Оптимізація системи внутрішнього екранування в газонаповнених високовольтних електричних апаратах із полімерною ізоляцією

Abstract

В статті авторами запропонована методика оцінки параметрів електричного навантаження для розрахунку розподілу напруженості електричного поля твердої ізоляційної конструкції газонаповнених високовольтних апаратів, що мають осьову симетрію. Така конструкція являє собою опорну та ізолюючу покришку, заповнену елегазом в якості внутрішнього ізолюючого середовища. Ця методика дозволяє оцінити параметри електрич-ного навантаження (напругу та напруженість поля) в залежності від конструктивних особливостей апарату та системи екранування, що викори-стовується для вирівнювання електричного поля. Запропонована методика дозволяє здійснити оцінку ефективності впливу конструктивних чин-ників системи екранування газонаповненого високовольтного обладнання (вимірювальні трансформатори, розрядники, обмежувачі перенапруг та ін.) при проектуванні та удосконаленні окремих конструктивних рішень. Результати розрахунків добре збігаються з даними експерименталь-них досліджень та статистичною інформацією, яка отримана в результаті моніторингу роботи ізоляційних конструкцій з урахуванням реальних умов експлуатації та дії зовнішніх чинників. Реалізація цієї методики дає можливість врахувати вплив зовнішніх факторів і експлуатаційних характеристик, властивих вимірювальним трансформаторам та обмежувачам перенапруг. У запропонованій методиці в якості прикладу розгля-дається опорна ізоляційна покришка, що знаходиться під час експлуатації в найбільш несприятливих умовах, таких як зовнішнє забруднення, зволоження та їх комбінації, перенапруги різного походження та ін. Теоретичні висновки підтверджуються результатами розрахунків на прикладі найбільш масової конструкції газонаповненого трансформатора струму серії ТОГ-245. Більш точне визначення ефективності запропонованої методики прогнозування параметрів розподілу напруженості поля під впливом системи екранування можна досягти за рахунок проведення до-даткової серії розрахунків та експериментальних випробувань конкретних ізоляційних конструкцій. Таким чином, був зроблений висновок про можливість використання отриманих результатів для оцінки параметрів зовнішньої ізоляції як газонаповнених вимірювальних трансформаторів, так і аналогічного високовольтного обладнання розподільних пристроїв та трансформаторних підстанцій.In the article, the authors propose a technique for estimating the parameters of the electrical load for calculating the distribution of the electric field strength of a solid insulating structure of gas-filled high-voltage apparatus that have axial symmetry. This design is a support and insulating cover filled with SF6 gas as an internal insulating medium. This technique makes it possible to estimate the parameters of the electrical load (voltage and field strength) depending on the design features of the device and the shielding system that is used to equalize the electric field. The proposed method makes it possible to evaluate the effectiveness of the influence of the design parameters of the shielding system for gas-filled high-voltage equipment (instru-ment transformers, arresters, surge suppressors, etc.) when designing and improving individual design solutions. The calculation results are in good agreement with the data of experimental studies and statistical information obtained as a result of monitoring the operation of insulating structures, taking into account real operating conditions and the impact of external factors. The implementation of this technique makes it possible to take into account the influence of external factors and operational characteristics inherent in instrument transformers and surge arresters. In the proposed method, as an example, a supporting insulating cover is considered, which is during operation in the most unfavorable conditions, such as external pollution, moisture and their combination, overvoltage of various origins, etc. Theoretical conclusions are confirmed by the results of calculations on the example of the most mass-produced design of a gas-filled current transformer TOG-245 series. A more accurate determination of the effectiveness of the pro-posed method for predicting the parameters of the distribution of the field strength under the action of the shielding system can be achieved by carrying out an additional series of calculations and experimental tests of specific insulating structures. Thus, it was concluded that the obtained results can be used to assess the external insulation performance of both gas-filled instrument transformers and similar high-voltage switchgear equipment and trans-former substations.