Изоляция

Собственные изоляционные свойства элегазовой смеси могут характеризоваться, в первом приближении, критическим или предельным полем приведенного давления (E/p)_cr [13], зависящим только от газов, содержащихся в смеси и их состава. Можно показать, что (E/p)_cr представляет собой важный параметр, влияющий на расчет систем с газовой изоляцией, не только при идеально гладких электродах, но и при наличии дефектов изоляции, таких как шероховатость поверхности электродов и наличие проводящих частиц. [14]. На рис. 4.1 приведены графики нормированной диэлектрической прочности f(v) в соответствии с уравнением 1 для смесей элегаза с азотом и CF4.

Рис. 4.1 Зависимость нормированной диэлектрической прочности f(v) смесей элегаза с азотом и CF4 от концентрации SF6 v в объеме.

Можно заметить, что:

(1) Изоляционные свойства смесей элегаза с азотом и CF4 всегда ниже изоляционных свойств чистого элегаза.

(2) Элегаз с высоким процентным содержанием примеси азота (~ 80 - 95 %) демонстрирует значительное повышение суммарных изоляционных свойств, то есть влияние элегаза более чем пропорционально его концентрации.

(3) смеси SF6 - CF4 не обладают такими свойствами.

Фактические изоляционные свойства элегазовой смеси определяются наличием дефектов изоляции и зависят от формы волны приложенного напряжения. Обычно, смеси с содержанием элегаза, превышающим несколько процентов, ведут себя как сильно электроотрицательные газы [15]: Подобно чистому элегазу они имеют приблизительно линейную зависимость коэффициента действующей ионизации от электрического поля. Как следствие, чувствительность изоляционных свойств к дефектам, таким, как шероховатость электрода и частицы, и зависимость его формы волны приложенного напряжения подчиняются тем же законам, что и чистый элегаз.

При равном давлении газа, смеси N₂/SF₆ менее чувствительны к дефектам, чем чистый элегаз. Относительное снижение диэлектрической прочности из-за наличия частиц приблизительно связано с уменьшением критического поля [14, 16, 17].

Что касается формы волны приложенного напряжения, то, по-видимому, нет никакого существенного различия в статистических аспектах пробоя [18]. Однако, до сих пор не известно, не является ли форма волны стандартного грозового импульса (1, 2/50) наиболее критической. Вероятно, что минимальное значение пробивного напряжения возникает при временах фронта в диапазоне от 1 до 10 мсек, как и в случае чистого элегаза. В результате, методики диэлектрических испытаний для элегазовых смесей, по-видимому, останутся теми же, что и в случае чистого элегаза.

Что касается измерений и диагностики ЧР, то можно констатировать, что излучение сигналов основного дефекта – подвижной частицы – такое же, как и для случая чистого элегаза. Оно обладает аналогичным частотным спектром до 2 ГГц. Неподвижные дефекты на поверхностях деталей под напряжением или на поверхностях изоляционных элементов имеют постоянное излучение, в интервале содержания элегаза от 20 до 100 %. При более низком содержании элегаза излучение снижается до частот, превышающих 600 МГц [19].

Было подтверждено, что, как и предполагалось, затухание сигнала не зависит от состава газа. Были выявлены следующие значения: 2, 5 дБ/100 Ом при 50 МГц, 8, 7 дБ/100 Ом при 300 МГц и более высокое затухание при верхних частотах [20].

Таким образом, можно сделать вывод, что:

Методики диэлектрических испытаний и испытаний на ЧР оборудования, заполненного элегазовыми смесями – те же, что и в случае чистого SF6.

Предполагается, что Газоизолированные линии (ГИЛ), станут в будущем одними из главных объектов, использующих смеси элегаз/азот. Так как они проявляют ряд особых свойств в следствие протяженной длины, то вопросы координации их изоляции и испытаний будут рассмотрены кратко. Этой темой в СИГРЭ занимается объединенная РГ по GIL SC 33/21/23. Ряд своих идей они уже опубликовали в [21].

Типовым испытаниям должна подвергаться часть ГИЛ длиной приблизительно около 20 м. Это позволяет обеспечить на базе 20 м ГИЛ уровни изоляции (Uw) для 3х стандартных форм волны испытательного напряжения: переменного, грозового импульса и коммутационного импульса.

Испытания на месте монтажа должны проводиться на частях ГИЛ длиной от 300 до 1000 м 3-мя стандартными формами напряжений: переменного тока, грозового импульса и коммутационного импульса, но на уровнях (U_ES) более низких, чем при проведении типовых испытаний. Предлагается подавать U_es = 0, 8 Uy

При проведении испытаний на месте монтажа необходимо учитывать рост напряжения внутри GIL при испытаниях напряжением грозового импульса. Предлагается подавать только переменное испытательное напряжение в соответствии с рекомендациями Л. [6] с испытательным уровнем U_es (AC) = 0, 8 x O, 5 x LIWL, с последующим проведением испытаний на ЧР.

Например, можно приложить колебательное импульсное напряжение [22]. При длине GIL 1000 м длительность фронта 30 мкс должна обеспечиваться достаточной индуктивностью катушки, чтобы получить равные максимальные напряжения во всей ГИЛ. При длительности фронта 10 мсек, как это часто бывает в КРУЭ, отклонения по длине GIL превышают 10 %.

Несомненно, что особенно важно в GIL, определить местоположение перекрытий. Для этого в GIL могут применяться системы обнаружения на основе электрических сигналов, например, UHF или VHF, либо - акустических сигналов [22].