1.4 Характеристики изоляторов

1.4.1 Электрические характеристики

К основным электрическим характеристикам относятся разрядные и выдерживаемые напряжения.

1. Сухоразрядное напряжение (U_ср) – наименьшее напряжение промышленной частоты (действующее значение), вызывающее разряд по сухой и чистой поверхности изолятора. В справочниках и каталогах его значение указывается приведенным к нормальным атмосферным условиям: р=760мм рт.ст. (1013∙10² Па), t=20ºС и абсолютной влажности воздуха Н=11 г/м³.

Сухоразрядное напряжение является функцией размеров и формы изолятора и в несколько раз превышает рабочее напряжение. Оно является основной электрической характеристикой изоляторов внутренней установки.

2. Мокроразрядное напряжение (U_мр) – наименьшее напряжение промышленной частоты (действующее значение), вызывающее разряд по чистой поверхности изолятора, смачиваемого стандартным дождем, имеющим следующие параметры:

• интенсивность 3 ± 0,3 мм/мин;

• удельное сопротивление воды ρ = (100 ± 5) Ом ∙ м, измеренное при t = 20ºС;

• дождь капельной структуры, падающий под углом 45º к горизонту; при этом изолятор должен находиться в нормальном рабочем положении.

Мокроразрядное напряжение является функцией размеров и формы изолятора. U_мр на 20 – 30% ниже сухоразрядного. U_мр является основной электрической характеристикой изоляторов наружной установки.

3. Вольт-секундная характеристика (ВСХ) изолятора – зависимость времени разряда от амплитуды приложенного импульса. Она определяется при стандартном импульсе (1,2/50) обеих полярностей. Наличие вольт-секундных характеристик изоляторов, а также вольт-секундных и вольт-амперных характеристик разрядников дает возможность решать все вопросы, связанные с координацией изоляции ВЛ и ПС.

ВСХ под дождем не снимаются, так как дождь снижает импульсную прочность изолятора незначительно, всего лишь на 2 – 3%.

В числе основных электрических характеристик изоляторов отсутствует пробивное напряжение U_проб. Изоляторы специально конструируются так, чтобы U_проб было больше U_ср. Это связано с тем, что при пробое изолятор полностью теряет свою электрическую прочность и подлежит замене. При перекрытии изолятора по поверхности, особенно при наличии быстродействующих релейных защит (малое время горения дуги), он не теряет свою электрическую прочность. Поэтому перекрытие изолятора предпочтительнее, чем его пробой. Изоляторы конструируются так, чтобы выдерживалось соотношение: U_проб/U_ср ≥ 1,2 – 1,6.

Определение U_проб при промышленной частоте производится при погружении изолятора в трансформаторное масло, что препятствует разряду по его поверхности.

Проходные изоляторы характеризуются номинальным током, определяемым сечением и материалом, а также условиями охлаждения токоведущего стержня. Однако, номинальный ток, хотя и косвенно относится к работе изоляции (перегрузка по току, а следовательно, перегрев изоляции и изолятора), это – эксплуатационная характеристика изолятора.

1.4.2 Механические характеристики

На линейные изоляторы в условиях эксплуатации действуют разные силы:

• собственная масса проводов;

• масса гололедно-изморозевых образований;

• давление ветра;

• вибрация и пляска проводов.

Эти нагрузки создают растягивающие усилия на гирлянду, в штыревых изоляторах – изгибающие.

Для станционных изоляторов основными механическими нагрузками являются электродинамические нагрузки при коротких замыканиях, создающих изгибающие усилия.

В связи с этим для линейных подвесных изоляторов, соединенных между собой, с опорой и проводом шарнирно, основной механической характеристикой является минимальная разрушающая нагрузка F_разр на растяжение, определяемая при плавном подъеме растягивающей нагрузки до разрушения.

Для опорных и проходных изоляторов расчетной механической нагрузкой является минимальная разрушающая нагрузка на изгиб, определяемая при тех же условиях. Изоляторы выдерживают гораздо большие нагрузки на растяжение и сжатие, поэтому эти нагрузки не являются расчетными.

Более определенной расчетной характеристикой механической прочности изолятора является гарантированная электромеханическая нагрузка – наибольшая механическая нагрузка, которую изолятор должен выдержать без разрушения. В некоторых литературных источниках гарантированную электромеханическую нагрузку приравнивают к разрушающей.

Для линейных тарельчатых изоляторов гарантированная электромеханическая нагрузка указывается в марке изолятора, например изолятор ПС70 – подвесной, стеклянный, с гарантированной электромеханической нагрузкой 70 кН.

Для изоляторов, работающих на изгиб, она также содержатся в марке изолятора, например ИП-10/400-750 – изолятор проходной на номинальное напряжение 10кВ, на номинальный ток 400А с гарантированной электромеханической нагрузкой 7,5кН (750кГс).