паунд, постепенно разрушают его, вызывая так называемое электрическое старение изоляции. Полный пробой происходит лишь спустя некоторое время, которое зависит от энергии отдельных разрядов и частоты их повторения, стойкости компаунда к воздействию разрядов, толщины изоляции, конфигурации электрического поля и других факторов.

При заполнении объема высоковольтного ИЭП изолирующим компаундом используют дегазацию в вакуумируемом объеме и пропитку мягковязкими составами, имеющими достаточную жизнеспособность (не менее 20 мин).

Следует отметить, что в газовых включениях число разрядов в единицу времени при постоянном напряжении на несколько порядков меньше, чем при напряжении переменного тока промышленной частоты. Этим объясняется более медленное старение изоляции и более высокая допустимая рабочая напряженность при постоянном напряжении.

Подробный анализ характеристик различных марок компаундов и их компонентов изложен в [87]. Здесь мы приведем результаты лишь некоторых исследований, не нашедших отражения в указанной книге и представляющих интерес для разработчиков ВИЭП.

При выборе компаунда для ряда высоковольтных ИЭП с выходными напряжениями постоянного тока от 10 до 25 кВ, рассчитанных на эксплуатацию при относительной влажности воздуха 98% и его температуре -f 40° С, а также в интервале температур окружающей среды от -60 до -f 85° С, проведены исследования уретановых эластичных компаундов марок 10-200 и 12-200, а также компаунда на основе ПДИ-ЗАК. Указанные компаунды имеют следующие примерные характеристики:

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 2-10» Гц (tg б)......... 0,01 ...0,014

Относительная диэлектрическая проницаемость

(бг)............. 2,4... 2,8

Удельное объемное сопротивление (р) ... 10 Ом-см

Электрическая прочность при частоте 10 Гц (пр) 20 кВ/мм

Диапазон рабочих температур...... От-70 до +100° С

Компаунд марки 10-200 отличается малым механическим воздействием на элементы схемы, однако по технологичности он несколько уступает компаунду на основе ПДИ-ЗАК. Для герметизации высоковольтных трансформаторов использовался компаунд марки 12-200, отличающийся от компаунда марки 10-200 наличием нитрида бора в качестве наполнителя. Благодаря присутствию последнего коэффициент теплопроводности увеличен с 0,15 до (0,44-0,7) Вт/ч-°С, что улучшило температурный режим трансформатора и ИЭП в целом. В результате сравнительного анализа для высоковольтных ИЭП рекомендуются компаунды марки 12-200 и компаунды на основе ПДИ-ЗАК.

При выборе марки компаунда разработчик ИЭП учитывает не только его изолирующие свойства, но и внутренние напряжения,

возникающие в результате большого различия физико-механических свойств элементов ИЭП и компаунда [88]. Влияние внутренних напряжений в высоковольтных ИЭП проявляется в значительно большей степени, чем в низковольтных. Это вызвано увеличением толщины слоя изолирующего компаунда с ростом рабочего напряжения ИЭП.

Воздействие механических нагрузок со стороны компаунда отрицательно сказывается на всех элементах схемы ИЭП, но наиболее чувствительны элементы и материалы с малым температурным коэффициентом линейного расширения, к которым относятся ферриты. Электромагнитные свойства последних (тангенс угла диэлектрических потерь и относительная диэлектрическая проницаемость) с ростом механического воздействия ухудшаются, что приводит к росту тока холостого хода трансформаторов и дросселей при колебаниях температуры окружающей среды и другим изменениям режима работы.

Для снижения механического воздействия на элементы схемы высоковольтного ИЭП со стороны заливочного компаунда применяются герметики типа Эластосил. Кроме электрических требований эти герметики должны обеспечивать высокую теплопроводность. Электроизоляционный герметик «Эластосил 137-182» обладает повышенной теплопроводностью по сравнению с другими марками кремнийорганических материалов, у которых коэффициент тепдопроводности не превышает 1,25 Вт/(м-К). Герметик имеет достаточно большой срок хранения (6 месяцев), хорошую адгезию с металлическими и изоляционными поверхностями, нетоксичен. Температуры кристаллизации и стеклования равны -60 и -110° С соответственно. Коэффициент линейного расширения в диапазоне температур от -150 до +175° С изменяется от 70-10" до 425-10-6 1/°С.

На рис. 3.21 показана зависимость коэффициента теплопроводности % герметиков марок «Эластосил 137-182» (кривая 1) и «Эластосил 137-42» (кривая 2) от температуры. Значение Х с повышением температуры монотонно убывает. При температуре 100° С, являющейся характерной для элементов схем высоковольтных ИЭП в условиях эксплуатации, X герметика «Эластосил 137-182» имеет значения 1,6 Вт/(м-К) и во всем исследованном диапазоне примерно в 2 раза выше, чем у герметика «Эластосил 137-42».

Испытания материала «Эластосил 137-182» в условиях повышенной влажности (95+2% при 20°С) в течение 180 суток выявили устойчивость значения коэффициента теплопроводности. При этом улучшаются такие показатели, как сопротивление разрыву, а также адгезия с поверхностью алюминиевого сплава АМГ-6 при сдвиге и нор-

100 Vd

Рис. 3 21. Зависимость коэффициента теплопроводности герметиков «Эластосил 137-182» (кривая 1) и «Эластосил 137-42» (кривая 2) от температуры

мальном отрыве. Имитация 15-летнего хранения герметика «Эла-стосил 137-182» при ускоренных климатических испытаниях в условиях повышенной влажности 80% и перепадов температуры от-50 до +60° С показала стабильность теплопроводности, физико-механических и диэлектрических параметров материала.

При изготовлении высоковольтных трансформаторов, дросселей и других изделий их защита от влияния внешней среды и, прежде всего, влаги осуществляется при помощи литой изоляции, получаемой заливкой в съемных формах. Для этой цели используют эпоксидные компаунды горячего отверждения, удовлетворяющие заданным требованиям при воздействии электрических, механических и тепловых нагрузок. Заливка изделий в кожух, изготовляемый из металла или пластмассы, по сравнению с литой изоляцией является более экономичной, так как дорогостоящие съемные формы заменяются дешевыми кожухами. Наиболее надежная вла-гозащита высоковольтных изделий обеспечивается их герметизацией в металлическом кожухе с вакуум-плотной изоляцией.

Перед заливкой моточных изделий производят их пропитку компаундами, образующими после пропитки монолитную изоляцию. Примерный технологический процесс пропитки высоковольтных моточных изделий эпоксидными компаундами ЗПК-4 состоит из следующих операций [87]:

очистка от пыли и защита высоковольтных выводов раствором полиизобути-лена в бензине (или обмотка фторопластовой пленкой);

сушка в автоклаве вакуум-пропиточной установки при температуре 90±г it 10° С и остаточном давлении 1,3 2 кПа в течение (2.. 8) ч (время сушки определяется конфигурацией и массой изделий);

пропитка при остаточном давлении 1,3. 2 кПа и температуре 90±5° С в течение 20 .30 мин (время пропитки определяется конструкцией изделий);

выдержка при избыточном давлении 0,2.. 0,4 МПа в течение 10.. 15 мии затем снятие давления;

повторение предыдущих двух режимов;

сушка в предварительно нагретом до температуры 100... 120° С шкафу е последующим отверждением по ступенчатому режиму: при температуре 100± ±5° С в течение 4 ч и 135±5°С в течение 14 ч до установления требуемого значения сопротивления изоляции

Сушка без предварительного отверждения компаунда производится после пропитки при температуре 120±10°С в течение 15 ... 60 мин. Окончательное отверждение компаунда происходит совместно с заливочным компаундом.

При изготовлении моточных изделий из проводов диаметром менее 0,08 мм (например, трансформаторов с обмоткой из литого медного микропровода в стеклянной изоляции) возможны обрывы этих проводов в результате значительной усадки малоэластичного пропиточного компаунда или уменьшения его эластичности при отрицательной температуре. В конструкциях трансформаторов и дросселей такой компаунд оказывает механическое воздействие и на магнитопровод, что может привести к изменению параметров феррита или пермаллоя. В перечисленных случаях применяются эластичные пропиточные составы: кремнийорганические