Изоляция высоковольтных конденсаторов

Назначение и режимы работы различных типов конденсаторов в значительной мере определяют их конструктивное выполнение и изоляцию.

Наиболее подходящим материалом, широко используемым при изготовлении конденсаторов всех типов, до настоящего времени является пропитанная конденсаторная бумага высокой плотности (1,0-1,2 г/см ), толщиной от 5-30 мк. Для конденсаторов постоянного напряжения применяется также менее дорогая кабельная бумага толщиной 0,08-0,17 мм. Конденсаторная бумага применяется двух сортов: КОН-1 и КОН-11. Бумага КОН-11 более плотная, имеет большие диэлектрические потери и используется чаще в конденсаторах постоянного напряжения. Вместо бумаги могут быть использованы пленки из полимеров (полиэтилена, фторопласта) или полимерные перекрытия, которые наносятся непосредственно на фольгу. Пропитка бумаги значительно увеличивает ее электрическую прочность и повышает ее диэлектрическую проницаемость.

Для пропитки бумаги и заполнения корпуса конденсатора используется конденсаторное масло, имеющее повышенную химическую и термическую стойкость. Диэлектрическая проницаемость бумажно-масляной конденсаторной составляет примерно 3,8. При постоянном напряжении используется для пропитки также касторовое масло, имеющее более высокую диэлектрическую проводимость ( =4,5) по сравнению с минеральным и почти такую же электрическую прочность. При переменном напряжении касторовое масло не используется, так как оно имеет диэлектрические потери в 5-7 раз больше, чем минеральное.

Для пропитки могут быть также применены и синтетические полярные жидкости, например совол, имеющий ( =5), что позволяет снизить вес конденсатора на 35-49%. Однако пары совола токсичны. Это ограничивает применение совала, и, кроме того, совольные конденсаторы имеют нестабильные при изменении температуры емкость и tg .

Во всех случаях силовые конденсаторы выполняют свои функции за счёт того, что в активной части их изоляции, т.е. в изоляции, заключенной между электродами, в некоторые моменты времени накапливается энергия, используемая для разных целей. Энергия, накапливаемая в конденсаторе, равна

,

где V - объём активной части изоляции;

Е - рабочая напряженность в изоляции.

Рисунок 27 - Схематическое устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности

Устройство силового конденсатора для повышения коэффициента мощности схематически показано на рисунке 27. В герметизированном корпусе расположены плоскопрессованные рулонные секции, стянутые в пакет между металлическими щеками с помощью хомутов. Между секциями установлены изолирующие прокладки из электрокартона. Изоляция от корпуса выполнена из электрокартона или кабельной бумаги. Внутренний объём конденсатора заполнен пропитывающим составом. В зависимости от номинального напряжения конденсатора и его емкости секции соединяются перемычками в параллельную, последовательную или комбинированную схему. В конденсаторах некоторых типов секции подключаются через индивидуальные предохранители. При этом работоспособность конденсатора сохраняется даже после пробоя нескольких секций.

Секция представляет собой спирально намотанный рулон из лент диэлектрика или алюминиевой фольги, выполняющей роль электродов. В рулонных секциях обе поверхности электродов являются активными, вследствие чего сокращается расход метала на электроды.