до££=Ю- -10~у Кл и выше. Напряженность второй ступени соответствует напряженности критических ЧР.

5. Реьультата исследования причин разрушения конденсаторной изоляции на основе полипропиленовой пленки и синтетических пропитывающих жидкостей показали, что кратковременная электрическая прочность пленок снижается при контактировании с,пропитывающими

-J. i -

жидкостями с увеличением времени контактирования/ При воздействии на полипропиленовую пленку электрического поля в процесса ресурсных испытаний конденсаторов, входящей в состав пропитанного бумажно-пленочного диэлектрика, также снижается электрическая прочность пленки.

6. Взаимодействие пропитывающей жидкости с пленкой в процессе термостарения приводит к увеличению диэлектрических потерь жидкости: из исследованных пленок французская пленка фирмы Боллоре практически не влияет на диэлектрические потери пропитывающего состава, в то же время влияние отечественной и финской пленок существенно. Увеличение диэлектрических потерь пропитывающей жидкости (фенилксилилэтана) из конденсатора в процессе ресурсных испытаний тем значительнее, чем выше величина испытательной напряженности электрического поля в диэлектрике и длительность испытаний. Основным фактором, определяющим увеличение диэлектрических потерь пропитывающей жидкости, является электропроводность. Хроматографичес-кий анализ фенилксилилэтана, взятого из конденсатора пЪсяе ресурсных испытаний, показал рост концентрации водорода по мере старения изоляции. Рост концентрации водорода свидетельствует о происходящих процессах разложения молекул жидкого'диэлектрика.

7. По результатам исследований наиболее рациональной пропитывающей- жидкостью для бумажно-пленочных конденсаторов на напряжение-до I кВ является миксофлекс 1000, для бумажно-пленочных и пленочных конденсаторов на напряжение I ¡tB и выше целесообразно применять фенилксилилэтан, жарилек CI0I или ДОН-3.

8. По результатам исследования характеристик ЧР и по результатам ресурсных испытаний определены допустимые рабочие напряженности в диэлектрике конденсаторов промышленной частоты с пропит -кой заменителями трихлордифенила.

9. Предложена методика определения ресурса конденсаторов промышленной частоты.

Ю. Разработаны бумажно-пленочные конденсаторы,с пропиткой экологически безопасными жидкостями, которые имеют удельные характеристики на уровне зарубежных аналогов. Конденсаторы" испытаны на соответствие действующей нормативно-технической документации. Изготовление разработанных конденсаторов внедрено на конденсаторных заводах России и Казахстана.

-iö-

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Александрова Н.П., Мамина Р.Н., Галахова Л.Н., Шишкина И,А Оценка срока служба силовых конденсаторов по данным стендовых испытаний, тр. НИНПТ, Л., Энергоиздат, 1985, с. 12-21.

2. Андреев A.M., Журавлева Н.М., Александрова Н.П., Галахова Л.Н., Изменение эксплуатационных характеристик пленочной изоляции силовых конденсаторов вследствие взаимодействия ее компонентов. Электротехника, 1991, 13, с. 69-71.

3. Журавлева Н.М., Андреев A.M., Галахова Л.Н., Стабилизация диэлектрических потерь конденсаторных пропитывающих синтетических жидкостей в процессе старения. Энергетика, Изв. вузов, 1991, 15, с. 64-67.

4. Кучинский Г.С., Пильщиков В.Е., Чуракова H.A., Галахова Л. Н., Частичные разряды в силовых конденсаторах с пленочной изо -ляцией. В кн. У1 Всес. научно-техн. совещания "Повышение качества и улучшение технико-экономических показателей .силовых конденсаторов и комплектных конденсаторных установок", 1992, г.Серпухов, тез. докл., с. 94-96.

5. Кучинский Г.С., Пильщиков В.Е., Галахова Л.Н., Характеристики частичных разрядов и рабочие напряженности в силовых конденсаторах с полипропиленовой изоляцией, пропитанной экологически безопасными жидкостями., Докл. на научно-техн. совещании "Состояние и перспективы развития электрической изоляции",г.Москва,1992.

6. Александрова Н.П., Галахова Л.Н.f Мамина Р.Н., Шишкина

И.А., Старение изоляции силовых конденсаторов в рабочих и форсированных. режимах., Всес. совещ. "Вопросы старения изоляции высоковольтного ■оборудования", г.Тбилиси, 1983.

7. Манн-А.К.,Александрова Н.П., Мамина Р.Н., Попков В.И., Забашта И.Г., Галахова Л.Н., Шиккина H.A., Надежность силовых конденсаторов, используемых в мощных конденсаторных батареях. Тез. докл. на Bcetr. научно-техн. конференции с участием специалистов стран-участниц Интерэлектро "Конденсаторы и конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности и качества напряж-ения", г. Серпухов, 1986.-

8. Галахова Л.Н., Москвина А.И., Бумажно-пленочные конденсаторы для повышения коэффициента мощности на напряжение 0,38-0,4 кЗ электроустановок переменного тока частоты 50 Гц, тез. докл. на У Всес. научно-техн. совещании "Повышение качества и улучшение технико-экономических показателей силовых конденсаторов и комплект-

них конденсаторных установок",г.Серпухов, IS83.

9. Галахова Л.Н. ,• Шишкина И.А., Козлова- Р.Д..Высоковольтные конденсатора с бумажно-пленочным диэлектриком и экологически оезс-пасной пропиткой для пунтовых батарей ЛЭП и фильтроконпенскруют/' устройств СТК, тез. докл. на II Всес. научно-техн. совед."Улучшение электромагнитной совместимости электрических полупроводниковых преобразователей как средство экономии материальных и энергетических ресурсов",г.Москва, 1987.

10.Галахова Л.Н.,Немощенков Б.Р., Васильев Е.Н.,Компенсация реактивной мощности- в системах электроснабжения, тез. докл. на научко-техн. конференции "Повышение качества и экономичности систем электроснабжения з условиях интенсификации производства", г.Москва, 1937,

•' II. Галахова Л.Н., Васильев E.H., Немощенков Б.?., Состояние л перспективы' развития, увеличения-выпуска конденсаторов и уяуч-зение их технических характеристик, тез. докл. на совещ."Разрабо-пса и реализация программы внедрения соипенсируклих устройств в • электрических сетях Минэнерго СССР и министерств-потребителей в ieлях снижения затрат на'ее транспорт в 198б-1990гг.,г.Москва,IS87.

12. Галахова Л.Н.,Перспективы развития средств компенсации зеаятивнсй ::г,:цностн, тез. докл. из Всес. научно-техн. ссзещ."Зко-шмия топливно-энергетических ресурсов в парод::о:з хозяйстве",

\ Москва, 1953. ...... •

13. Шлгхова'Л.Н..Применение в силовых конденсаторах зкохэ-■кчески безопаски* нидкостей взамен тркхлордифейпла, тез. докл. га Всес. научно-тфгя.севец.,'г.Свердловск, 1937.

14. Галахова Л.Н. .Косинусные высоковольтные конденсатора'с [истопленочным диэлектриком и пропиткой экологически безопаенкми лдкостями.Обзор шф.йнфориэлектро,Силовые ксндеисаторы, 1988,

Ч, с. 1-26. -

15. Галахова Л.Н., Лооман В.А..Разработка новой серии плено-'ных высоковольтных конденсаторов для повышения- коэффициента мощ-:ости с пропиткой экологически-безопасными жидкос*нми.В кн.П icec. научно-техн. совещ."Повышение качества и улучшение технйко-кономических показателей силовых конденсаторов и комплектных ко-денсаторных установок",г.Серпухов, 1991,с.5-7.- . •

16. Кучинский Г.С., Пильщиков В.Е., Чуракова H.A..Еалахова Н., Характеристики частичных разрядов в силовых конденсаторах

.омышленной частоты с пленочной изоляцией полипропиленовой, про-^ ■•■¡танной экологически безопасными жидкими диэлектриками, Тр. ЛГТУ *ч39 "Высоковольтная электроэнергетика н электрофизика", Ленинград, 1993.