4. Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов

Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.

Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле (рис.3.2.1). В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C₀, емкости металлических частей по отношению к земле C₁ и емкости по отношению к проводу C₂. Порядок величин емкостей примерно таков: C₀≈50 пФ, C₁≈5 пФ, C₂≈0.5 пФ.

Рис. 3.1.1.Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды

В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 3.2.1,б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C₂ приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. На рис. 3.2.2 показано распределение напряжения на гирлянде из 22 изоляторов линии 500 кВ; на один изолятор приходится от 9 до 29 кВ при среднем значении 13 кВ.

Рис.3.2.2. Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов

Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости C₂. [15]

5. Расчет гирлянды напряжением 220кВ

По справочнику выбираем тарелочный стеклянный изолятор типа ПС12-А, степень загрязненности атмосфера I

Табл.3.3.1.Параметры изолятора

Удельная эффективная длина пути утечки, ,см/кВ	1.3
Электромеханическая нагрузка, кН не менее	120
Строительная высота изолятора, Н, мм	140
Диаметр тарелки изолятора,D, мм	260
Геометрическая длина пути утечки, , мм	325
Действующие напряжение короны,	35
Действующая средняя мокроразрядная напряженность,	230

Наибольшее линейное рабочее напряжение

[2]

Поправочный коэффициент

[2]

Эффективная длина пути утечки, см, определяется исходя из условия

[2]

Расчетное число изоляторов

.385 [2]

В связи с возможностью повреждения изолятора в эксплуатации расчетное число изоляторов , увеличивается следушим образом; для класса напряжения 110-220 кВ на один , а для 330-500 кВ на два изолятора.

[2]

Длина гирлянды

[2]

Мокроразрядные напряжения гирлянд

[2]

По справочнику выбираем тарелочный фарфоровый изолятор типа ПФ6-Б ,степень загрязненности атмосфера I

Табл.3.3.2.Параметры изолятора

Удельная эффективная длина пути утечки, ,см/кВ	1.3
Электромеханическая нагрузка, кН не менее	120
Строительная высота изолятора, Н, мм	140
Диаметр тарелки изолятора,D, мм	270
Геометрическая длина пути утечки, ,мм	324
Действующие напряжение короны,	35
Действующая средняя мокроразрядная напряженность,	250

Наибольшее линейное рабочее напряжение

Поправочный коэффициент

Эффективная длина пути утечки, см, определяется исходя из условия

Расчетное число изоляторов

В связи с возможностью повреждения изолятора в эксплуатации расчетное число изоляторов , увеличивается следушим образом; для класса напряжения 110-220 кВ на один , а для 330-500 кВ на два изолятора.

Длина гирлянды

Мокроразрядные напряжения гирлянд

Табл.3.3.3. Проанализируем результатов расчета изоляторов.

Наименование параметра	Стеклянный изолятор ПС12-А	Фарфоровый изолятор ПФ6-Б
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	253	253
Поправочный коэффициент	1.125	1.1
Эффективная длина путь утечки, см	328.9	328.9
Число изоляторов в гирлянде, n	12	12
Длина гирлянды, мм	1680	1680
Мокроразрядное напряжение гирлянды кВ	386.4	420
Действующая средняя мокроразрядная напряженность, кВ/м	230	250

Следовательно, при одном и тоже рабочем напряжении, гирлянда из фарфоровых изоляторов показывает хорошие электрические характеристики, высокая электрическая прочность.