22. Работа изоляторов при увлажненных загрязнениях поверхности

Степени загрязненности атмосферы. Методика определения степени загрязненности атмосферы, учитывающая все возможные источники загрязнения – промышленные предприятия, тепловые электростанции, засоленные почвы и соленые водоемы – подробно изложена в «Руководящих указаниях по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязненной атмосферой» и в «Правилах устройства электроустановок» 7-е издание (глава 1.9 «Изоляция электроустановок»).

К первой, наименьшей степени загрязненности атмосферы относятся сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра. Второй степени загрязненности соответствуют районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы, в которых применяются химические удобрения и гербициды,а также территория городов.

Степень загрязненности атмосферы вблизи промышленных предприятий устанавливается в зависимости от вида и объема производства. Источник промышленного загрязнения оказывает влияние на запыленность атмосферы в пределах определенной зоны вокруг предприятий. Размеры этой зоны – так называемый минимальный защитный интервал – для различных производств составляет 300…9000 м. За пределами защитного интервала загрязненность относится ко II или к I степени. В пределах же защитного интервала в зависимости от расстояния до источника загрязнения устанавливаются III–IV степени загрязненности.

В районах засоленных почв степень загрязненности атмосферы устанавливается с учетом солесодержания почвы и подверженности ее ветровой эрозии в зависимости от площади засоленного массива и расстояния до этого массива. Имеются карты с указанием районов, в которых необходимо учитывать засоленность почв. Это юг Западной Сибири, Прикаспийские области.

Загрязненность атмосферы в прибрежной зоне морей и соленых озер определяется в зависимости от солености воды и расстояния от береговой линии.

При наложении зон загрязнения (защитных интервалов) от двух источников степень загрязнения устанавливается по источнику, создающему большее загрязнение. Если оба источника дают III степень загрязнения, то в зоне наложения устанавливается IV степень. При наложении зон загрязнения трех и более источников степень загрязненности атмосферы определяется по двум источникам, создающим наибольшую степень загрязненности, а в некоторых случаях должны проводиться специальные исследования.

Выбор изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы. Как показывает опыт эксплуатации, определяющим для выбора изоляторов является обеспечение надежной работы в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. Значение влагоразрядного напряжения изоляторов зависит от характеристик загрязняющего слоя: толщины и удельного сопротивления. При одинаковых загрязнениях оно пропорционально длине пути утечки изолятора L_y, представляющей собой наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами. Для составных изоляторов (гирлянд и колонок) – это сумма длин пути утечки отдельных изоляторов.

Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. Кроме того, поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются неравномерно. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются в условиях эксплуатации пропорциональными не L_y, а эффективной длине пути утечки

(1)

где К ≥ 1 – поправочный коэффициент, называемый также коэффициентом эффективности изолятора.

Значения К определяются экспериментально. При отсутствии опытных данных коэффициент эффективности для подвесных тарельчатых изоляторов может быть оценен по эмпирической формуле:

(2)

где D – диаметр тарелки изолятора.

Значения коэффициента К для подвесных изоляторов тарельчатого типа лежат в пределах 1,0…1,3.

Для внешней изоляции электрооборудования и опорных изоляторов открытых распределительных устройств значения К приведены ниже:

Lу/H	1,5…2,0	2,0…2,3	2,3…2,7	2,7…3,2	3,2…3,5 ;
К	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4 ,

где Н – строительная длина изоляционной части конструкции.

В качестве характеристики надежности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки. Необходимо чтобы выполнялось неравенство

(3)

Удельная эффективная длина пути утечки нормируется в зависимости от степени загрязненности атмосферы и номинального напряжения установки. Нормированные значения λ_эф приведены в табл. 10. Значения λ_эф увеличиваются с ростом степени загрязненности. Для сетей 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью, λ_эф имеют большие значения, чем для сетей 110 кВ и выше, поскольку такие сети могут продолжительное время работать при замыкании одной фазы на землю. При высотах 1000…2000 м над уровнем моря значения нормированной удельной длины пути утечки для гирлянд изоляторов должны быть увеличены на 5%, при высотах 2000…3000 м – на 10 % и при высотах 3000…4000 м – на 15 % по сравнению со значениями, указанными в табл. 10. Для внешней изоляции электрооборудования и опорной изоляции открытых распределительных устройств, расположенных на высотах до 2000 м, λ_эф принимается в соответствии с табл. 10, а при высотах 2000…4000 м λ_эф берется для следующей степени загрязнения атмосферы.

Таблица 10 - Нормированные значения удельной эффективной длины пути утечки по отношению к наибольшему рабочему фазному напряжению (высота до 1000 м).

Степень загрязненности атмосферы	λэф, см/кВ (не менее)
	для воздушных линий при номинальном напряжении, кВ			для открытых распределительных устройств при номинальном напряжении, кВ
	35	110…220	330…750	35	110…750
I II III IV	1,7 1,9 2,25 2,6	1,3 1,6 1,9 2,25	1,3 1,5 1,8 2,25	1,7 1,7 2,25 2,6	1,5 1,5 1,8 2,25*

* Кроме напряжения 750 кВ.

** Кроме напряжений 500 и 750 кВ.

Для надежной эксплуатации при рабочем напряжении геометрическая длина пути утечки изоляторов должна определяться как:

(4)

Применительно к гирляндам изоляторов условие (4) означает, что число изоляторов в гирлянде должно быть:

(5)

где L_y – геометрическая длина пути утечки одного изолятора; U_{наиб.раб} – наибольшее рабочее фазное напряжение.

Нормированная удельная эффективная длина пути утечки в загрязненных районах обеспечивается увеличением в гирлянде числа изоляторов обычного исполнения или, что бывает целесообразнее, применением специальных грязестойких изоляторов, обладающих достаточно развитой поверхностью (рис. 9). Если длина пути утечки у обычных изоляторов составляет 28…42 см, то у грязестойких – 40…57 см. Хорошие результаты дает также применение гладких длинностержневых изоляторов из полимерных материалов, однако они недостаточно надежны под дождем. Технические характеристики изолятора ПФГ 80-1 приведены в табл. 11.

Таблица 11 - Технические характеристики подвесного изолятора типа ПФГ 80-1

Тип	Размеры			Длина пути утечки (минимальная)	Электромеханическая разрушающая сила	Пробивное напряжение	Выдерживаемое напряжение			Масса
	D	H	d				в сухом состоянии	под дождем	импульсное
	мм	мм	мм	мм	кН	кВ	кВ	кВ	кВ	кг
ПФГ 80-1	255	146	16	370	80	130	60	47	120	6

Рис. 9. Подвесные изоляторы для районов с загрязненной атмосферой:

а – для натяжных гирлянд; б – для поддерживающих гирлянд

Для опорных изоляционных конструкций также применяются грязестойкие изоляторы, а для вводов – удлиненные покрышки.