Диэлектрические потери и угол потерь

Влияние увлажнения изоляции на процесс ее старения

В процессе эксплуатации во внутреннюю изоляцию электро­установок может попадать влага. Она может попадать из окружа­ющего воздуха или образоваться в самой изоляции в результате термоокислительных процессов.

Появление влаги в изоляции (адсорбция влаги) приводит к резкому снижению сопротивления утечки, так как во влаге содер­жатся растворенные и диссоциированные примеси, т. е. свободные ионы. Уменьшение сопротивления утечки опасно тем, что приво­дит к росту диэлектрических потерь. Вследствие этого снижается напряжение теплового пробоя и, кроме того, происходит допол­нительный нагрев изоляции, что влечет за собой ускорение темпов теплового старения. Например, если при влагосодержании 0,3 %, бумажная изоляция считается хорошо высушенной и имеет пол­ный срок службы, то при влагосодержании 1,5 % старение начинает ускоряться, а при влагосодержании более 3,3 % процессы ста­рения и окисления становятся опасными для изоляции.

Вода — сильнополярный диэлектрик, ее относительная диэлек­трическая проницаемость равна 80, т. е. во много раз больше, чем у диэлектрических материалов, используемых во внутренней изоляции. В связи с этим сильное увлажнение может влиять на диэлектрическую проницаемость увлажненных слоев. При неравномерном увлажнении это обстоятельство может привести к искажению электрического поля в изоляции и снижению пробивного напряжения.

Увлажнение в принципе — процесс обратимый, т. е. адсор­бированная влага может быть удалена из изоляции путем сушки. Однако сушка требует затрат времени и энергии. Для периодичес­кого контроля состояния изоляции электрооборудования высоко­го напряжения в эксплуатации используются методы, позволяю­щие обнаружить опасную степень увлажнения изоляции.

Любая изоляция нагревается при приложении к ней напряжения. Причиной нагрева являются сквозные токи через изоляцию, нагрев за счет замедленных видов поляризации, ионизация газовых включений в твердой изоляции и неоднородность структуры изоляции. Диэлектрическими потерями называют мощность нагрева изоляции за счет приложенного к ней напряжения. Диэлектрические потери при переменном напряжении обычно существенно больше, чем при постоянном напряжении той же величины, что и действующее значение переменного напряжения, и основную роль в нагреве на переменном напряжении до начала ионизации чаще всего играют поляризационные потери.

Углом диэлектрических потерь называют угол, дополняющий до 90^о угол сдвига фазы между напряжением на изоляции и током через изоляцию. показывает соотношение между активной мощностью нагрева изоляции и реактивной емкостной мощностью в изоляции. Понятие угла диэлектрических потерь применимо только для синусоидальных напряжений и токов.

Для определенности понятия емкости реальных конденсаторов или изоляции используют схемы замещения. Чаще всего используют две простейшие схемы замещения, составленные емкостным элементом и резистивным элементом: последовательную и параллельную. Величина емкости не зависит от выбора схемы замещения только при малых диэлектрических потерях.