18. Изоляция воздушных линий электропередач. Выбор изолирующей подвески.

Рассмотрим основные принципы изолирующей подвески линий электропередачи высокого напряжения. Показано, что 100% обеспечение отсутствия перекрытий изоляции является экономически нецелесообразным, поэтому выбор изоляции производится из допущения незначительно числа перекрытий. Фиксация расстояний между проводом и опорой, между проводами, между проводом и траверсой осуществляется с помощью натяжных (на анкерных опорах) и поддерживающих гирлянд. Из соображений механической прочности гирлянды могут выполняться сдвоенными. При напряжении сети 10 кВ и ниже гирлянда состоит из одного тарельчатого изолятора. Для более высоких классов напряжения количество «тарелок» в гирлянде следует выбирать. Для изоляторов, размещаемых в районах с обычным загрязнением атмосферы, где нет особых (индустриальных или природных) источников загрязнения атмосферы количество изоляторов в гирлянде выбирается исходя из величины импульсного мокроразрядного напряжения по формулам приведённым ниже.

Выбор числа изоляторов в гирлянде:

U= 6-10 кВ - 1 тарельчатый или штыревой изолятор, U 35 кВ , где Uн- номинальное напряжение. Районы полевого (обычного) загрязнения: ограничивающий фактор – импульсное мокроразрядное напряжение U_мр  E_мр  H  n

E_мр=200-260 кВ/м - средний мокроразрядный градиент изолятора, H - строительная высота изолятора, n- число изоляторов в гирлянде, k₁=1.1 – учитывает временные повышения напряжения, k₂ – расчётная кратность внутренних перенапряжений.

Выбор изоляторов с учётом загрязнений. Данный метод является основным Основной критерий – удельная эффективная длина пути утечки , где L_y- длина пути тока утечки

О днако основным подходом к выбору изоляции ЛЭП является оценка числа изоляторов исходя из предположения о загрязнении воздуха продуктами деятельности предприятий (выбросы, пыль, смог) и природными источниками (солевые осадки в морских районах). Выбор количества изоляторов в гирлянде производится исходя из нормированной руководящими документами удельной длины пути утечки λ, связанной с длиной пути утечки гирлянды соотношением в рамке. При этом величина выбирается из таблицы в зависимости от степени загрязнения воздуха.

1 – полевые загрязнения без внешних источников (лес, луга), 2- земледельческие и промышленные районы за пределами защитной зоны 3 –4 – в пределах защитной зоны предприятий, загрязняющих атмосферу, вблизи солёных почв, морей и озёр.

Выбор числа изоляторов в гирлянде.

После выбора удельной длины пути утечки по приведённой формуле можно рассчитать число изоляторов в гирлянде если известна длина пути утечки применяемого тарельчатого изолятора. По опасности уносов для внешней изоляции все предприятия разделены на категории А, Б, В, Г, Д, для каждой из которых определена длина защитной зоны.

Различие деревянных и железобетонных опор n_дер  n_{ж / б} 1, т.к. используются изолирующие свойства дерева. В 4 районах при использовании деревянных опор арматура изоляторов заземляется для избежания возгорания опор при больших токах утечки.

Существуют некоторые особенности выбора числа изоляторов в случае деревянных опор. Поскольку дерево само по себе обладает электроизоляционными свойствами, то расчётное значение числа изоляторов может быть уменьшено на единицу. В случае перекрытия гирлянды, установленной на деревянной опоре, ток перекрытия протекает по телу опоры и может вызвать её возгорание. Для предотвращения данного явления металлическая арматура крепления изолирующей подвески к опоре должна иметь заземление.

Проблемы длинных изоляторов (гирлянд).

Как отмечалось выше гирлянды изоляторов для снижение неравномерности распределения напряжения по их длине снабжаются защитной (выравнивающей) арматурой. Особенно сильно эффект неравномерности выражен в случае длинных гирлянд. Поэтому выбор экранной арматуры выполняется расчётными или экспериментальным путём. Сверху приведён пример расчёта распределения напряжения вдоль изолятора в отсутствии и при наличии тороидальных экранов. Из рисунков видно, что применение экранов приводит к уменьшению градиента потенциала вблизи концов изолятора, что соответствует снижению максимальной напряжённости электрического поля.

Выбор воздушных промежутков ВЛ.

Выбор размеров опор и траверс завит от допустимых расстояний сближения проводов друг с другом. Расстояние между проводами выбирается по формуле, приведённой на данном слайде и кривой зависимости разрядного напряжения для промежутка провод-провод с учётом наибольшей расчётной кратности внутренних перенапряжений и высотой над уровнем моря. Здесь U_разр-разрядное напряжение, U_{раб мах}- наибольшее рабочее фазное напряжение, - коэффициент, определяемый по таблице.

Внешняя изоляция распределительных устройств

П араметры поддерживающих и натяжных гирлянд выбираются аналогично ВЛ с поправкой в сторону увеличения числа изоляторов в гирлянде.

Принципы выбора изолирующей подвески распределительных устройств аналогичны воздушным линиям электропередачи. Причём расчётное значение числа изоляторов в гирлянде увеличивают на 1-2 единицы. Нормированная удельная длина пути утечки применительно к распределительным устройствам приведена в таблице на данном слайде. Характерно, что критерием является не степень загрязнённости атмосферы, а степень надёжности исполнения изоляции, поскольку подстанции высокого напряжения обычно не размещают в районах с высоким уровнем загрязнения. Нормальный выбор места размещения подстанции соответствует отсутствию особых источников загрязнения атмосферы.

Т аблица изоляционных расстояний по воздуху для различных классов напряжения представлена ниже: