что такое трекингостойкость электроизоляционных материалов
Трекингостойкость литой изоляции измерительных трансформаторов
В настоящее время в качестве литой изоляции измерительных трансформаторов наиболее часто применяются эпоксидные и полиуретановые материалы.
В соответствии с ГОСТ 22782.7‑81 образцы из поли-уретана по параметру трекингостойкости соответствуют группе «в», а образцы из эпоксидной смолы – группе «д». Таким образом, трекингостойкость литой изоляции измерительных трансформаторов, изготовленных из полиуретана, значительно выше, чем трекингостойкость изоляции из эпоксидной смолы.
Трекингостойкость – это разновидность показателя сопротивления изоляции электрическому разрушению. Суть трекинга – в перемещении по поверхности диэлектрика «плавающих» разрядов, вызывающих образование искр. Искрение на поверхности сопровождается разрывом покрывающей ее пленки (влага, загрязнение) и разрушением полимера. Искрение тяготеет к одному из злектродов, вследствие чего на полимерной поверхности развиваются токопроводящие пути (треки), по которым и разрушается изоляция.
Изучение трекингостойкости изоляции измерительных трансформаторов проводилось в исследовательском центре Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны (ФГУ ВНИИПО) на установке для испытаний полимерных материалов на трекингостойкость и позволяло определять относительное сопротивление твердых электроизоляционных материалов образованию токопроводящих мостиков при напряжениях до 600 В включительно, когда поверхность материала, находящаяся под напряжением, подвержена воздействию среды, содержащей загрязнители.
На рис. 1 схематично представлена установка эксперимента.
Для проведения испытаний к горизонтальной поверхности образцов посредством электродов специальной формы (1) прикладывается синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. Электроды прижимаются к образцу (5) под определенным давлением, создаваемым грузом (7). Металл испытательных электродов – платина. При испытаниях применяется загрязняющий раствор А (0,1‑процентный раствор NH4Cl), который вытекает в виде капель из конца капельницы (4) на поверхность образца, находящуюся между электродами.
Согласно ГОСТ 27473‑87 (МЭК 112‑79), в начале испытаний между электродами устанавливается определенно выбранное напряжение и проводятся испытания до тех пор, пока не будет нанесено 50 капель или пока не произойдет замыкание между электродами. Если замыкание между электродами не произошло раньше, чем было нанесено 50 капель, то эксперимент повторяется на другом участке этого образца при более высоком напряжении – до тех пор, пока не будет установлено максимальное напряжение, при котором не происходит замыкания при 50 каплях. Эксперимент проводится на пяти различных образцах одного и того же материала, и только лишь то максимальное значение напряжения, при котором не происходит замыкания при 50 каплях на всех пяти испытуемых образцах, следует называть сравнительным индексом трекингостойкости. Например, СИТ 450 для полиуретана, согласно таблице 1.
Все представленные на испытания образцы были вырезаны из электроизделий (измерительных трансформаторов тока), бывших в эксплуатации, то есть прошли определенный срок службы под воздействием различных климатических факторов.
Образцы из эпоксидной смолы представляли собой пластины прямоугольной формы размером 50 х 60 х 7 миллиметров. С одной стороны они имели матовую гладкую поверхность с неровностями и шероховатостями, образовавшимися в результате технологического процесса изготовления. С другой стороны – матовую шероховатую поверхность со следами технологического процесса подготовки (нарезки) образцов. Образцы маркировались: № 1, № 2, № 3, № 4, № 5.
Образцы из полиуретановой изоляции размером 51 х 123 х 7 миллиметров с одной стороны имели гладкую поверхность со следами технологического процесса изготовления, а с другой стороны – матовую шероховатую поверхность со следами технологического процесса подготовки образцов. Образцы маркировались: № 6, № 7, № 8, № 9, № 10.
Испытания проводились на поверхности образцов со следами технологического процесса изготовления. Было проведено по два испытания на каждый тип материала.
Перед испытанием образцы были выдержаны в течение 24 часов при температуре 22°C и относительной влажности 82 процента. Поверхность образцов не обрабатывалась. Перед испытаниями образцы протирались сухой ветошью.
Испытания и определение сравнительного индекса трекингостойкости проводились по ГОСТ 27473‑87. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2.
По результатам первого эксперимента (таблица 1) сравнительный индекс трекингостойкости образцов из полиуретана составляет СИТ 450. В отличие от полиуретана, образцы из эпоксида соответствуют СИТ 350.
В результате второго эксперимента (таблица 2) образцы из полиуретана имеют СИТ 425, а образцы из эпоксида СИТ 175.
Из приведенных значений следует, что величина СИТ для образцов из эпоксида отличается большим разбросом значений, что, на наш взгляд, связано с плохим качеством поверхности образцов, а точнее – с качеством технологии их изготовления. Поверхности образцов из эпоксидной смолы имели неровности, царапины и шероховатости, что могло увеличить разброс результатов испытаний.
Для определения группы электроизоляционного материала определялась также глубина эрозии в испытуемых образцах. Глубина эрозии в образцах не превышала 0,2‑0,5 миллиметра.
Согласно ГОСТ 22782.7‑81 (таблица 3), образцы из поли-уретана относятся к группе «в», а образцы из эпоксидной смолы – к группе «д».
Таким образом, очевидно, что трекингостойкость измерительных трансформаторов, изготовленных из полиуретана, значительно выше, чем трекингостойкость изоляции из эпоксидной смолы. Кроме того, величина трекингостойкости (СИТ) трансформаторов зависит от качества их изготовления, а именно – от качества поверхности трансформаторов.
Трекингостойкость изоляции
Трекинг — это процесс постепенного образования проводящих угольных дорожек на поверхности внешней изоляции высоковольтных установок вследствие совместного воздействия электрического напряжения, влажности и загрязнений. Устойчивость изоляционных материалов к трекинго-эрозионным разрушениям измеряется классом трекингостойкости материалов.
Эксперименты показывают, что явление трекинга в концевых муфтах наружной установки начинает проявляться уже при напряжении 3 кВ. С дальнейшим увеличением напряжения, без специально принятых мер, ресурс работы кабельных муфт значительно сокращается.
Существует два основных пути для предотвращения явления трекинга в высоковольтных концевых муфтах:
• внесение конструктивных изменений,
• применение материалов, обладающих устойчивостью к трекингу.
Целью изменений в конструкции муфт является увеличение длины путей токов утечки и, как следствие, снижение вероятности образования на изоляции электрических разрядов, приводящих к образованию проводящих треков и пробоям. Увеличение общей длины разделки концевой муфты, при котором увеличивается расстояние между неизолированными металлическими частями разных потенциалов, является одной из специальных конструктивных мер. Однако этот путь не всегда оказывается удобным и практичным, так как с ростом класса напряжения требуется достаточно значительное увеличение длины муфты.
Более эффективным решением, широко применяемым на практике, является установка жильных изоляторов, увеличивающих длину пути утечки при сохранении или даже уменьшении габаритов самой муфты. Форма и размеры изоляторов обеспечивают наличие гарантированно сухих зон на поверхности изоляции. Помимо этого, внутренняя сторона «юбок»-изоляторов в гораздо меньшей степени подвержена загрязнениям, что также снижает вероятность возникновения трекинга.
Требованиями ГОСТ 9920-89 к условиям работы изоляции и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлены 4 степени промышленного загрязнения атмосферы. Для каждой из степеней загрязнения и различных напряжений сети определены минимально допустимые длины пути токов утечки. Конструкция муфт «КВТ» обеспечивает значительное превышение нормативных значений удельной длины пути утечки.
Однако решающую роль в возникновении или отсутствии трекинга играют сами материалы, применяемые в качестве изоляции в высоковольтных наружных установках. Не все материалы в одинаковой степени могут противостоять явлению трекинга. Такие материалы, как слюда, фарфор и стекло, обладают высоким классом трекингостойкости и, в определенном смысле, являются эталонами. По этой причине стекло и керамика традиционно использовались для производства высоковольтных изоляторов.
С развитием области полимерных композиционных материалов и современных технологий появилась возможность создавать полимеры, обладающие устойчивостью к трекингу и ультрафиолетовому излучению.
В 2007 году, после проведения серии экспериментов, специалистами завода «КВТ» была разработана специальная рецептура антитрекингового материала на основе сэвилена, отвечающая всем необходимым требованиям трекингостойкости. В лаборатории завода была спроектирована экспериментальная установка и отработана методика для проведения ускоренных испытаний полимерных материалов на трекинго-эрозионную стойкость по ГОСТ 27474-87.
В соответствии с устоявшейся международной традицией термоусаживаемые изделия «КВТ», выполненные из антитрекингового материала, окрашены в кирпично-красный цвет. Из данного материала изготавливаются трубки жильной изоляции, концевые манжеты, перчатки и «юбки»-изоляторы для концевых муфт на напряжение 10, 20, 35 кВ.
Трекингостойкость изоляции в кабельных муфтах
Трекинг — процесс образования проводящих угольных дорожек на поверхности внешней изоляции высоковольтных установок вследствие совместного воздействия электрического напряжения, влажности и загрязнений. Устойчивость изоляционных материалов к трекинго-эрозионным разрушениям измеряется классом трекингостойкости материалов.
Эксперименты показывают, что явление трекинга в концевых муфтах наружной установки начинает проявляться уже при напряжении 3 кВ. С дальнейшим увеличением напряжения, без специально принятых мер, ресурс работы кабельных муфт значительно сокращается.
Существуют два основных пути для предотвращения явления трекинга в высоковольтных концевых муфтах: изменения в конструкции муфты или применение материалов, обладающих устойчивостью к трекингу.
Целью изменений в конструкции муфт является увеличение длины путей токов утечки и, как следствие, снижение вероятности образования на изоляции электрических разрядов, приводящих к образованию проводящих треков и пробоям. Увеличение общей длины разделки концевой муфты, при котором увеличивается расстояние между неизолированными металлическими частями разных потенциалов, является одной из специальных конструктивных мер. Однако этот путь не всегда оказывается практичным, так как с ростом класса напряжения требуется значительное увеличение длины муфты.
Более эффективным решением, широко применяемым на практике, является установка жильных изоляторов, увеличивающих длину пути утечки при сохранении или даже уменьшении длины самой муфты. Форма и размеры изоляторов обеспечивают наличие гарантированно сухих зон на поверхности изоляции. Помимо этого, внутренняя сторона «юбок»-изоляторов в гораздо меньшей степени подвержена загрязнениям, что также снижает вероятность возникновения трекинга.
Требованиями ГОСТ 9920-89 к условиям работы изоляции установлены 4 степени промышленного загрязнения. Для каждой из степеней загрязнения и различных напряжений сети определены минимально допустимые длины пути токов утечки. Длина пути токов утечки, конструктивно заложенная в концевых муфтах «КВТ» наружной установки, соответствует требованиям ГОСТ для самой высокой степени загрязнения.
Различные материалы в различной степени могут противостоять явлению трекинга. Слюда, фарфор и стекло обладают высоким классом трекингостойкости и, в определенном смысле, являются эталонами. По этой причине стекло и керамика традиционно использовались для производства высоковольтных изоляторов.
С развитием области полимерных композиционных материалов и современных технологий появилась возможность создавать полимеры, обладающие устойчивостью к трекингу и ультрафиолетовому излучению.
В 2007 году, после проведения серии экспериментов, специалистами завода «КВТ» была разработана специальная рецептура антитрекингового материала на основе сэвилена, отвечающая всем необходимым требованиям трекингостойкости. В лаборатории завода была спроектирована экспериментальная установка и отработана методика для проведения ускоренных испытаний полимерных материалов на трекинго-эрозионную стойкость.
Трекингостойкость изоляции
Трекинг — это процесс постепенного образования проводящих угольных дорожек на поверхности внешней изоляции высоковольтных установок вследствие совместного воздействия электрического напряжения, влажности и загрязнений. Устойчивость изоляционных материалов к трекинго-эрозионным разрушениям измеряется классом трекингостойкости материалов.
Эксперименты показывают, что явление трекинга в концевых муфтах наружной установки начинает проявляться уже при напряжении 3 кВ. С дальнейшим увеличением напряжения, без специально принятых мер, ресурс работы кабельных муфт значительно сокращается.
Существует два основных пути для предотвращения явления трекинга в высоковольтных концевых муфтах:
• внесение конструктивных изменений,
• применение материалов, обладающих устойчивостью к трекингу.
Целью изменений в конструкции муфт является увеличение длины путей токов утечки и, как следствие, снижение вероятности образования на изоляции электрических разрядов, приводящих к образованию проводящих треков и пробоям. Увеличение общей длины разделки концевой муфты, при котором увеличивается расстояние между неизолированными металлическими частями разных потенциалов, является одной из специальных конструктивных мер. Однако этот путь не всегда оказывается удобным и практичным, так как с ростом класса напряжения требуется достаточно значительное увеличение длины муфты.
Более эффективным решением, широко применяемым на практике, является установка жильных изоляторов, увеличивающих длину пути утечки при сохранении или даже уменьшении длины самой муфты. Форма и размеры изоляторов обеспечивают наличие гарантированно сухих зон на поверхности изоляции. Помимо этого, внутренняя сторона «юбок»-изоляторов в гораздо меньшей степени подвержена загрязнениям, что также снижает вероятность возникновения трекинга.
Требованиями ГОСТ 9920-89 к условиям работы изоляции и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлены 4 степени промышленного загрязнения атмосферы. Для каждой из степеней загрязнения и различных напряжений сети определены минимально допустимые длины пути токов утечки. Конструкция муфт «КВТ» обеспечивает более чем четырехкратное превышение нормативных значений удельной длины пути утечки.
Однако решающую роль в возникновении или отсутствии трекинга играют сами материалы, применяемые в качестве изоляции в высоковольтных наружных установках. Не все материалы в одинаковой степени могут противостоять явлению трекинга. Такие материалы, как слюда, фарфор и стекло, обладают высоким классом трекингостойкости и, в определенном смысле, являются эталонами. По этой причине стекло и керамика традиционно использовались для производства высоковольтных изоляторов.
С развитием области полимерных композиционных материалов и современных технологий появилась возможность создавать полимеры, обладающие устойчивостью к трекингу и ультрафиолетовому излучению.
В 2007 году, после проведения серии экспериментов, специалистами завода «КВТ» была разработана специальная рецептура антитрекингового материала на основе сэвилена, отвечающая всем необходимым требованиям трекингостойкости. В лаборатории завода была спроектирована экспериментальная установка и отработана методика для проведения ускоренных испытаний полимерных материалов на трекинго-эрозионную стойкость.
В соответствии с устоявшейся международной традицией термоусаживаемые изделия «КВТ», выполненные из антитрекингового материала, окрашены в кирпично-красный цвет. Из данного материала изготавливаются трубки жильной изоляции, концевые манжеты, перчатки и «юбки»-изоляторы для концевых муфт на напряжение 10, 20, 35 кВ.
Внимание! Наш сайт использует cookie согласно политики конфиденциальности
Что такое трекингостойкость электроизоляционных материалов
ГОСТ 27473-87
(МЭК 112-79)
(СТ СЭВ 6463-88)*
_____________________
* Обозначение стандарта.
Измененная редакция, Изм. N 1.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ТВЕРДЫЕ
Метод определения сравнительного и контрольного индексов
трекингостойкости во влажной среде
Method for determining the comparative and the proof tracking indices of solid
insulating materials under moist conditions
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности
2. Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.11.87 N 4188 Публикация МЭК 112-79 введена в действие непосредственно в качестве государственного стандарта с 01.01.89
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Раздел, подраздел, пункт, в котором приведены ссылки
Обозначение соответствующего стандарта
Обозначение отечественного нормативно-технического документа, на который дана ссылка
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.09.89 N 2766 с 01.07.90
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 12, 1989 год
1. ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
Данный метод испытания позволяет определять относительную стойкость твердых электроизоляционных материалов к образованию токопроводящих перемычек при приложении напряжения до 600 В включительно, когда поверхность материала, находящаяся под напряжением, подвержена воздействию капель воды, содержащей загрязнители.
Токопроводящие перемычки во время этого испытания образуются при приложении напряжения к электродам определенной конфигурации, установленным на поверхность материала, и подаче электролита между электродами каплями через заданные промежутки времени. Количество капель, вызывающее возникновение проводящей перемычки, возрастает при снижении подаваемого напряжения, и ниже его критической величины образование проводящих перемычек прекращается.
Материалы, не образующие токопроводящих перемычек при самом высоком напряжении, разрушаются по-разному. Глубину происходящей при испытании эрозии материала можно измерить. Некоторые материалы во время испытания могут воспламеняться.
1. Получаемая при этом способе классификация материалов отличается от классификации, получаемой при других способах испытаний, например, при воздействии разрядов высокого напряжения и слабого тока.
Настоящий метод позволяет четко разграничить материалы с относительно низкой трекингостойкостью. Метод не распространяется на материалы, обычно используемые на открытом воздухе. Для классификации таких материалов следует пользоваться ГОСТ 27474-87.
2. Результаты испытаний нельзя применять непосредственно для определения безопасных значений путей поверхностной утечки при конструировании электрических аппаратов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Прогрессирующее образование токопроводящих перемычек, которые появляются на поверхности твердого электроизоляционного материала в результате комбинированных воздействий электрического напряжения и электролитического загрязнения его поверхности.
2.2. Электрическая эрозия
Разрушение поверхности электроизоляционного материала под действием электрических разрядов.
2.3. Сравнительный индекс трекингостойкости (СИТ)
Величина максимального напряжения в вольтах, при которой материал выдерживает испытание при нанесении 50 капель электролита без образования токопроводящих мостиков.
Примечание. Величина каждого испытательного напряжения и СИТ должна делиться на 25.
2.4. Контрольный индекс трекингостойкости (КИТ)
Величина испытательного напряжения в вольтах, при которой материал выдерживает испытание при нанесении 50 капель электролита без образования токопроводящих мостиков.
2.1-2.4. (Измененная редакция, Изм. N 1).
3. ИСПЫТУЕМЫЙ ОБРАЗЕЦ
На образце можно использовать любой плоский участок с поверхностью, достаточной для того, чтобы во время испытания жидкость не стекала с краев образца. Рекомендуются плоские участки размером не менее 15х15 мм. Толщина образца должна быть не менее 3 мм; ее записывают в протоколе испытаний.
1. В отдельных случаях для получения плоских поверхностей допускается механическая обработка, однако, такая операция должна быть отмечена в протоколе испытаний.
2. Величины СИТ, полученные на образцах толщиной менее 3 мм, могут быть несравнимыми; например, если образцы установлены на металлической или стеклянной опоре, получается разное рассеивание тепла, что влияет на величину СИТ. Поэтому, если толщина образца меньше 3 мм, два или несколько образцов складывают в стопку.
3. Если расположение электродов на поверхности образца оказывает влияние на результат испытания, оно отмечается в протоколе испытаний. Следует использовать расположение, дающее наименьший СИТ.
4. Испытание следует проводить на участках, не имеющих царапин. Результаты, полученные на участке с царапинами, отмечают вместе с описанием поверхности образца.
Царапины на поверхности испытуемого образца увеличивают разброс результатов испытаний. Если направление тока совпадает с направлением царапин, разрушение возможно при более низком напряжении (или меньшем количестве капель), чем в случае, когда направление тока не совпадает с направлением царапин.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
Поверхность образца должна быть чистой без пыли, грязи, следов пальцев, смазки пресс-формы, масла или других загрязнителей, которые могут повлиять на результаты испытаний. Необходимо соблюдать осторожность при очистке образца, чтобы устранить набухание, размягчение, значительное повреждение поверхности или другие нарушения материала, кондиционирование и методика очистки должны быть указаны в протоколе испытаний.
5. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
Два платиновых электрода с прямоугольным поперечным сечением 5х2 мм (черт.1). Срезанный под углом 30° край должен быть слегка закруглен.
Электроды должны быть установлены симметрично в вертикальной плоскости, угол между ними равен 60°, поверхности срезов электродов должны быть вертикальными и удалены друг от друга по плоской горизонтальной поверхности образца на (4,0±0,1) мм (черт.2). Нажимное усилие каждого электрода на поверхность образца должно составлять (1±0,05) Н. Схема установки электродов с образцом показана на черт.3.
Примечание. Когда для моделирования условий работы вместо платины используют какой-либо другой металл, его указывают в протоколе испытаний. Полученные при этом результаты не следует обозначать СИТ и КИТ.
5.2. Испытательная цепь
К электродам следует прикладывать синусоидальное напряжение частотой 48-60 Гц, изменяющееся в пределах 100-600 В. Мощность источника питания должна быть не менее 0,5 кВА. Основная схема показана на черт.4.
Резистор с переменным сопротивлением должен позволять устанавливать ток между короткозамкнутыми электродами (1±0,1) А, при этом напряжение на вольтметре не должно снижаться более чем на 10%.
Защитное реле в испытательной схеме будет срабатывать, когда ток в 0,5 А или больше будет протекать в течение 2 с.
1. Когда испытательный раствор остается на игле после испытания, испарение повышает концентрацию. Выпускание от 5 до 20 капель, в зависимости от промежутка времени между испытаниями, обычно позволяет удалить любую жидкость с повышенной концентрацией.
2. Для установления размера капель необходимо, чтобы в 1 см жидкости было не менее 44 и не более 50 капель. Размер капель периодически проверяют.
3. В качестве капельницы можно использовать иглу от шприца наружным диаметром 0,9-1,1 мм со срезанным под прямым углом концом.
4. В отдельных случаях отклонения от принятого интервала подачи капель на величину порядка ±5 с могут повлиять на результаты. Тогда должно быть установлено отклонение ±1 с.
5.1-5.3. (Измененная редакция, Изм. N 1).
5.4. Испытательный раствор
Раствор А. (0,1±0,002)% по массе хлорида аммония (NН Сl) в дистиллированной или деионизированной воде. Удельное сопротивление при (23±1) °С составляет (395±5) Ом·см.
Раствор В. (0,1±0,002)% по массе хлорида аммония и (0,5±0,002)% по массе сульфонат-натрий-алкил-нафталена в дистиллированной или деионизированной воде. Удельное сопротивление при (23±1) °С составляет (170±5) Ом·см.
Раствор А является предпочтительным.
В качестве более агрессивного загрязняющего вещества применяют раствор В. Для обозначения раствора В после величины СИТ и КИТ следует ставить букву «М» (например, СИТ 250М).
Когда используют другие растворы, а не растворы А и В, это указывают в протоколе испытаний, причем результаты не обозначают СИТ и КИТ.
Примечание. Образование токопроводящих перемычек ускоряется при снижении удельного сопротивления раствора и зависит от химической природы испытательного раствора.