4.2. Развитие разряда и напряжения перекрытия изоляторов при неблагоприятных атмосферных воздействиях.

К атмосферным воздействиям, приводящим к значительному снижению напряжений перекрытия (разрядных напряжений) изоляторов, относятся дождь и увлажненные загрязнения их поверхности.

В сухом состоянии изоляторы имеют разрядные напряжения (называемые сухоразрядными), которые как при промышленной частоте так и при импульсах мало зависят от типа изоляторов и определяются длиной воздушного промежутка равного строительной длине гирлянды подвесных изоляторов или колонок опорных изоляторов.

Перекрытие изоляторов под дождем связано с образованием на его поверхности проводящей пленки воды и подсушиванием отдельных участков токами утечки, что приводит к возникновению частичных дуг и их удлинению. При определенных условиях может возникнуть перекрытие изоляции. Так как значение тока утечки зависит от интенсивности дождя и его проводимости, то на мокроразрядные напряжения влияют характеристики дождя. Значение мокроразрядного напряжения существенно зависит также от формы изолятора. Нижние поверхности изоляторов наружной установки практически не смачиваются дождем. Это ограничивает ток утечки и приводит к повышению мокроразрядного напряжения.

Разрядные напряжения изоляторов будут тем выше, чем меньше ток утечки

,

где R_у-сопротивление утечки по поверхности изолятора.

Если слой загрязнения имеет толщину  с удельным объемным сопротивлением , то для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D

,

где L_y-длина пути утечки.

.

Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет возрастать с увеличением пути утечки и уменьшением диаметра изолятора.

Так как процессы подсушки поверхности изолятора происходят относительно медленно, то при кратковременных перенапряжениях они не успевают развиться и напряжение перекрытия бывают выше, чем при при длительном воздействии напряжения. При грозовых импульсах дождь и увлажнение загрязненной поверхности изолятора практически не влияют на его разрядное напряжение.

Лекция 6

5. Влияние характеристик атмосферного воздуха на разрядные напряжения внешней изоляции электроустановок.

Разрядные напряжения внешней изоляции – воздушных промежутков и изоляторов – зависят от давления, температуры и влажности атмосферного воздуха. Учет атмосферных условий необходим в двух характерных случаях:

во-первых, чтобы было можно сопоставлять разрядные напряжения, а для этого они должны быть отнесены к одинаковым условиям;

во вторых, чтобы установить испытательные напряжения в конкретных условиях эксперимента по нормированным значениям, определенным при нормальных атмосферных условиях.

Связь между разрядными или испытательными напряжениями, определенными при нормальных атмосферных условиях и при конкретных условиях испытаний устанавливается формулой:

,

где: U – разрядное или испытательное напряжение в условиях эксперимента;

U₀ – напряжение при нормальных атмосферных условиях;

k_Р, k_t и k_ - поправочные коэффициенты соответственно на давление, температуру и влажность воздуха.

Характерным является уменьшение влияния атмосферных условий при увеличении межэлектродных расстояний в промежутках с резконеоднородным электрическим полем. Это относится к переменному напряжению и коммутационным импульсам положительной полярности. Удовлетворительного объяснения этого явления пока не получено.

Значения поправочных коэффициентов устанавливаются по справочным данным в соответствии с ГОСТ 1516.2-76 по формулам

k_Р = (р / p₀)^m,

k_t = (293 / (273 + t))ⁿ,

где p и t – атмосферное давление и температура в ^оС при испытаниях;

m и n – показатели степени, определяемые по таблицам и рисункам ГОСТ 1516.2-76.

При испытаниях внешней изоляции в сухом состоянии во многих случаях (кроме изоляционных конструкций с резконеоднородным полем при грозовых импульсах отрицательной полярности) m = n =1 и сухоразрядные напряжения пропорциональны относительной плотности воздуха  = k_Р k_t.

На мокроразрядное напряжение температура воздуха и дождевой воды практически не влияет. Давление оказывает на него влияние, степень которого определяется соотношением длин путей разряда по воздуху и по поверхности изолятора. После обработки большого количества статистических данных была получена формула поправочные коэффициенты на давление для изоляторов под дождем

.

Потому при испытаниях под дождем принимается m = 0,5 и n = 0 независимо от межэлектродного расстояния.

Так при увеличении высоты над уровнем моря изменяется следующим образом

Высота над уровнем моря, м	150	500	1000	2000
	0,985	0,965	0,94	0,89

При испытаниях внешней изоляции в сухом состоянии вводится поправочный коэффициент на абсолютную влажность

k_ = k^,

где k_ и  - параметры, определяемые по таблицам и рисункам ГОСТ 1516.2-76 в зависимости от степени однородности электрического поля, вида напряжения (переменное, коммутационные или грозовые импульсы), полярности импульсов и др.

При влажности воздуха, большей нормальной k < 1. Это означает, что разрядные несколько увеличиваются при росте влажности воздуха.

При малых расстояниях между электродами (низкое напряжение), а также при очень кратковременном воздействии напряжения влияние влажности воздуха уменьшается.

Указанные коэффициенты, строго говоря, действительны при межэлектродных расстояниях до 1 м. При больших расстояниях использование их дает запас по разрядным напряжениям, поскольку не учтено уменьшение влияния плотности и влажности воздуха при росте расстояния между электродами.