книги из ГПНТБ / Цимберов, А. И. Стеклянные изоляторы

Величина средней разрядной напряженности гирлян­ ды Ecp — Up/H из тарелочных подвесных стеклянных изо­ ляторов современной конструкции определяется отноше­ нием суммы разрядных расстояний отдельных изолято­ ров гирлянды 2/р к конструктивной высоте гирлянды Я, причем наибольшая Еср соответствует наибольшему отношению (2/р)/Я. Как указывалось выше, величина этого отношения для подвесных изоляторов тарелочного типа должна быть не ниже 1,3.

Втабл. 3-6 приведены значения Етв зависимости от Ям.п/Кр, а также удельная длина пути утечки гирлянды Ку/Яра(5шанс, где Ly= 2/y.

Как видно из табл. 3-6, наиболее высокие значения удельных показателей средней разрядной напряженности

иудельной длины пути утечки имеют те изоляторы, у ко­ торых наиболее высокие отношения Lp/Ii (следует срав­ нивать гирлянды примерно одинаковой длины).

При выборе изоляции для районов с сильно загряз­ ненной атмосферой СИГРЭ [Л. 4] рекомендуется прини­ мать отношение 2У/ЯП0М= 3,5 см/кв, при более слабых загрязнениях Лу/Яп0м = 2,2-4-2,5 см/кв, в особо чистых районах 1,3—1,35 см/кв, в особо неблагоприятных райо­ нах (прибрежье морей и др.) 4—4,4 см/кв.

ВСоветском Союзе при выборе изоляции рекоменду­ ется пользоваться величинами Еу, указанными в табл. 3-7.

При выборе типа подвесного изолятора и количества элементов в гирлянде необходимо учитывать то обстоя­ тельство, что изоляторы в гирлянде электрически нагру­

жены неравномерно. Подвесной стеклянный изолятор тарельчато­ го типа, как и фарфоровый, пред­ ставляет собой конденсатор, у ко­ торого шапка и стержень явля­ ются электродами, а стекло — ди­ электриком, заключенным между

Рис. 3-9. Разрядные расстояния и путь утечки подвесных стеклянных изоля­ торов.

Vр — разрядное расстояние одиночного подвес­ ного изолятора; /р — разрядное расстояние

подвесного изолятора в гирлянде; ABCD' — разрядное расстояние гирлянды подвесных изоляторов /,р; /у — путь утечки по поверхно­

сти подвесного изолятора; Я —длина гирлян­ ды; h — высота шапки; а — вылет тарелки;

диаметр тарелки.

70

миыи. Гирлянда из подвесных изоляторов представ­ ляет собой цепочку из конденсаторов примерно оди­ наковой емкости С, соединенных последовательно. Кроме собственной емкости изоляторов С имеются также емко­ сти СI — между каждым изолятором и землей и емкости Сг — между каждым изолятором и проводом.

71

Емкости С изоляторов— величины постоянные для всех подвесных изоляторов данного типа по всей гирлян­ де и составляют 30—60 пф в зависимости от размеров шапки, свойств диэлектрика и др. [Л. 7, 12]. Емкости С\ также примерно одинаковы и составляют 4—10 пф, т. е. значительно меньше С, емкости же по отношению к прово­ ду С2=0,7-і-0,9 пф различны по длине гирлянды и зави­ сят от места расположения изолятора в гирлянде. На рис. 3-10,а представлена емкостная схема замещения гирлянды подвесных изоляторов тарельчатого типа, из

гирлянде из подвесных стеклянных изоляторов.

л —емкостная схема замещения гирлянды изоля­ торов; б — распределение напряжения по гир­ лянде.

которой видно, что наибольшее падение напряжения происходит иа изоляторах у провода и затем постепенно уменьшается по направлению к траверсе (земле). Гра­ фически распределение напряжения по гирлянде из под­ весных изоляторов изображено на рис. 3-10,6. При выбо­ ре изоляции приходится считаться с тем обстоятельст­ вом, что в гирлянде на первый и второй элементы от провода падает значительная часть фазного напряжения. Например, для 7-элементной гирлянды из стеклянных изоляторов типа ПС6-А при фазном напряжении 72,8 кв на первый элемент от провода падает 14,2 кв, или 19,5%, на последний 10% фазного напряжения, или 7,2 кв. Ко­ эффициент неравномерности К составляет в этом случар

72

торов ПС6-А составляет 21—22 кв, можно считать, что радиопомех от короиирования на этих

П р и м е ч а н и е . Таблица составлена по данным Н. А. Николаева [Л. 12].

Наибольшая неравномерность и большие значения К наблюдаются в длинных гирляндах из 20 и более эле­ ментов. При отсутствии каких-либо мер по улучшению неравномерности распределения напряжения значения К достигают 3—4 и выше в гирляндах 330, 500 и 750 кв.

73

Выравнивания напряжения по гирлянде можно добиться применением подвесных изоляторов различной емкости, установкой на первых элементах от провода защитных устройств, увеличивающих емкость изоляторов, примене­ нием полупроводящнх покрытий, целью которых являет­ ся увеличение проводимости отдельных изоляторов.

Однако применение в гирляндах изоляторов различ­ ной емкости технологически неприемлемо и для эксплуа­ тации представляло бы значительные трудности по сор­ тировке изоляторов, и поэтому практически этот метод не применяется. Полупроводящне покрытия или поверх­ ностные полупроводящие слон для стеклянных изолято­ ров еще не разработаны, хотя этот метод может оказать­ ся перспективным.

По мнению Н. А. Николаева ,[Л. 12], распределение напряжения по гирлянде из стеклянных изоляторов типа ПС из щелочного стекла более равномерно, чем по гир­ лянде из фарфоровых изоляторов. Автор считает, что эго происходит за счет повышенного lg б н нагрева изолято­ ров в допустимых пределах, что даже полезно для изо­ ляторов при напряжениях 330 кв и выше. Д. Ривьер так­ же доказывает [Л. 7], что высокая удельная емкость стеклянных подвесных изоляторов влияет на лучшее рас­ пределение напряжения по гирлянде, а также повышает сухоразрядное напряжение.

Наиболее эффективным средством для выравнивания напряжения по гирлянде является применение защитных устройств на конце гирлянды (у провода). Такие устрой­ ства в виде различных конструкций защитной арматуры имеют целью увеличить емкость первых изоляторов от провода, вследствие чего на этот изолятор падает мень­ шее напряжение. Одновременно защитная арматура за­ щищает изоляторы в длинных гирляндах от воздействия каскадирующих разрядов при атмосферных и коммута­ ционных перенапряжениях.

Расчет и конструирование защитной арматуры явля­ ются специальным разделом при проектировании элек­ трооборудования и линий электропередачи и в настоя­ щей книге не рассматриваются.

Следует отметить, что в практике эксплуатации ■в СССР в настоящее время пришли к заключению о том, что в связи с наличием высокоэффективных способов защиты линий электропередачи от атмосферных іи ком­ мутационных перенапряжений имеется возможность

74

отказаться от защитной арматуры, что уже практически осуществляется н себя оправдало.

К таким способам защиты относятся вентильные и трубчатые разрядники, грозозащитные тросы, мощные реакторы, выключатели с АПВ с временем отключения линии до сотых долей секунды и др.

ПУЭ дает рекомендации по количеству подвесных изоляторов в гирлянде для всех классов изоляции. Эти

данные приведены в табл. 3-9.

Т абли ц а 3-9

П р и м е ч а я и я: 1. Количество изоляторов в гирлянде указано для металли­ ческих и железобетонных опор, при деревянных опорах—можно уменьшить на один эле.мент.

2.В числителе дроби указано количество изоляторов для поддерживающей гирлянды, в знаменатете—для натяжной.

3.Количество изоляторов указано для районов с нормальной атмосферой.

При высоте 1 000—2 500 м над уровнем моря для ли­ ний до 150 кв и больше, 1 000—2 000 м над уровнем моря для линий 220—500 кв к указанному в табл. 3-9 количеству изоляторов прибавляется по одному изоля­ тору.

Также прибавляется к гирляндам по одному изолято­ ру на каждые 10 м высоты опоры на переходах с высо­ той опоры больше 40 м.

Кроме технических расчетов выбора гирлянд и типа подвесного изолятора для каждой гирлянды, необходимо также учитывать' методы технико-экономических расче­ тов выбора изоляции в зависимости от различных фак­ торов, как-то: надежность работы изоляции в расчетных различных режимах эксплуатации и минимум затрат при строительстве и эксплуатации [Л. 22].

Эти расчеты производятся при проектировании ВЛ и в настоящей книге не рассматриваются.

75

3-6. ВЫБОР ИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЙОНОВ С ЗАГРЯЗНЕННОЙ АТМОСФЕРОЙ

Вопросы механизма загрязнений, характеристик раз­ личных загрязнений, процесса перекрытий загрязненных изоляторов и методики выбора изоляции для районов с усиленными загрязнениями атмосферы в последние годы стали предметом исследований многочисленных

[Л. 23], НИИПТ, ОРГРЭС и др., а также зарубежных авторов. Такое большое внимание к работе изоляции в условиях загрязнения объясняется все возрастающей необходимостью строительства электростанций и линий электропередачи в различных районах при условии про­ хождения линий электропередачи большой протяженно­

каждые 100 км линий в год. Такое же положение имеет место в ФРГ и во многих других странах.

В Советском Союзе из-за загрязнений имели место перекрытия линейной изоляции: 1948 г. — 3,6% из обще­ го числа повреждений; 1949 г. — 5,5%; 1950 г. — 5,6%; 1951 г, — 8,8%; 1952 г. — 6,1%; 1967 г, — 14,2%; 1969 г,— 28,6%.

Из перечисленных повреждений наибольшее количе­ ство произошло из-за загрязнения изоляторов морской солью и химическими уносами предприятий.

Виды загрязнений весьма разнообразны и зависят от источника загрязнения; так, в промышленных районах преобладают газовые уносы заводов: металлургических, химических, коксохимических и др., уносыпылевые: то­ почные, цементные и др.; солевые отложения морей и солончаков. При сухих пылевых отложениях изоляторы могут самоочищаться .ветром, такая же самоочистка не­ которых отложений может производиться и сильным дождем. При увлажнении же отложений (например, це­ мента, солончаковой пыли, топочных уносов и др.) тума­ ном, росой на изоляторе образуется проводящая пленка, плохо поддающаяся очистке, по такой пленке протекают

76

токи утечки, могущие вызвать перекрытие, а при дере­ вянных опорах и возгорание опор. При приложении на­ пряжения к такому изолятору, под действием тока утеч­ ки загрязненный и увлажненный слой подсушивается. Это вызывает рост напряжения на подсушенных участ­ ках и частичные перекрытия, могущие перейти в полное перекрытие.

Перекрытие изоляторов может произойти при рабо­ чем напряжении. При перенапряжениях же перекрытия может и не произойти в виду того, что загрязненный слой

увлажнениях 16—18 мг/смг. Это значит, что при очень сильном увлажнении (например, дожде), загрязненный слой начинает сползать с поверхности изолятора, вслед­ ствие чего напряжение повышается.

Это положение подтверждается и второй кривой, вы­ ражающей зависимость поверхностного сопротивления загрязненного слоя R, которая также имеет ту же тен­ денцию, что и кривая UBр.

При выборе изоляции линии, проходящей по загряз­ ненным районам, необходимо знать характеристику за­ грязнений. Руководящими указаниями [Л. 17] рекомен­ дуются минимальные удельные длины пути утечки изо­ ляции для каждого района в зависимости от степени загрязнения, которые приведены в табл. 3-10.

77

П р и м е ч а и и е. Таблица приводится в сокращенном виде.

—Некоторые авторы классифицируют районы по дру­ гим показателям. Так, Р. Т. Левшуиов н А. П. Новиков [Л. 19] предлагают определять районы в зависимости от удельных электрических сопротивлений слоя загрязнения (табл. 3-11).

Как показал эксплуатационный опыт и исследования ВЭИ [Л. 15], наиболее опасным для изоляции являются увлажненные отложения солевых уносов морей, солонча­ ков и уносов промышленных предприятий.

Электрические характеристики таких отложений при­ ведены в табл. 3-11.

Из табл. 3-12 видно, что наиболее низкое разрядное напряжение имеют солевые отложения. По адгезии к по­ верхности изоляторов различаются следующие виды за­ грязнений:

сдуваются ветром.

Промышленные уносы, химические удобрения на паш­ нях наносятся на поверхность изоляторов обычно сверху, уносы же солончаковые, песчаные — снизу. Однако боль­ шею частью уносы бывают комбинированные.

78

Борьба с загрязнениями наружной изоляции сводится

кследующим мероприятиям:

1.Строительство объектов вне загрязняемых зон или применение закрытых распредустройств. Это мероприя­ тие имеет ограниченное применение и может касаться главным обіразом аппаратной изоляции.

2.Меры, принимаемые по очистке загрязнений в экс­

плуатации. Сюда относятся обмывка изоляции под на­ пряжением или с выключением линии, обтирка изолято­ ров щетками и, наконец, смазка изоляторов различными пастами, например кремнийорганическими и др.

Т а б л и ц а 3-12

Все эти мероприятия трудоемки, дорогостоящи и не дают должного эффекта.

3.Применение изоляторов специальных конструкций

иусиление изоляции путем увеличения изоляционных расстояний.

Усиление изоляции путем увеличения количества изо­ ляторов иногда применяется как вынужденное решение, так как усложняет установку и удорожает эксплуата-

79