Пробой изоляции. Сопровождается резкими бросками тока, нагревом, нередко электрической дугой и приводит к разрушениям изоляции, оплавлениям токоведущих частей, пожарам и другим тяжелым последствиям.
По характеру пробоя изоляции различают электрический и тепловой.Под электрическим (прокалывающим) пробоем понимается пробой в наиболее ослабленном месте изоляции, происходящий в короткие промежутки времени и обычно связанный с местным разрушением изоляции кабелей и сопровождающийся иногда ветвистыми обугленными побегами. Электрический — ионизационный пробой происходит в воздушных включениях изоляции при достаточно высоких напряжениях в результате возникновения таких разрядов, переходящих в электрические скользящие разряды, заканчивающиеся пробоем изоляции. Тепловой пробой изоляции имеет место в тех случаях, когда нагрев изоляции больше отводимого тепла, в результате чего снижается диэлектрическая прочность (например, в кабелях высокого напряжения с большой толщиной изоляции, или при нагреве изолятора в гирлянде повышенным током утечки). Этот вид пробоя развивается постепенно и происходит обычно в тех местах, где повышение температуры из-за роста диэлектрических потерь происходит особенно интенсивно. Развитию теплового пробоя может способствовать повышенная температура окружающей среды.
Пробой, сопровождающийся практически полным исчезновением сопротивления изоляции или металлическим касанием проводников, называют полным, или глухим. Выделяют частичный (неполный) пробой (утечка), при котором появляются частичные разряды, существенно снижается сопротивление изоляции, возникает значительный ток утечки, приводящий к срабатыванию защиты. Внешних признаков повреждения при этом может не проявиться, что затрудняет поиск дефектного места.
Разновидность открытого пробоя - поверхностный пробой, пробой твердого диэлектрика по его поверхности (в газе или в жидкости). В технической литературе часто используют синонимы - поверхностное перекрытие, поверхностный разряд. Обычно поверхностный пробой диэлектрика происходит при значительно меньшей напряженности, чем пробой через толщу диэлектрика. Напряжение, при котором наступает поверхностный пробой, в значительной степени зависит от расстояния между токоведущими частями и состояния поверхности диэлектрика (влажность, загрязненность, шероховатость). При поверхностном пробое твердая изоляция непосредственно не повреждается, если она не будет оплавлена или обожжена электрической дугой, возникшей при мощном поверхностном разряде.
Одной из причин пробоя является уменьшение толщины изоляции вследствие трения изолированных проводников между собой или о другие элементы оборудования.
Для отдельных видов оборудования характерен пробой от воздействия атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов).
В результате пробоя изоляции возникают замыкания проводников.
Виды замыканий:
1. Трехфазное КЗ. Нарушение изоляции между всеми фазами.
2. Двухфазное КЗ. Нарушение изоляции между двумя фазами.
3. Однофазное КЗ. Замыкание между одной из фаз и нулевым проводом.
4. Двойное замыкание на землю. Две фазы замыкаются на землю в разных точках. Возникает в сетях с изолированной нейтралью.
5. Однофазное замыкание на землю.
6. Двухполюсное КЗ в цепях постоянного тока.
7. Замыкание на корпус в однопроводных схемах постоянного тока.
8. Межвитковое замыкание в обмотках машин и катушках аппаратов.
Старение изоляции.
Признаки старения – снижение изоляционных свойств, повышенная хрупкость, жесткость из-за дополнительной полимеризации, микротрещины и пористость, размягчение из-за температурной деполимеризации. Внешне возможно потемнение, помутнение, снижение блеска.
Старение изоляции может быть естественным или тепловым.
Главными причинами старения изоляции являются: химические реакции в толще изоляции, высокая температура; большие перепады температуры по толщине изоляции, электрическое поле; повышенная влажность; механические усилия, возникающие из-за вибрации.
Выделяют старение трансформаторного масла – процесс ухудшения его изоляционных свойств из-за окисления, крекинга под нагревом, разложения под действием электрической дуги, накопления влаги, растворения в масле частиц твердых материалов трансформатора.
Пробой полупроводниковых приборов, микросхем происходит по причинам:
- коммутационные и статические перенапряжения на выводах
- перегрев из-за перегрузки, недостаточного охлаждения, плохого контакта с радиатором
- наведенное напряжение под воздействием мощных электромагнитных полей, особенно высокочастотных
- воздействие мощного радиационного облучения
- технологические дефекты при изготовлении
Обрыв токоведущей части может быть вызван механическими (в том числе усталостными), электродинамическими, электротепловыми, химическими (коррозия) и другими причинами. Часто обрывы возникают из-за некачественного монтажа, несвоевременного обслуживания, неисправности смежных узлов, внешних механических воздействий (гололед, падение деревьев, обрыв стрелой крана, ковшом экскаватора). Взаимные перемещения элементов электроустановки и деталей машин и аппаратов вызывают циклические деформации токоведущих частей, последующие трещины в жестких проводниках и обрывы жил в гибких.
Примеры обрыва
- Подгар и окисление контактов аппаратов под действием дуги, перегрева, загрязнения, ослабления контактного нажатия
- Обрыв жил проводов, особенно у наконечников, из-за вибрации или монтажа с натяжением
- Трещины и излом шин из-за вибрации, неоднократного отгиба при замене оборудования или перегибов при монтаже
- Обрыв выводов обмоток машин из-за вибрации
- Выплавление наконечников кабелей и проводов из-за слабой затяжки, некачественной пайки
- Окисление места контакта токоведущих частей под болтовым соединением из-за слабой затяжки или коррозии и последующего нагрева
- Обрыв в скользящем контакте из-за загрязнения, окисления поверхностей или уменьшения контактного нажатия
Электродинамические деформации и разрушения
Подвержены катушки трансформаторов, машин и аппаратов, рядом расположенные проводники – шины, кабели, шинопроводы.
Моральный износ - это устаревание исправного электрооборудования, дальнейшая эксплуатация которого нецелесообразна из-за создания нового, технически более совершенного или более экономичного электрооборудования аналогичного назначения.
Признаки морального износа электрооборудования:
- Экономическая эффективность приобретения новых аналогов выше, чем эксплуатация существующего оборудования
- Новое оборудование имеет важные функции, недоступные при эксплуатации старого
- Действующее оборудование не соответствует новым стандартам крепления, присоединения, интерфейса и габаритов
- Старое оборудование не соответствует возросшим требованиям по качеству электроэнергии, величине потерь и быстродействию
- Новое оборудование имеет значительно больший ресурс и межремонтные периоды
- Новое оборудование позволяет внедрить более современные и экономичные методы обслуживания и ремонта
- Внешний вид старого оборудования не соответствует современным требованиям технической эстетики
Морально изношенное оборудование, соответствующее техническим требованиям, может быть использовано в местах с более низкими критериями.
Крупногабаритное электрооборудование для замедления морального износа при капитальном ремонте подвергается модернизации, восстанавливающей его потребительские качества.