Каковы причины отказа по диэлектрической прочности в вакуумных выключателях?
Причины отказа диэлектрической прочности вакуумных выключателей:
Загрязнение поверхности: Продукт необходимо тщательно очистить перед испытанием на диэлектрическую прочность, чтобы удалить любые загрязнения.
Испытания на диэлектрическую прочность выключателей включают испытания на сопротивление сетевому напряжению и грозовому импульсному напряжению. Эти испытания должны проводиться отдельно для фазного и полюсного (через вакуумный прерыватель) соединений.
Рекомендуется проводить испытания изоляции выключателей, установленных в шкафах распределительных устройств. Если они проводятся отдельно, контактные части должны быть изолированы и экранированы, обычно с использованием термоусадочных трубок или изоляционных втулок. Для выключателей фиксированного типа испытания обычно проводятся путем непосредственного крепления тестовых проводников к зажимам полюсного столба.
Для полюсных столбов с твердой изоляцией и вакуумными прерывателями сам вакуумный прерыватель не требует юбок (щитков) для увеличения пути утечки. Вакуумный прерыватель заключен в эпоксидную смолу с использованием силиконового каучука, поэтому внешняя поверхность прерывателя не подвергается напряжению. Вместо этого пробой происходит по внешней поверхности полюсного столба с твердой изоляцией. Поэтому путь утечки между верхним и нижним зажимами полюсного столба с твердой изоляцией должен соответствовать требованиям. При расстоянии между полюсами 210 мм, после вычета диаметра контактной руки 50 мм, путь утечки не может превышать 240 мм, если нет щитков.
Поскольку контактная рука и зажим полюсного столба не могут быть полностью герметизированы, щитки в этом разделе крайне важны. Для приложений на 40,5 кВ, с расстоянием между полюсами 325 мм, даже добавление щитков не удовлетворяет требуемому пути утечки, что делает поверхностный пробой очень вероятным. Поэтому, как правило, необходимо использовать сжатый силиконовый каучук для формирования герметичной твердой изоляции в месте соединения контактной руки и полюсного столба, полностью предотвращая поверхностное перекрытие по торцу полюсного столба. После такой обработки путь утечки между верхними и нижними полюсами через контактную руку может соответствовать требованиям, избегая разрядов.
Если внешний диэлектрический зазор и путь утечки полюсного столба с твердой изоляцией достаточно велики, разряд, как правило, не возникает. Снижение диэлектрической прочности обычно вызвано потерей вакуума в прерывателе или полной неисправностью полюсного сборочного узла. Трещины или дефекты корпуса, вызванные неправильным проектированием или производством, преждевременное старение материала из-за проблем при обработке или вибрационный пробой/разрушение также могут привести к повреждению оборудования.
Для полюсных столбов с изоляционными цилиндрами необходимо учитывать путь утечки как на внутренних, так и на внешних стенках изоляционного цилиндра. Поэтому продукты с расстоянием между полюсами 205 мм, как правило, недоступны. Кроме того, сам вакуумный прерыватель также должен обеспечивать достаточный путь утечки, чтобы предотвратить пробой между верхним и нижним полюсами.
Кроме того, гигроскопичность материала также может привести к отказу при испытании изоляции. Хотя эпоксидная смола имеет определенную водонепроницаемость, длительное воздействие влажной или мокрой среды позволяет молекулам воды постепенно проникать в смолу, вызывая гидролиз, который разрушает химические связи и снижает свойства, такие как адгезия и механическая прочность.
| Параметр испытания | Единицы | Метод испытания | Нормативное значение | |
| Цвет | / | Визуальный осмотр | Соответственно цветовой палитре | |
| Внешний вид | / | Визуальный осмотр | В пределах допустимого | |
| Плотность | г/см³ | GB1033 | 1,7-1,85 | |
| Поглощение воды | % | JB3961 | ≤0,15 | |
| Усадка | % | JB3961 | 0,1-0,2 | |
| Ударная прочность | JK/м² | GB1043 | ≥25 | |
| Прочность на изгиб | МПа | JB3961 | ≥100 | |
| Сопротивление изоляции | Нормальное состояние | Ом | GB10064 | ≥1,0×10¹³ |
| После погружения на 24 часа | ≥1,0×10¹² | |||
| Электрическая прочность | GB1408 | ≥12 | ||
| Стойкость к дуге | с | GB1411 | 180+ | |
| Индекс сравнительной трекинг-стойкости | / | GB4207 | ≥600 | |
| Воспламеняемость | / | GB11020 | FV0 | |
Вода является хорошим проводником электричества. После поглощения влаги диэлектрическая постоянная эпоксидной смолы увеличивается, а ее сопротивление изоляции уменьшается, что может привести к утечкам, пробоям и другим отказам электрооборудования. Эпоксидная смола, поглощающая влагу в полюсных столбах выключателей, может вызвать частичные разряды, тем самым сокращая срок службы оборудования.
В условиях высоких электрических полей влага ускоряет рост электрических деревьев, еще больше ухудшая изоляционные свойства. Это распространенная причина отказа изоляции эпоксидной смолы в энергетическом оборудовании.
Поглощение влаги также способствует реакциям между эпоксидной смолой и другими факторами окружающей среды (например, кислородом, кислотными или щелочными веществами), ускоряя старение материала, которое проявляется в виде пожелтения и хрупкости.
Для полюсных столбов с твердой изоляцией, предназначенных для больших токов, обычно на верхней части устанавливаются радиаторы. Эти радиаторы, как правило, изготовлены из алюминия и покрыты эпоксидной смолой на внешней поверхности. Из-за тонких стенок ребер радиатора интенсивность электрического поля остается высокой на вершине, даже при наличии закругленных кромок, что делает возможным разряд.
Обычно разряд может происходить между радиатором и металлическим затвором. В таких случаях следует обратить внимание на электрический зазор между ними. Затвор должен избегать острых кромок; вместо этого можно использовать изогнутые плоские поверхности или аналогичные конструкции для улучшения распределения электрического поля.
