6. Каскадную изоляцию, представляющую собой многоступенчатую конденсаторную систему, набираемую из элементов, упомянутых выше. Каскадная изоляция конденсаторного типа не представляет собою нового, отдельного вида изоляции.

В каскадных ТТ сложными являются вопросы распределения напряжения между изоляционными элементами, обеспечения высокого класса точности (не хуже, чем у одноступенчатых) и т. п. Однако, несмотря на сложность перечисленных вопросов, сегодня каскадная изоляция широко используется в ТТ на 500, 750 и 1150 кВ.

При проектировании ТТ с БМИК приходится сталкиваться с тем, что большинство величин, определяющих форму и размеры изоляции, задано предварительной компоновкой. Так, например, во многих случаях оказывается заданным диаметр внутреннего токоведущего стержня, т. е. диаметр нулевой обкладки; длина наружного заземленного фланца или внешней заземленной обкладки (рекомендуется, чтобы заземленная обкладка входила в фарфоровую покрышку на 10 % длины покрышки); длина внешней изоляции; толщина изоляции, так как известны средние допустимые градиенты напряжения; длина нулевой обкладки, связанная с длиной заземленной обкладки и с дтганой покрышки (рекомендуется, чтобы обкладка не доходила до верхнего края покрышки на 20 % длины последней).

Число конденсаторных обкладок устанавливается конструктором. Оно может быть большим или меньшим в зависимости от того, какая изоляция принята: грубоступенчатая или мелкоступенчатая. Задавшись средней допустимой рабочей напряженностью поля р (в киловольтах на миллиметр), определяют общую толщину изоляции (в миллиметрах)

А=£/р/£д.р, (8-9)

где f/p = иКзап - действующее значение расчетного напряжения, кВ; и - действующее значение наибольшего рабочего напряжения [линейного или фазного - см. пояснения к формулам (8-3) и (8-За)], кВ; Квап~ 1,1 1,15 - коэффициент запаса.

При расчете каскадных ТТ расчетное напряжение уменьшается пропорционально числу ступеней каскада.

По вышеперечисленным параметрам делается предварительный набросок, в котором учитываются все заданные наперед условия, все заданные параметры, конструктивные ограничения, размещаются заземленные и токоведущие части, фарфоровые покрышки и т. д.

Затем выполняется поверочный расчет изоляции и определяются интересующие нас величины для каждого слоя. Если получаемые градиенты поля слишком велики или напряжение распределяется недостаточно равномерно, то делают коррекцию размеров и рассчитывают изоляцию вновь.

Ниже приводится методика поверочного расчета БМИК, разработанная в ЛПО Электроаппарат . Эта методика позволяет определить напряженности электрического поля каждого слоя, емкости слоя и обмотки в целом. Результаты этого расчета могут быть использованы при расчете устойчивости изоляции к тепловому пробою. При расчете принимаем следующие обозначения: - радиус внутренней обкладки изоляционного слоя х, мм; Гд, - радиус наружной обкладки изоляционного слоя х, мм; - длина наружной обкладки слоя х, мм (рис. 8-23). Емкость (в фарадах) пары обкладок слоя х будет

- Ш (rjr,) - 1 In (rjr,) (8-Ш)

{(где К - диэлектрическая Проницаемость пустоты, равная 8,84X

I X 10 Ф/мм; Вб - относительная диэлектрическая проницае-мость данной изоляционной бумаги; /Ci = 2л-8,84-ICeg = == 5,55-10 * Eg - коэффициент, характеризующий диэлектрические свойства изоляционного материала, Ф/мм.

V Обозначив Л = rjr-i; В = In AJt, получим емкость

i слоя X (в фарадах)

Г С=КЖ- (8-П)

Тогда емкость (в фарадах) всей системы последовательно соединенных п слоев изоляции будет

C = Ki\h.- (8-12)

Общий поток электрического смещения (в килокулонах) при расчетном напряжении С/р (в киловольтах), приложенном к данной системе п последовательно соединенных конденсаторов, будет

= СС/р. (8-13)

Действующее значение напряжения (в киловольтах), приходящегося на любую пару конденсаторных обкладок (при данном расчетном напряжении i/p, приложенном ко всей системе конденсаторов), равно

£/ = ¥/С, = Ct/p/C . (8-14)

Максимальная напряженность (в киловольтах На миллиметр) на внутренней конденсаторной обкладке слоя х радиусом гл будет

K-iln--

Преобразуя (8-15), получаем

Лучшее использование изоляции будет при постоянном для всех слоев произведении Гх-itx- Однако допускается разброс значений этого произведения для.отдельных слоев в пределах 5-10 %.

Пример 8-2. Расчет напряженности поля в каждом слое бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа удобно выполнять, пользуясь формулярами. В табл. 8-13 приведен формуляр для расчета бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа U-образной формы на ПО кВ. При расчете по этому формуляру следует сначала определить значения для всех слоев, затем по (8-13) вычислить общий поток смещения Ч и тогда уже определять значения и Е.

Действующее значение расчетного фазного напряжения t/p = 1 lO/j/3 = == 63,5 кВ; действующее значение испытательного напряжения t/исп = 200 кВ. Радиус нулевой обкладки (радиус поперечного сечения обмотки) = 40 мм. Допустимая рабочая напряженность при наибольшем рабочем напряжении д. р = - 4 кВ/мм.

Толщина всей изоляции Д = U-p/Ед, р = 63,5 : 4 16 мм; толщина одного слоя изоляции Дс = 4 мм; число слоев конденсаторной изоляции ft = 16 : 4 = 4.

Относительная диэлектрическая проницаемость бумаги eg = 3,6; при этом Ki = 5,55-10- 66 20-10- Ф/мм.

Перейдем к расчету БМИК рымовидной формы, который незначительно отличается от расчета БМИК U-образной формы, однако имеет свои особенности.

По выбранным допустимой рабочей напряженности Е ,р и расчетному напряжению t/p находят общую толщину изоляции, пользуясь формулой (8-9). После этого делают чертеж предварительного расположения обкладок (имея в виду толщину бумаги, способ ее намотки, число рядов в слое, способ наложения изоляции на тройник , необходимость разрывов обкладок на кольцевой части и защиты края конденсаторной обкладки). Толщину всех слоев в кольцевой части рымовидного блока обычно берут одинаковой, как и толщину всех слоев в цилиндрической части (хвосте). Однако толщина слоев в кольцевой и в цилиндрической частях рымовидной изоляции необязательно должна быть одинаковой. Например, можно установить более низкую среднюю напряжен-

Таблица 8-13. Формуляр расчета бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа U-образной формы (рис. 8-23) на 110 кВ (к примеру 8-2)

2 3 4

40 44 48 52

44 48 52 56

1,10 1,09 1,083 1,077

0,0952 0,0862 0,0771 0,0682

2100 1910 1720 1572 1421

5,0-10-6 5,0-10-6 4,9-10-6 4,8-10-6

400 400 408 416

16,1 16,1 15,8 15,5

4,46 4,24 4,27 4,37