Введение к работе
Актуальность проблемы Появившаяся в последние годы возможность глубокого ограничения перенапряжений в системах поставила вопрос о снижении уровня изоляции электрооборудования и, в первую очередь, силовых трансформаторов, как наиболее дорогостоящих. Особенно актуально это стало при создании электрооборудования на напряжение 1150 кВ переменного тока. Решение этой задачи потребовало исследований как в области длительной электрической прочности изоляции, так и в части более глубокого анализа воздействий на изоляцию.
Если в области систем переменного тока накоплен достаточно большой опыт координации изоляции, то в области электропередач постоянного тока высокого напряжения этот опыт явно недостаточен.
Поэтому задача разработки электрооборудования сверхвысокого напряжения постоянного тока потребовала проведения широкого комплекса исследований изоляционных систем при воздействиях, характерных для данных электропередач, и создания новых методов испытания изоляции.
Цель работы
-
Разработка инженерного метода расчета перенапряжений в обмотках трансформаторов.
-
Разработка метода координации изоляции силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов со сниженным уровнем изоляции.
3. Разработка метода расчета изоляции для преобразовательных
трансфер маторов, норм и методов испытаний ее электрической прочности.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Метод определения емкостных параметров обмоток трансформаторов. 2.Уточнение решения уравнений переходного процесса в обмотках и внутри катушки обмотки трансформатора.
-
Метод определения коэффициента запаса при грозовых воздействиях.
-
Допустимые в эксплуатации повышения напряжения частоты 50 гц.
5. Требования к электрической прочности изоляции силовых
трансформаторов со сниженным уровнем изоляции.
-
Зависимости проводимости и электрической прочности масла, картона, бумаги при воздействии напряжения постоянного тока от температуры и влажности, а также проводимости от напряженности электрического поля.
-
Зависимость электрической прочности масло-барьерной изоляции при воздействии напряжения постоянного тока от соотношения проводимостей масла и картона.
-
Метод определения электрической прочности масло-барьерной изоляции при воздействии напряжения постоянного тока.
-
Метод определения электрической прочности масло-барьерной изоляции при наложении импульсов на предварительно заряженную изоляцию.
Научная новизна
-Впервые строго решены основные урапнения переходного процесса в катушечных обмотках трансформаторов при импульсных воздействиях. При этом прежде всего рассмотрены наиболее часто встречающиеся на практике случаи.
-Исследовано и учтено в расчете влияние на перенапряжения в обмотках таких факторов, как затухание, магнитные потоки в магнитопроводе, квазистационарные токи в обмотке НН.
-Выявлены основные закономерности переходного процесса и степень влияния на него различных факторов.
-Разработан новый подход к координации изоляции трансформаторов сверхвысокого напряжения при воздействии грозовых перенапряжений.
-Определены пределы эффективного снижения уровней
перенапряжений на трансформаторном элекгрооборудоваппи, исходя из требований, предъявляемых рабочим напряжением.
-Определена зависимость удельных объемных сопротивлений основных компонентов (картона и масла) масло-барьерной изоляции от температуры, влажности и напряженности электрического поля при воздействии напряжения постоянного тока. Определена зависимость их электрической прочности от температуры и влажности.
-Исследован характер распределения напряжения постоянного тока между компонентами масло-барьерной изоляции и разработан соответствующий метод расчета.
-Определен критерий электрической прочности масло-барьерной изоляции при воздействии напряжения постоянного тока. Выявлено, что повреждающая напряженность в масляном канале существенно зависит от соотношения объемных удельных сопротивлений картона и масла.
-Исследовано влияние на электрическую прочность длительности воздействия постоянного напряжения, а также влияние наложения коммутационного импульса той или иной полярности на предварительно заряженную изоляцию. Разработаны критерии электрической прочности масло-барьерной изоляции при таких воздействиях.
Практическая значимость работы
Разработанная методика расчета элементов схемы замещения обмотки учтена в методиках расчета перенапряжений как в однородных, так и неоднородных катушечных обмотках трансформаторов. Метод расчета перенапряжений в однородных катушечных обмотках трансформаторов нашел практическое применение при анализе воздействий для ряда конкретных конструкций и при разработке допустимых эксплуатационных воздействий на изоляцию силовых трансформаторов.
Разработаны требования к изоляции силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов на напряжение 1150 кВ переменного тока, трансформаторов 135 МВА, 500 кВ с резко сниженным уровнем изоляции и ряда типов трансформаторов со сниженным уровнем изоляции, успешно эксплуатируемых в настоящее время.
Разработана новая редакция стандарта на требования к нормам
электрической прочности изоляции и методам испытаний
электрооборудования на напряжения 1-500 кВ.
Разработаны стандарты на нормы и методы испытаний электрической прочности изоляции электрооборудования на напряжения 750 и 1150 кВ.
Разработаны критерии оценки электрической прочности изоляции и требования к изоляции преобразовательных трансформаторов и линейного реактора для электропередачи + 750 кВ "Экибастуз-Центр", успешно прошедших заводские и стендовые испытания, а также требования к преобразовательным трансформаторам для вставки постоянного тока "Россия-Финляндия", успешно эксплуатируемой в настоящее время.
Разработан ряд руководящих научно-технических материалов.
7 Апробация
По теме доклада опубликованы 55 печатных работ.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на 24 конференциях, совещаниях и симпозиумах (из них 15 - международные): Всесоюзная конференция по высоковольтным выключателям, Москва, 1967;' Юбилейная научно-техническая конференция ВЭИ, Москва, 1971; Международная конференция по трансформаторам, Будапешт, 1975; Международная конференция по большим электрическим сетям - СИГРЭ, Париж, 1970, 1972, 1974, 1976, 1980, 1982, 1986, 1990, 1992, 1994; Всесоюзное научно-техническое совещание "Электропередачи 1200 кВ", Москва, 1973; Всемирный электротехнический конгресс, Москва, 1977; Всесоюзное научно-техническое совещание "Состояние и перспективы развития электрической изоляции", Киев, 1980, Свердловск, 1987, Москва, 1992; Всесоюзный научный семинар IV секции АН СССР по теме "Проблемы оптимизации передачи электрической энергии переменным током", Новосибирск, 1980, 1988; заседание IV секции научного совета АН СССР по проблеме "Теоретические и электрофизические проблемы молнии и молниезащигы", Баку, 1984; Международная конференция по проблемам изоляции силовых трансформаторов, Лодзь, 1990; Международный коллоквиум исследовательского комитета No 33 СИГРЭ "Перен.іпряжения и координация изоляции", Ленинград, 1991; Международный симпозиум ТРАВЭК "Электротехника 2010", 1992, 1994, 1995.
