Разрядные напряжения воздушных промежутков, характерных

Лекция 17
Условия работы изоляторов.
Изоляторы на анкерных опорах в нормальном эксплуатационном режиме
должны выдерживать натяжение проводов, в то время как на промежуточных
опорах, лишь вес проводов одного пролета, поэтому на промежуточных опорах
провода к гирлянде крепятся с помощью специальных зажимов, позволяющих в
аварийном режиме проводам проскальзывать в зажимах и тем уменьшать нагрузку
на изоляторы и опору. Поддерживающие гирлянды изоляторов крепятся к опоре
шарнирно, поэтому при ветре гирлянда отклоняется от вертикального положения
и может приблизиться к стойке опоры. Для фиксации провода на опоре
применяют V-образную подвеску. Применение V - образной подвески позволяет,
не изменяя длины гирлянды, существенно уменьшить расстояние от провода до
траверсы и тем снизить высоту опоры и ее стоимость. Уменьшения высоты опоры
можно достичь, применяя частично или полностью изолирующие опоры или
изолирующие траверсы. На ВЛ. 6-10 кВ нашли применение железобетонные
опоры с изолирующими траверсами из специального эпоксидного компаунда, что
позволяет отказаться от изоляторов.
Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов. Электрическое
поле провода на опоре определяется близостью земли, заземленных траверсы и
стойки или стоек опоры. Наличие гирлянды несущественно искажает общую
картину электрического поля, однако, распределение напряжения вдоль гирлянды
зависит от параметров изоляторов. Изоляторы в сухом состоянии представляют
собой конденсаторы, емкость которых изменяется от 25 до 80 пФ. Металлические
части изоляторов обладают, кроме того, емкостями относительно земли,
провода и других изоляторов. Упрощенная схема замещения гирлянды
изоляторов представлена на рис. 15.7.
Рис. 15.7. Упрощенная схема замещения гирлянды изоляторов
Поскольку частичные емкости изоляторов относительно земли больше, чем
относительно провода и соизмеримы со «сквозной» емкостью гирлянды Сг,
распределение напряжения по изоляторам неравномерно и наибольшее падение
напряжения приходится на ближайшие от провода изоляторы. С увеличением
длины гирлянды ее сквозная емкость уменьшается, а емкость относительно земли
возрастает, что приводит к еще более неравномерному распределению
напряжения. Уже на ВЛ. 330 кВ падение напряжения на ближайших от провода
изоляторах превышает допустимое по уровню радиопомех и поэтому необходимо
выравнивать распределение напряжения вдоль гирлянды. Для этого в нашей
стране ближайшие от провода изоляторы утапливают между проводами
расщепленной фазы, что приводит к увеличению емкостей этих изоляторов
относительно провода. Для примера на рис. 15.8 приведено распределение
напряжения в о.е. по изоляторам гирлянды для ВЛ 500 кВ. Для выравнивания
распределения напряжения по длине натяжных гирлянд применяют тороидальные
экраны, которые практически не изменяют разрядных напряжений гирлянды, но
Рис. 15.8. Зависимость напряжения на изоляторе AU в % от напряжения на гирлянде иг из 22 изоляторов ПС120 ВЛ 500 кВ от
порядкового номера изолятора при отсчете от провода
устраняют радиопомехи. В некоторых случаях для выравнивания распределения
напряжения гирлянду около провода расщепляют на две, тем самым увеличивают
эквивалентную сквозную емкость расщепленного участка гирлянды. Выравнить
распределение напряжения можно также путем применения изоляторов с
полупроводящим покрытием.
Требуемая надежность работы изоляции линии при воздействии механических
нагрузок
обеспечивается
правильным
выбором
коэффициента
запаса
механической прочности. Повышение надежности работы изоляции линии
электропередачи может быть достигнуто путем замены одно цепных на двух
цепные и много цепные гирлянды. В нашей стране двух цепные гирлянды
крепятся к опоре вдоль оси линии, что позволяет заглубить изоляторы между
проводами расщепленной фазы и тем выравнивать распределение напряжения.
Надежность
работы
при
электрических
воздействиях
обеспечивается
правильным выбором длины и типа изоляторов в гирлянде.
Разрядные напряжения гирлянды изоляторов. Крепление гирлянды к
траверсе опоры и провода к изолятору осуществляется при помощи металлической
арматуры. Для сухих изоляторов разрядное напряжение гирлянды, снабженной
стандартной арматурой, практически не зависит от типа изолятора и определяется
длиной воздушного промежутка между проводом и траверсой.
Увлажнение чистых изоляторов дождем приводит к снижению разрядных
напряжений гирлянды в тем большей степени, чем больше интенсивность дождя и
длительность
воздействия
интенсивностью
=
3
напряжения.
мм/мин
и
Так
при
ливневых
длительном приложении
дождях
с
напряжения
промышленной частоты разрядное напряжение чистых изоляторов снижается на
20-30% по сравнению с разрядным напряжением с их изоляторов; при
воздействии коммутационных импульсов положительной полярности снижение
50%-ного разрядного напряжения составляет 10-20%. Поскольку при дожде
разряд развивается частично по поверхности изолятора, средняя разрядная
напряженность по строительной высоте изолятора ЕмрН несколько снижается при
увеличении отношения строительной высоты к диаметру изолятора. 50%-ное
импульсное разрядное напряжение гирлянды из чистых изоляторов превышает
50%-ное разрядное напряжение при коммутационном импульсе с ТП = = 4000 мкс
примерно на 15%. Состояние поверхности изоляторов практически не влияет на
50%-ное разрядное напряжение при воздействии грозовых импульсов.
При длительном воздействии напряжения разрядное напряжение гирлянды
изоляторов зависит от состояния их поверхности. Обычно в процессе
эксплуатации на поверхности изоляторов образуется слой загрязнения. В сухом
состоянии он не влияет на разрядные напряжения изоляторов. При увлажнении
влагой тумана, росы, дождя слой становится проводящим, что приводит к
существенному снижению разрядных напряжений гирлянды изоляторов, см. § 5.2.
Величина снижения зависит от типа изоляторов, длительности воздействия
напряжения, от степени загрязненности поверхности изоляторов. Заметное
снижение Uвр0,5 может наблюдаться при таянии слоя льда на поверхности
изолятора.
Загрязнения условно можно разделить на природные и промышленные.
Природные загрязнения образуются в результате осаждения на поверхность
изолятора частиц земли или морской воды, переносимых ветром. Промышленные
загрязнения образуются в результате осаждения на поверхность изолятора
газообразных, твердых и жидких выбросов в атмосферу или пылеобразных
отходов предприятий. Особенно опасны загрязнения, создаваемые химическими
предприятиями, в выбросах которых содержатся фтористые соединения,
приводящие к разрушению материала изоляторов.
Скорость
ветра
влияет
на
загрязняемость
изоляторов.
Максимальная
загрязняемость наблюдается при скорости ветра в несколько метров в секунду.
При больших скоростях ветра происходит сдувание пыли; очистка поверхности
изолятора наблюдается также при сильных дождях.
Для тарельчатых изоляторов средняя влага разрядная напряженность по
строительной длине ЕврН растет с увеличением отношения ℓу/Н, что может быть
достигнуто путем увеличения диаметра или поверхности тарелки. Зависимость
ЕерН от диаметра стержня, расстояния между ребрами и их вылета приведена на
рис. 15.9. ЕврН зависит также от интенсивности увлажнения. При слабой
интенсивности дождя по мере увлажнения слоя
Рис. 15.9. Зависимость Еврц от расстояния между ребрами при ys =
(3), у5 = 8мкСм(4)-(б): диаметр стержня: 1,4-12 мм; 2,5-20мм; 3,630мм; диаметр ребра: 1-3 -75 мм; 4,5-— 120 мм; 6 - 90 мм
загрязнения
увеличивается
удельная
поверхностная
проводимость и
при
определенном ее значении устанавливается динамическое равновесие между
оседающей и испаряющейся влагой. Чем больше интенсивность, тем при большей
удельной поверхностной проводимости слоя γs устанавливается динамическое
равновесие и тем ниже ЕврН. При интенсивности увлажнения большей критической
динамическое равновесие не достигается, оседающая влага не успевает
испариться, происходит вымывание растворимых солей и охлаждение слоя
загрязнения. В результате этих процессов γs уменьшается и Еврн возрастает,
поэтому зависимость ЕврН от интенсивности увлажнения имеет минимум.