19. Атмосферный воздух как диэлектрик.

Атмосферный воздух как диэлектрик. Основным диэлектрическим «материалом» для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода линий электропередачи, наружные токоведущие части электрических аппаратов) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей установок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значений напряжения, воздействию которого подвергается установка, и от электрической прочности воздуха. Расстояние в свету при жестких шинах между токоведущими (АФ-4) и заземленными (АФ-3) частями разных фаз приведены в табл. 1 и показаны на рис. 1,а для воздушных линий приведены в табл.2.

Таблица 1 - Изоляционные расстояния (мм) между токоведущими частями разных фаз при жестких шинах

	10 кВ	35 кВ	110 кВ	220 кВ	330 кВ	500 кВ
АФ-3	200	400	900	1800	2500	3750
АФ-4	220	440	1000	2000	2800	4200

Таблица 2 - Наименьшее допустимое изоляционное расстояние по воздуху от токоведущих до заземленных частей ВЛ

Расчетное условие	Наименьшее изоляционное расстояние, см, при напряжении ВЛ, кВ
	До 10	20	35	110	150	220	330	500
Грозовые перенапряжения для изоляторов: штыревые подвесные	15 20	25 35	35 40	- 100	- 130	- 180	- 260	- 320
Внутренние перенапряжения	10	15	30	80	110	160	215	300
Рабочее напряжение	-	7	10	25	35	55	80	115
Обеспечение безопасного подъема на опору	-	-	150	150	200	250	350	450

Таблица 3 - Наименьшее расстояние между фазами на опоре

Расчетное условие	Наименьшее изоляционное расстояние, см, при напряжении ВЛ, кВ
	До 10	20	35	110	150	220	330	500	750
Грозовые перенапряжения	20	45	50	135	175	250	310	400	Не нормируется
Внутренние перенапряжения	22	33	44	100	140	200	280	420	640*
Наибольшее рабочее напряжение	10	15	20	45	60	95	140	200	280

Примечание ^*- При значениях расчетной кратности внутренних перенапряжений менее 2,1 допустимые изоляционные расстояния пересчитываются пропорционально

Рис. 1. Наименьшее расстояние (мм) в свету между неизолированными токоведущими частями разных фаз в ЗРУ и между ними и заземленными частями (по табл.2)

При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков невелика и в однородном поле при межэлектродных расстояниях более 1 см имеет значение, не превышающее 30 кВ/см. В большинстве изоляционных конструкций при приложении высокого напряжения создается резко неоднородное электрическое поле. Электрическая прочность воздуха в таких полях еще меньше и при расстояниях между электродами порядка 1…2 м составляет приблизительно 5 кВ/см, а при расстояниях 10…20 м снижается соответственно до 2,5…1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных линий электропередачи и распределительных устройств в значительной мере определяются электрической прочностью воздуха и при увеличении номинального напряжения очень быстро возрастают, табл.2.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают влияние давление р, температура Т и абсолютная влажность  воздуха, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях. В частности, электрооборудование обычного исполнения предназначено для работы на высотах до 1000 м над уровнем моря и при температурах окружающего воздуха до +40°С. В связи с этим при проектировании внешней изоляции электрооборудования учитывается, что подъем на каждые 100 м над уровнем моря дает снижение разрядных напряжений примерно на 1% и такое же снижение дает увеличение температуры на каждые 3 °С сверх нормальной. В качестве нормальной температуры принимается Т₀ = 293 К (t₀ = 20°С), в качестве нормального давления, соответствующего уровню моря, – давление p₀ = 101,3 кПа ≈ 100 кПа (760 мм рт. ст.); в качестве нормальной влажности воздуха – абсолютная влажность (₀ = 11 г/м³). Уменьшение абсолютной влажности воздуха в два раза приводит к снижению разрядных напряжений внешней изоляции на 6…8%. Следует отметить, что приведенные данные, характеризующие изменение разрядных напряжений под влиянием атмосферных условий, относятся к межэлектродным расстояниям до 1 м. При расстояниях между электродами больше 1 м влияние атмосферных условий снижается по мере увеличения расстояния. Дождь практически не оказывает влияния на разрядные напряжения промежутков с неоднородным полем.