בידוד מתקני חשמל

בידוד מתקני חשמל מחולק לחוץ ופנימי.

לבידוד חיצוני, מתקנים במתח גבוה כוללים מרווחים מבודדים בין האלקטרודות (חוטים קווי חשמל (קווי חשמל), תזמון צמיגים (RU), חלקים חיים חיצוניים מכשירי חשמל וכו'), שבו תפקיד העיקר דיאלקטרי מבצע אוויר אטמוספרי. אלקטרודות מבודדות ממוקמות במרחקים מסוימים זו מזו ומהאדמה (או חלקים מוארקים של מתקנים חשמליים) ומקובעות במיקום מסוים בעזרת מבודדים.

לבידוד פנימי כולל בידוד פיתולים של שנאים ומכונות חשמליות, בידוד כבלים, קבלים, בידוד דחוס של תותבים, בידוד בין המגעים של המתג במצב כבוי, כלומר. בידוד, אטום הרמטית מהסביבה על ידי מעטפת, מעטפת, מיכל וכו'. הבידוד הפנימי הוא בדרך כלל שילוב של דיאלקטריים שונים (נוזל ומוצק, גזי ומוצק).

מאפיין חשוב של בידוד חיצוני הוא יכולתו לשחזר את החוזק החשמלי שלו לאחר הסרת הגורם לנזק. עם זאת, החוזק הדיאלקטרי של הבידוד החיצוני תלוי בתנאים האטמוספריים: לחץ, טמפרטורה ולחות. החוזק הדיאלקטרי של מבודדים חיצוניים מושפע גם מזיהום פני השטח ומשקעים.

המוזרות של הבידוד הפנימי של ציוד חשמלי היא הזדקנות, כלומר. הידרדרות של מאפיינים חשמליים במהלך הפעולה. הפסדים דיאלקטריים מחממים את הבידוד. חימום מוגזם של הבידוד עלול להתרחש, המוביל להתמוטטות תרמית. בהשפעת פריקות חלקיות המתרחשות בתכלילי גזים, הבידוד נהרס ומזוהם במוצרי פירוק.

התמוטטות של בידוד מוצק ומרוכב - תופעה בלתי הפיכה המובילה לנזק לציוד חשמלי. בידוד גז נוזלי ופנימי מרפא את עצמו, אך מאפייניו מתדרדרים. יש צורך במעקב מתמיד אחר מצב הבידוד הפנימי במהלך פעולתו על מנת לזהות את הליקויים המתפתחים בו ולמנוע נזקי חירום של הציוד החשמלי.

בידוד חיצוני של מתקני חשמל

בתנאים אטמוספריים רגילים, החוזק הדיאלקטרי של פערי האוויר נמוך יחסית (בשדה אחיד עם מרחקי בין-אלקטרודה של כ-1 ס"מ ≤ 30 קילו וולט / ס"מ). ברוב מבני הבידוד, כאשר מופעל מתח גבוה, מאוד לא הומוגנית שדה חשמלי... החוזק החשמלי בשדות כאלה במרחק בין האלקטרודות של 1-2 מ' הוא בערך 5 קילו וולט / ס"מ, ובמרחקים של 10-20 מ' הוא יורד ל-2.5-1.5 קילו וולט / ס"מ.בהקשר זה, הגדלים של קווי תמסורת עיליים וציוד מתג גדלים במהירות ככל שהמתח הנקוב עולה.

כדאיות השימוש בתכונות הדיאלקטריות של אוויר בתחנות כוח עם מעמדות מתח שונים מוסברת על ידי העלות הנמוכה יותר והפשטות היחסית של יצירת בידוד, כמו גם היכולת של בידוד אוויר לשחזר במלואו את החוזק הדיאלקטרי לאחר הסרת הגורם לפריקה כישלון פער.

בידוד חיצוני מאופיין בתלות של החוזק הדיאלקטרי בתנאי מזג האוויר (לחץ p, טמפרטורה T, לחות מוחלטת H של האוויר, סוג ועוצמת המשקעים), כמו גם במצב המשטחים של המבודדים, כלומר. כמות ותכונות של זיהומים עליהם. בהקשר זה, מרווחי האוויר נבחרים עם החוזק הדיאלקטרי הנדרש בשילובים לא נוחים של לחץ, טמפרטורה ולחות.

החוזק החשמלי על המבודדים של המתקן החיצוני נמדד בתנאים התואמים למנגנונים שונים של תהליכי הפריקה, כלומר, כאשר המשטחים מבודדים נקי ויבש, נקי ורטוב עם גשם, מלוכלך ולח. מתחי פריקה הנמדדים בתנאים שצוינו נקראים פריקה יבשה, פריקה רטובה ולכלוך, או מתחי פריקת לחות, בהתאמה.

הדיאלקטרי העיקרי של הבידוד החיצוני הוא אוויר אטמוספרי - הוא אינו נתון להזדקנות, כלומר. ללא קשר למתחים הפועלים על הבידוד ולמצבי הפעולה של הציוד, המאפיינים הממוצעים שלו נשארים ללא שינוי לאורך זמן.

ויסות שדות חשמליים בבידוד חיצוני

עם שדות לא הומוגניים מאוד בבידוד החיצוני, פריקת קורונה אפשרית באלקטרודות בעלות רדיוס עקמומיות קטן. הופעת הקורונה גורמת לאובדן אנרגיה נוספים ולהפרעות רדיו אינטנסיביות. בהקשר זה, יש חשיבות רבה לאמצעים להפחתת מידת האי-הומוגניות של שדות חשמליים, המאפשרים להגביל את האפשרות של היווצרות קורונה, כמו גם להגדיל מעט את מתחי הפריקה של הבידוד החיצוני.

ויסות השדות החשמליים בבידוד החיצוני מתבצע בעזרת מסכים על חיזוק המבודדים, המגדילים את רדיוס העקמומיות של האלקטרודות, מה שמגדיל את מתחי הפריקה של מרווחי האוויר. מוליכים מפוצלים משמשים בקווי תמסורת עיליים של כיתות מתח גבוה.

בידוד פנימי של מתקני חשמל

בידוד פנימי מתייחס לחלקים של מבנה מבודד שבהם המדיום המבודד הוא דיאלקטרי נוזלי, מוצק או גזי, או שילובים שלהם, שאין להם מגע ישיר עם אוויר אטמוספרי.

הרצוי או ההכרח בשימוש בבידוד פנימי ולא באוויר שסביבנו נובע ממספר סיבות. ראשית, לחומרי הבידוד הפנימיים יש חוזק חשמלי גבוה משמעותית (פי 5-10 או יותר), מה שיכול להקטין בחדות את מרחקי הבידוד בין החוטים ולהקטין את גודל הציוד. זה חשוב מנקודת מבט כלכלית. שנית, האלמנטים האישיים של הבידוד הפנימי מבצעים את הפונקציה של הידוק מכני של חוטים; דיאלקטרי נוזלי בחלק מהמקרים משפר באופן משמעותי את תנאי הקירור של המבנה כולו.

אלמנטים מבודדים פנימיים במבנים במתח גבוה חשופים לעומסים חשמליים, תרמיים ומכניים חזקים במהלך הפעולה. בהשפעת השפעות אלו, התכונות הדיאלקטריות של הבידוד מתדרדרות, הבידוד "מזדקן" ומאבד את החוזק הדיאלקטרי שלו.

עומסים מכניים מסוכנים לבידוד הפנימי, מכיוון שיכולים להופיע סדקים מיקרו בדיאלקטריים המוצקים המרכיבים אותו, כאשר לאחר מכן, בהשפעת שדה חשמלי חזק, יתרחשו פריקות חלקיות והזדקנות הבידוד תאיץ.

צורה מיוחדת של השפעה חיצונית על הבידוד הפנימי נגרמת מהמגע עם הסביבה ומהאפשרות של זיהום ולחות של הבידוד במקרה של שבירת הרמטיות של המתקן. הרטבת הבידוד מובילה לירידה חדה בהתנגדות הדליפה ולעלייה בהפסדים דיאלקטריים.

הבידוד הפנימי חייב להיות בעל חוזק דיאלקטרי גבוה יותר מהבידוד החיצוני, כלומר רמה שבה התמוטטות אינה נכללת לחלוטין לאורך חיי השירות.

הבלתי הפיכות של נזקי בידוד פנימיים מסבכת מאוד את צבירת הנתונים הניסיוניים עבור סוגים חדשים של בידוד פנימי ועבור מבני בידוד גדולים שפותחו לאחרונה של ציוד מתח גבוה ומתח גבוה במיוחד. אחרי הכל, כל פיסת בידוד גדולה ויקרה יכולה להיבדק לכשל פעם אחת בלבד.

חומרים דיאלקטריים חייבים גם:

• בעלי תכונות טכנולוגיות טובות, כלומר. חייב להיות מתאים לתהליכי בידוד פנימיים בעלי תפוקה גבוהה;

• לעמוד בדרישות סביבתיות, כלומר.אסור להם להכיל או ליצור מוצרים רעילים במהלך הפעולה, ולאחר שכל המשאב מנוצל, עליהם לעבור עיבוד או השמדה מבלי לזהם את הסביבה;

• לא להיות דל ושיהיה לו מחיר כזה שמבנה הבידוד משתלם כלכלית.

במקרים מסוימים, דרישות אחרות עשויות להתווסף לדרישות הנ"ל עקב הפרט של סוג מסוים של ציוד. לדוגמה, חומרים עבור קבלי הספק חייבים להיות בעלי קבוע דיאלקטרי מוגבר, חומרים למעבר תאי - עמידות גבוהה בפני זעזועים תרמיים וקשתות חשמליות.

שנים רבות של עיסוק ביצירה ותפעול של שונים ציוד מתח גבוה מראה שבמקרים רבים כל מערך הדרישות מתקיים בצורה הטובה ביותר כאשר נעשה שימוש בשילוב של מספר חומרים בהרכב הבידוד הפנימי, משלימים זה את זה ומבצעים פונקציות מעט שונות.

לפיכך, רק חומרים דיאלקטריים מוצקים מספקים את החוזק המכני של המבנה המבודד. בדרך כלל יש להם את החוזק הדיאלקטרי הגבוה ביותר. חלקים העשויים מדיאלקטרי מוצק עם חוזק מכני גבוה יכולים לשמש כעוגן מכני לחוטים.

נוֹהָג דיאלקטריות נוזליות מאפשר במקרים מסוימים לשפר משמעותית את תנאי הקירור עקב מחזור טבעי או מאולץ של נוזל הבידוד.