Министерство Науки и Образования РФ

Федеральное агентство по образованию
Новосибирский Государственный Технический Университет


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу Изоляция электротехнического оборудования и основы её проектирования
«Расчёт проходного изолятора конденсаторного типа»
Кафедра: ТЭВН

Факультет: ФЭН

Группа: Эн1-64

Студент: Приймак В.В.

Преподаватель: Щеглов Н.В.

Отметка о защите:
Новосибирск

2010

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................3

1.     Исходные данные...........................................................................................5

2.     Электрический расчёт проходного изолятора

2.1. Выбор расчётных напряжений и допустимых напряжённостей.........6

2.2. Выбор продольных размеров проходного изолятора...........................8

2.3. Расчёт радиальных размеров ввода с постоянной аксиальной напряжённостью.......................................................................................10

2.4. Выбор фарфоровой покрышки и экрана...............................................14

2.5. Расчет дополнительных обкладок…………………………………...16

3.     Тепловой расчёт проходного изолятора ....................................................17

4.     Эскиз проходного изолятора.........................................................................29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….30

Список использованной литературы..................................................................31

ВВЕДЕНИЕ

Проходные изоляторы применяются для ввода высокого напряжения внутрь металлических баков (трансформаторы, реакторы, конденсаторы, выключатели), а также для изоляции шин при проходе через стены распределительных устройств.

Один из недостатков проходных изоляторов – крайне неравномерное распределение радиальной и аксиальной напряженности электрического поля. Наибольшая напряжённость возникает у края фланца, где она направлена в основном вдоль поверхности изоляции ввода:

, где                                            (1.1)

- средняя радиальная напряжённость; - толщина диэлектрика; - диэлектрическая проницаемость твёрдого диэлектрика и среды.

Из формулы (1.1) следует, что при неизменной  напряжённость  растёт пропорционально . Как только  у края фланца превысит допустимую, возникают местные разряды в виде короны или скользящих разрядов, приводящие к разрушению изоляции и возможным радиальным пробоям и продольным перекрытиям. Поэтому при конструировании вводов ВН необходимо применять искусственные меры для обеспечения большей равномерности радиальной напряженности.

Применение изоляторов конденсаторного типа позволяет получить требуемое распределение напряжения при помощи металлических обкладок, закладываемых в изоляции в процессе намотки. Использование конденсаторных обкладок позволяет достигнуть значительного сокращения размеров изоляторов, особенно их диаметров, что важно, так как в этом случае можно применять фарфоровые покрышки сравнительно малого диаметра [1].

Проходные изоляторы конденсаторного типа (в частности, с бумажно-масляной изоляцией) применяются на 110 кВ и выше. Изменяя размеры, число, взаимное расположение металлических обкладок можно менять ёмкость и тем самым характер распределения напряжения, как по толщине, так и по поверхности изоляции.

Изоляторы такого типа изготавливаются путём намотки на трубу ввода слоёв подсушенной кабельной бумаги, между которыми располагаются обкладки из алюминиевой фольги толщиной 0,014мм. Бумага наматывается лентами вполнахлёста или с рулона шириной, равной высоте изоляции ввода. После намотки бумага срезается уступами в нижней и верхней части изоляционного остова. Затем следует тщательная вакуумная сушка и пропитка дегазированным трансформаторным маслом.

Для облегчения процесса сушки и пропитки изоляции целесообразно применять перфорированную фольгу.

Верхняя и нижняя части остова помещаются в фарфоровые покрышки, обычно применяется бесфланцевое крепление покрышек путём затяжки всей конструкции на стержне ввода с помощью пружин, расположенных в верхней части ввода, и нажимных гаек. Тепловое расширение длины трубы компенсируется пружинами за счёт их упругости. Стягивающие пружины должны создавать такое усилие, чтобы при транспортировке и подъёмах ввода не наблюдалось смещение фарфора относительно стержня. Между фарфором и металлическими деталями располагаются прокладки из маслостойкой резины.

По конструктивному исполнению вводы делятся на герметичные и негерметичные. В верхней части негерметичных вводов устанавливается расширитель для компенсации расширения масла. Он снабжён гидрозатвором, воздухоосушителем и указателем уровня масла. В герметичных вводах имеются компенсаторы давления, встроенные в конструкцию или выполненные в виде выносных баков давления. Бак давления соединён с вводом гибким трубопроводом.
1.    
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ





Ввод в реактор поперечной компенсации с манжетами.
Содержание расчётно-пояснительной записки:

1.     Определение геометрических размеров ввода (; ; ; без коррекции толщины изоляции).

2.     Расчет зависимостей  и .

3.     Тепловой расчет ввода, определение температуры тепловой устойчивости.

4.     Заключение о возможности использования БМИ в данной конструкции.

Объем и содержание графической части проекта:

1.     Построить зависимости  и .

2.     Построить диаграмму для оценки тепловой устойчивости изоляции конденсаторного типа.

3.     Выполнить эскиз проходного изолятора конденсаторного типа с БМИ.
        

2.    
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОХОДНОГО ИЗОЛЯТОРА
2.1.
Выбор расчётных напряжений и допустимых напряжённостей

Проходные изоляторы рассчитываются на основании испытательных напряжений и длительно воздействующего рабочего напряжения по       ГОСТ 1516.1-76 для класса напряжения 330 кВ.

Выбираем испытательные напряжения изоляторов с нормальной изоляцией, испытываемых отдельно [2, стр.37, табл.8]:

 - испытательное напряжение изоляторов в сухом состоянии;

 - одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты;

 – наибольшее рабочее фазное напряжение.                                                                                                        (2.1)


При определении продольных (аксиальных) размеров внешней изоляции за расчетное напряжение  принимаем испытательное (выдерживаемое) напряжение в сухом состоянии , т.е. 

Расчетным напряжением для радиальных размеров внутренней изоляции  может быть либо одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты , либо наибольшее рабочее напряжение , в зависимости от того, какое из них является определяющим. Система, в которой будет установлен данный ввод (330 кВ), работает с глухозаземленной нейтралью, поэтому наибольшим рабочим напряжением является наибольшее фазное напряжение.

Определяющим будет испытательное напряжение , если выполняется условие ,

где  - допустимая радиальная напряженность при испытательном одноминутном напряжении промышленной частоты;

- допустимая рабочая напряженность.

Для изоляции с острым закрытым краем обкладки допустимая напряженность равна:

                   (2.2)

                (2.3)

где толщина слоя, мм.

Выбор расчетного напряжения:
 - условие выполняется, следовательно .

Расчетные напряжения:

   

2.2.
Выбор продольных размеров

Продольные размеры изолятора определяются высотой фарфоровых покрышек в верхней  и нижней  частях ввода.

Высоту фарфоровой покрышки верхней части ввода (расстояние по воздуху между верхним экраном и соединительной втулкой-фланцем) определяем, используя экспериментальную зависимость амплитудных значений разрядного напряжения от расстояния [1, стр.13, рис.2.3].



Для выбранных размеров необходимо ввести коэффициент запаса 1,1…1,15, учитывающий число параллельно работающих элементов и колебания метеорологических условий:

                             (2.4)

Необходимо провести проверку на отсутствие перекрытия при грозовых импульсах:

 - испытательное  напряжение  полного  грозового  импульса  [2, стр.37, табл.8],

- испытательное напряжение  срезанного грозового импульса  [2, стр.37, табл.8].

Значения напряженности при воздействии данных импульсов на изоляцию ввода при :

                            (2.5)

                               (2.6)

  Рассчитанные значения напряженности превышают допустимые  [1, стр.12], поэтому необходимо увеличить высоту фарфоровой покрышки в верхней части ввода до 3,0 м.

  Значения напряженности при воздействии данных импульсов на изоляцию ввода при :

                                 (2.7)

                               (2.8)

Полученные значения не превышают допустимые, следовательно .

Для затруднения возникновения скользящих разрядов по наружной поверхности длина внутренней изоляции в верхней части ввода выбирается:

                             (2.9)

Высота фарфоровой покрышки в нижней части ввода  определяем, используя кривые разрядных напряжений вдоль поверхности в масле [1, стр.14, рис.2.4], также с учетом коэффициента запаса :

,

                    (2.10)

Длина фарфоровой рубашки нижней части ввода с учетом экранировки:

                        (2.11)

Аксиальная напряженность по поверхности внутренней изоляции в верхней и нижней части ввода:

                         (2.12)

                        (2.13)

                      (2.14)

где  - активная длина внутренней части изолятора.

Длина обкладки у стержня  и длина обкладки у фланца  связаны следующим образом:



                    (2.15)

                   (2.16)

         Примем


2.3.
Расчет радиальных размеров ввода с постоянной аксиальной напряженностью

В качестве токоведущего стержня в проходных изоляторах конденсаторного типа используем медную трубу. Рассчитываем радиус токоведущего стержня при :

            (2.17)

Полученный радиус стержня округляем до ближайшего стандартного радиуса в соответствии с ГОСТ 617-72 «Трубы медные. Технические условия»:




Допустимая плотность тока для меди:

            (2.18)

Сечение токоведущего стержня определяется из выражения:

                         (2.19)

Принимаем толщину стенки токоведущего стержня равной 3 мм. Тогда внутренний радиус:
Тогда сечение определиться следующим образом:

            (2.20)

Полученное значение больше минимально допустимого ().

Токоведущий стержень ввода выполнен из медной трубы со следующими размерами:


Радиус фланца рассчитывается по формуле:

                     (2.21)

Число слоев изоляции:

                            (2.22)

Округляем полученное значение до большего целого числа:



Длины уступов выполняются одинаковыми (), а толщина слоя выбирается так, чтобы обеспечить постоянство ёмкости слоя и разности потенциалов. Разность потенциалов в слое равна:

                               (2.23)

Считаем длины уступов в верхней и нижней частях ввода:

                               (2.24)

                               (2.25)

Расчетная (приведенная) длина уступа:

                             (2.26)

Длина промежуточных конденсаторных обкладок в направлении от стержня к фланцу:

                                             (2.27)

где k – номер слоя.

 - длина первой от стержня обкладки.

Определяем радиусы обкладок и толщины -го слоя:

                   (2.28)

Радиус первой от стержня обкладки определяется из соотношения:

 откуда

              (2.29)

                     (2.30)

Радиус последующих обкладок вычислим по формуле:

.                                       (2.31)

По известным радиусам обкладок можно получить толщины к-го слоя:

.                                              (2.32)

Без учёта коррекции толщины бумажной ленты, из которой наматывается изоляция, рассчитаем максимальную и минимальную напряжённости в слоях:

,                                         (2.33)       

,                                           (2.34)

Далее рассчитываем напряженности по слоям:

                  (2.35)

               (2.36)

Дальнейшие аналогичные расчеты представим в виде таблицы, где:

 – длина обкладки, см;

 – радиус обкладки, мм;

 – толщина -го слоя, мм;

 и  – максимальная и минимальная напряженности в слоях ввода, .
Таблица 1

Результаты расчетов напряженностей по слоям



Рис.1. Распределение радиальной напряженности (максимальной и минимальной) в конденсаторных обкладках высоковольтного ввода.

2.4.
Выбор фарфоровой покрышки

Между наружной поверхностью остова и внутренним радиусом соединительной втулки и фарфоровой покрышки должен существовать зазор, необходимый по технологии сборки и для циркуляции масла. Поэтому внутренний радиус соединительной втулки и фарфоровой покрышки принимаем на 15…30 мм больше наружного радиуса изоляции:
                 (2.37)

Внутренний диаметр фарфоровых покрышек имеет дискретные значения, кратные 5 мм. Внутренний радиус фарфоровой покрышки:
Наружный радиус фарфоровой покрышки принимаем больше на толщину стенки фарфора, т.е. на 40 мм:
                      (2.38)

Высота соединительной втулки:

     (2.39)

Полная высота ввода:

      (2.40)

Определяем число ребер, которое необходимо иметь:

          (2.41)

округляем полученное значение до ближайшего большего целого значения: .

Соотношение между вылетом ребра  и расстоянием между рёбрами  принимается равным  (для нормальных условий эксплуатации).

Оптимальный угол наклона ребра лежит в пределах .

На концах аппаратных и трансформаторных вводов устанавливаются экраны. Размеры экрана определяем из условия отсутствия коронного разряда при наибольшем рабочем напряжении (). Для шарового экрана радиусом   напряжение начала короны 
2.5.
Расчет дополнительных обкладок



Рис.2. К расчету дополнительных обкладок.

Определим емкости  между дополнительными обкладками:

             (2.42)

           (2.43)

           (2.44)

                   (2.45)

        (2.46)

Коэффициент деления:

                        (2.47)

Определим падение напряжения на первом дополнительном слое:

                          (2.48)

Тогда коэффициент неравномерности определиться:

                           (2.49)

Коэффициент неравномерности не превышает допустимых значений.

3.    
Тепловой расчет проходного изолятора
Аксиальные размеры изолятора существенно больше радиальных, поэтому можно принять, что тепловое поле изолятора радиально, то есть вся теплоотдача осуществляется только в радиальном направлении. Расчет проводится для установившегося теплового режима. В эксплуатации температура изолятора увеличивается как за счет тепла, выделяемого в токоведущем стержне, так и за счет тепла, выделяемого в изоляции (диэлектрические потери). Если тепловыделение в изоляционной конструкции превышает теплоотвод в окружающую среду, температура изоляции возрастает и наступает пробой. Обычно тепловой пробой наступает в установившемся режиме, когда время приложения напряжения превышает постоянную времени нагрева изоляции.

В соответствии с приложением [1, стр.27, табл.4.3], коэффициент теплопроводности масла , коэффициент теплопроводности фарфора  , коэффициент теплоотдачи с фарфоровой поверхности в воздухе  принимают следующие значения:

,               ,                .

Активное сопротивление стержня   на единицу его длины при температуре , и температурный коэффициент  сопротивления материала  стержня  [1, стр.27, табл.4.3]:

,     .

Тепловое сопротивление масляной прослойки равно:

              (3.1)

Тепловое сопротивление фарфорового изолятора:

                (3.2)

Эквивалентное тепловое сопротивление, учитывающее теплоотдачу с поверхности фарфора в окружающую среду:

                 (3.3)

Для проведения расчета задаются рядом значений температуры стержня:





Рис.3. К тепловому расчету проходного изолятора.
Принимаем температуру стержня равную .


Потери в токоведущем стержне:

                                                                                            (3.4)

Потери в изоляции первого слоя:

     (3.5)

Емкость первого слоя изоляции на единицу длины:

                    (3.6)

                                                                                                (3.7)
Тепловой поток через изоляцию первого слоя:

                (3.8)

Тепловое сопротивление первого слоя на единицу длины:

                  (3.9)

где  - коэффициент теплопроводности бумажно-масляной изоляции [1, стр.27, табл.4.3].

Перепад температуры в первом слое:

    (3.10)

Температура первой обкладки:

                 (3.11)

Аналогично проведем расчет для последующих слоев изоляции ввода по следующим формулам:

                                (3.12)

                                              (3.13)

                                         (3.14)

                                       (3.15)

                       (3.16)

                                          (3.17)

Результаты расчета приведены в табл. 2.
Таблица 2

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	5.628e-3	3.874e-9	0.042	0.26	1.032	58.968
2	5.519e-3	3.961e-9	0.041	0.261	1.02	57.948
3	5.413e-3	4.051e-9	0.04	0.262	1.008	56.94
4	5.31e-3	4.145e-9	0.039	0.263	0.995	55.945
5	5.211e-3	4.244e-9	0.039	0.264	0.983	54.962
6	5.114e-3	4.347e-9	0.038	0.265	0.97	53.993
7	5.021e-3	4.456e-9	0.037	0.267	0.956	53.037
8	4.931e-3	4.57e-9	0.036	0.269	0.942	52.094
9	4.843e-3	4.69e-9	0.035	0.271	0.928	51.166
10	4.758e-3	4.817e-9	0.034	0.273	0.914	50.252
11	4.677e-3	4.95e-9	0.033	0.276	0.899	49.353
12	4.597e-3	5.091e-9	0.032	0.279	0.884	48.469
13	4.521e-3	5.241e-9	0.031	0.283	0.869	47.6
14	4.447e-3	5.4e-9	0.03	0.286	0.854	46.746
15	4.375e-3	5.568e-9	0.029	0.291	0.838	45.909
16	4.306e-3	5.748e-9	0.028	0.295	0.822	45.086
17	4.239e-3	5.939e-9	0.028	0.3	0.806	44.28
18	4.175e-3	6.143e-9	0.027	0.306	0.79	43.49
19	4.113e-3	6.362e-9	0.026	0.312	0.774	42.717
20	4.053e-3	6.598e-9	0.025	0.319	0.757	41.96
21	3.995e-3	6.851e-9	0.024	0.327	0.74	41.22
22	3.939e-3	7.125e-9	0.023	0.335	0.723	40.496
23	3.885e-3	7.421e-9	0.022	0.344	0.707	39.79
24	3.833e-3	7.743e-9	0.021	0.354	0.689	39.1
25	3.784e-3	8.094e-9	0.02	0.365	0.672	38.428
26	3.736e-3	8.479e-9	0.019	0.378	0.655	37.773
27	3.689e-3	8.902e-9	0.018	0.392	0.638	37.135
28	3.645e-3	9.37e-9	0.017	0.407	0.62	36.515
29	3.602e-3	9.889e-9	0.017	0.425	0.603	35.913
30	3.561e-3	1.047e-8	0.016	0.445	0.585	35.328
31	3.522e-3	1.112e-8	0.015	0.467	0.567	34.76
32	3.484e-3	1.186e-8	0.014	0.493	0.55	34.211
33	3.448e-3	1.271e-8	0.013	0.523	0.532	33.679
34	3.413e-3	1.368e-8	0.012	0.557	0.514	33.165

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.18)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.19)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.20)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 3.

Таблица 3

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	8.945e-3	3.874e-9	0.042	0.413	1.07	68.93
2	8.765e-3	3.961e-9	0.041	0.414	1.063	67.867
3	8.589e-3	4.051e-9	0.04	0.415	1.057	66.81
4	8.419e-3	4.145e-9	0.039	0.416	1.049	65.761
5	8.253e-3	4.244e-9	0.039	0.418	1.041	64.72
6	8.091e-3	4.347e-9	0.038	0.42	1.032	63.688
7	7.934e-3	4.456e-9	0.037	0.422	1.023	62.665
8	7.781e-3	4.57e-9	0.036	0.424	1.013	61.651
9	7.633e-3	4.69e-9	0.035	0.427	1.003	60.648
10	7.489e-3	4.817e-9	0.034	0.43	0.992	59.656
11	7.349e-3	4.95e-9	0.033	0.434	0.981	58.675
12	7.213e-3	5.091e-9	0.032	0.438	0.969	57.706
13	7.081e-3	5.241e-9	0.031	0.443	0.957	56.749
14	6.954e-3	5.4e-9	0.03	0.448	0.945	55.804
15	6.83e-3	5.568e-9	0.029	0.454	0.932	54.873
16	6.71e-3	5.748e-9	0.028	0.46	0.918	53.954
17	6.594e-3	5.939e-9	0.028	0.467	0.905	53.05
18	6.482e-3	6.143e-9	0.027	0.475	0.891	52.159
19	6.373e-3	6.362e-9	0.026	0.484	0.876	51.283
20	6.268e-3	6.598e-9	0.025	0.493	0.862	50.421
21	6.166e-3	6.851e-9	0.024	0.504	0.847	49.574
22	6.068e-3	7.125e-9	0.023	0.516	0.832	48.743
23	5.972e-3	7.421e-9	0.022	0.529	0.816	47.926
24	5.881e-3	7.743e-9	0.021	0.543	0.801	47.126
25	5.792e-3	8.094e-9	0.02	0.559	0.785	46.341
26	5.706e-3	8.479e-9	0.019	0.577	0.769	45.572
27	5.623e-3	8.902e-9	0.018	0.597	0.753	44.819
28	5.543e-3	9.37e-9	0.017	0.62	0.736	44.082
29	5.466e-3	9.889e-9	0.017	0.645	0.72	43.363
30	5.392e-3	1.047e-8	0.016	0.674	0.703	42.659
31	5.321e-3	1.112e-8	0.015	0.706	0.687	41.973
32	5.252e-3	1.186e-8	0.014	0.743	0.67	41.303
33	5.185e-3	1.271e-8	0.013	0.786	0.653	40.65
34	5.121e-3	1.368e-8	0.012	0.836	0.636	40.015

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.21)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.22)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.23)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 4.

Таблица 4

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	0.014	3.874e-9	0.042	0.641	1.109	78.891
2	0.014	3.961e-9	0.041	0.642	1.111	77.78
3	0.013	4.051e-9	0.04	0.643	1.113	76.667
4	0.013	4.145e-9	0.039	0.644	1.113	75.554
5	0.013	4.244e-9	0.039	0.645	1.112	74.442
6	0.012	4.347e-9	0.038	0.647	1.11	73.331
7	0.012	4.456e-9	0.037	0.65	1.108	72.224
8	0.012	4.57e-9	0.036	0.652	1.104	71.12
9	0.012	4.69e-9	0.035	0.656	1.1	70.02
10	0.011	4.817e-9	0.034	0.66	1.094	68.926
11	0.011	4.95e-9	0.033	0.664	1.088	67.838
12	0.011	5.091e-9	0.032	0.669	1.081	66.757
13	0.011	5.241e-9	0.031	0.674	1.073	65.684
14	0.011	5.4e-9	0.03	0.681	1.065	64.619
15	0.01	5.568e-9	0.029	0.688	1.056	63.564
16	0.01	5.748e-9	0.028	0.696	1.046	62.518
17	9.952e-3	5.939e-9	0.028	0.705	1.035	61.482
18	9.758e-3	6.143e-9	0.027	0.715	1.024	60.458
19	9.57e-3	6.362e-9	0.026	0.726	1.013	59.445
20	9.388e-3	6.598e-9	0.025	0.739	1.001	58.444
21	9.211e-3	6.851e-9	0.024	0.753	0.988	57.456
22	9.04e-3	7.125e-9	0.023	0.768	0.975	56.481
23	8.874e-3	7.421e-9	0.022	0.786	0.962	55.519
24	8.713e-3	7.743e-9	0.021	0.805	0.948	54.571
25	8.557e-3	8.094e-9	0.02	0.826	0.934	53.637
26	8.407e-3	8.479e-9	0.019	0.85	0.919	52.717
27	8.261e-3	8.902e-9	0.018	0.877	0.904	51.813
28	8.121e-3	9.37e-9	0.017	0.908	0.889	50.924
29	7.985e-3	9.889e-9	0.017	0.942	0.874	50.05
30	7.853e-3	1.047e-8	0.016	0.981	0.858	49.192
31	7.726e-3	1.112e-8	0.015	1.025	0.842	48.35
32	7.604e-3	1.186e-8	0.014	1.076	0.826	47.525
33	7.485e-3	1.271e-8	0.013	1.135	0.809	46.716
34	7.371e-3	1.368e-8	0.012	1.203	0.793	45.923

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.24)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.25)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.26)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 5.

Таблица 5

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	0.02	3.874e-9	0.042	0.933	1.15	88.85
2	0.02	3.961e-9	0.041	0.933	1.163	87.687
3	0.019	4.051e-9	0.04	0.934	1.175	86.512
4	0.019	4.145e-9	0.039	0.934	1.185	85.326
5	0.018	4.244e-9	0.039	0.935	1.194	84.132
6	0.018	4.347e-9	0.038	0.937	1.201	82.931
7	0.018	4.456e-9	0.037	0.938	1.207	81.724
8	0.017	4.57e-9	0.036	0.941	1.211	80.513
9	0.017	4.69e-9	0.035	0.943	1.213	79.3
10	0.016	4.817e-9	0.034	0.947	1.215	78.085
11	0.016	4.95e-9	0.033	0.951	1.215	76.871
12	0.016	5.091e-9	0.032	0.956	1.213	75.657
13	0.015	5.241e-9	0.031	0.961	1.211	74.447
14	0.015	5.4e-9	0.03	0.968	1.207	73.24
15	0.015	5.568e-9	0.029	0.975	1.202	72.037
16	0.014	5.748e-9	0.028	0.984	1.196	70.841
17	0.014	5.939e-9	0.028	0.994	1.189	69.652
18	0.014	6.143e-9	0.027	1.005	1.182	68.47
19	0.013	6.362e-9	0.026	1.018	1.173	67.297
20	0.013	6.598e-9	0.025	1.032	1.163	66.134
21	0.013	6.851e-9	0.024	1.049	1.153	64.982
22	0.013	7.125e-9	0.023	1.067	1.142	63.84
23	0.012	7.421e-9	0.022	1.087	1.13	62.71
24	0.012	7.743e-9	0.021	1.11	1.117	61.593
25	0.012	8.094e-9	0.02	1.136	1.104	60.489
26	0.012	8.479e-9	0.019	1.166	1.09	59.399
27	0.011	8.902e-9	0.018	1.199	1.076	58.322
28	0.011	9.37e-9	0.017	1.236	1.061	57.261
29	0.011	9.889e-9	0.017	1.279	1.046	56.215
30	0.011	1.047e-8	0.016	1.327	1.03	55.185
31	0.01	1.112e-8	0.015	1.383	1.014	54.17
32	0.01	1.186e-8	0.014	1.446	0.998	53.172
33	0.01	1.271e-8	0.013	1.52	0.981	52.191
34	9.843e-3	1.368e-8	0.012	1.607	0.964	51.227

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.27)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.28)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.29)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 6.

Таблица 6

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	0.03	3.874e-9	0.042	1.398	1.194	98.806
2	0.03	3.961e-9	0.041	1.398	1.226	97.58
3	0.029	4.051e-9	0.04	1.397	1.255	96.325
4	0.028	4.145e-9	0.039	1.395	1.282	95.043
5	0.028	4.244e-9	0.039	1.394	1.305	93.738
6	0.027	4.347e-9	0.038	1.393	1.327	92.411
7	0.026	4.456e-9	0.037	1.392	1.345	91.066
8	0.026	4.57e-9	0.036	1.392	1.362	89.704
9	0.025	4.69e-9	0.035	1.392	1.375	88.329
10	0.024	4.817e-9	0.034	1.393	1.387	86.942
11	0.024	4.95e-9	0.033	1.394	1.396	85.547
12	0.023	5.091e-9	0.032	1.397	1.403	84.144
13	0.022	5.241e-9	0.031	1.4	1.408	82.736
14	0.022	5.4e-9	0.03	1.404	1.41	81.326
15	0.021	5.568e-9	0.029	1.41	1.411	79.914
16	0.021	5.748e-9	0.028	1.417	1.411	78.504
17	0.02	5.939e-9	0.028	1.425	1.408	77.096
18	0.02	6.143e-9	0.027	1.435	1.404	75.692
19	0.019	6.362e-9	0.026	1.447	1.398	74.294
20	0.019	6.598e-9	0.025	1.461	1.391	72.902
21	0.018	6.851e-9	0.024	1.478	1.383	71.52
22	0.018	7.125e-9	0.023	1.497	1.373	70.147
23	0.017	7.421e-9	0.022	1.519	1.362	68.784
24	0.017	7.743e-9	0.021	1.545	1.35	67.434
25	0.016	8.094e-9	0.02	1.574	1.337	66.097
26	0.016	8.479e-9	0.019	1.607	1.324	64.773
27	0.015	8.902e-9	0.018	1.646	1.309	63.464
28	0.015	9.37e-9	0.017	1.689	1.293	62.171
29	0.015	9.889e-9	0.017	1.74	1.277	60.894
30	0.014	1.047e-8	0.016	1.798	1.26	59.633
31	0.014	1.112e-8	0.015	1.865	1.243	58.39
32	0.014	1.186e-8	0.014	1.942	1.225	57.165
33	0.013	1.271e-8	0.013	2.033	1.206	55.959
34	0.013	1.368e-8	0.012	2.139	1.187	54.772

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.30)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.31)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.32)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 7.

Таблица 7

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	0.06	3.874e-9	0.042	2.789	1.293	118.707
2	0.059	3.961e-9	0.041	2.782	1.379	117.328
3	0.057	4.051e-9	0.04	2.772	1.46	115.867
4	0.056	4.145e-9	0.039	2.758	1.535	114.333
5	0.054	4.244e-9	0.039	2.743	1.603	112.73
6	0.053	4.347e-9	0.038	2.725	1.664	111.066
7	0.051	4.456e-9	0.037	2.707	1.719	109.346
8	0.049	4.57e-9	0.036	2.687	1.768	107.578
9	0.048	4.69e-9	0.035	2.666	1.811	105.768
10	0.046	4.817e-9	0.034	2.646	1.847	103.921
11	0.044	4.95e-9	0.033	2.625	1.877	102.043
12	0.043	5.091e-9	0.032	2.606	1.903	100.141
13	0.041	5.241e-9	0.031	2.587	1.922	98.218
14	0.04	5.4e-9	0.03	2.57	1.937	96.281
15	0.038	5.568e-9	0.029	2.554	1.948	94.334
16	0.037	5.748e-9	0.028	2.541	1.954	92.38
17	0.036	5.939e-9	0.028	2.529	1.956	90.425
18	0.034	6.143e-9	0.027	2.521	1.954	88.471
19	0.033	6.362e-9	0.026	2.516	1.949	86.521
20	0.032	6.598e-9	0.025	2.514	1.941	84.58
21	0.031	6.851e-9	0.024	2.516	1.93	82.65
22	0.03	7.125e-9	0.023	2.522	1.917	80.733
23	0.029	7.421e-9	0.022	2.533	1.902	78.831
24	0.028	7.743e-9	0.021	2.549	1.884	76.947
25	0.027	8.094e-9	0.02	2.571	1.865	75.082
26	0.026	8.479e-9	0.019	2.6	1.844	73.238
27	0.025	8.902e-9	0.018	2.636	1.822	71.417
28	0.024	9.37e-9	0.017	2.68	1.798	69.619
29	0.023	9.889e-9	0.017	2.733	1.773	67.846
30	0.022	1.047e-8	0.016	2.798	1.747	66.098
31	0.022	1.112e-8	0.015	2.875	1.721	64.378
32	0.021	1.186e-8	0.014	2.968	1.693	62.684
33	0.02	1.271e-8	0.013	3.078	1.665	61.019
34	0.02	1.368e-8	0.012	3.211	1.637	59.382

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.33)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.34)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.35)
Аналогично проведем расчет при . Результаты расчета сведены в табл. 8.

Таблица 8

Тепловой расчет проходного изолятора при

n	tgδ	C	Rт	Qд	ΔT	T
1	0.118	3.874e-9	0.042	5.437	1.418	138.582
2	0.115	3.961e-9	0.041	5.411	1.61	136.972
3	0.111	4.051e-9	0.04	5.368	1.789	135.183
4	0.107	4.145e-9	0.039	5.309	1.952	133.231
5	0.103	4.244e-9	0.039	5.237	2.099	131.132
6	0.099	4.347e-9	0.038	5.155	2.229	128.903
7	0.095	4.456e-9	0.037	5.065	2.343	126.56
8	0.091	4.57e-9	0.036	4.968	2.44	124.12
9	0.087	4.69e-9	0.035	4.868	2.521	121.599
10	0.083	4.817e-9	0.034	4.765	2.587	119.012
11	0.079	4.95e-9	0.033	4.663	2.639	116.373
12	0.075	5.091e-9	0.032	4.561	2.678	113.694
13	0.071	5.241e-9	0.031	4.462	2.706	110.988
14	0.068	5.4e-9	0.03	4.367	2.723	108.266
15	0.064	5.568e-9	0.029	4.276	2.73	105.536
16	0.061	5.748e-9	0.028	4.191	2.729	102.807
17	0.058	5.939e-9	0.028	4.112	2.72	100.087
18	0.055	6.143e-9	0.027	4.039	2.706	97.381
19	0.052	6.362e-9	0.026	3.973	2.685	94.696
20	0.05	6.598e-9	0.025	3.915	2.66	92.036
21	0.047	6.851e-9	0.024	3.865	2.631	89.406
22	0.045	7.125e-9	0.023	3.824	2.598	86.808
23	0.043	7.421e-9	0.022	3.791	2.562	84.246
24	0.041	7.743e-9	0.021	3.768	2.524	81.721
25	0.039	8.094e-9	0.02	3.754	2.484	79.237
26	0.037	8.479e-9	0.019	3.751	2.442	76.795
27	0.035	8.902e-9	0.018	3.76	2.4	74.395
28	0.034	9.37e-9	0.017	3.781	2.356	72.04
29	0.032	9.889e-9	0.017	3.816	2.311	69.729
30	0.031	1.047e-8	0.016	3.866	2.266	67.463
31	0.03	1.112e-8	0.015	3.934	2.22	65.243
32	0.028	1.186e-8	0.014	4.022	2.175	63.068
33	0.027	1.271e-8	0.013	4.134	2.129	60.939
34	0.026	1.368e-8	0.012	4.275	2.083	58.856

Полный тепловой поток, проходящий  через ввод к внешней поверхности изоляционного остова в единицу времени:

                            (3.36)

Температура внешней поверхности изоляции:

                           (3.37)

Количество тепла, отводимое в единицу времени от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

                             (3.38)


Рис.4. Диаграмма для определения тепловой устойчивости конденсаторной изоляции.

4.     Эскиз проходного изолятора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Кривая тепловыделения и прямая теплоотдачи пересекаются в точке устойчивого равновесия при . Чем дальше отстоят обе точки пересечения, тем надежнее работа изолятора. В конкретном случае есть возможность повысить тепловую устойчивость только за счет увеличения площади поперечного сечения токоведущего стержня, так как снижение tgδ было применено.

Использование БМИ в конструкции изолятора оправдано.

Список использованной литературы
1.     «Основы проектирования изоляции электротехнических установок» Руководство к курсовому проекту / А.А. Клейн. Н.В. Цуркан.. НГТУ.1989г. – 28 с.
2.     ГОСТ 1516.1-76 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ».
3.     ГОСТ   617-72 «Трубы медные. Технические условия».