Лекция №6. Оқшауламаны айналып өту.

Тақырыбы: Оқшауламаны айналып өту (Перекрытие изоляции).

Жоспары:

6.1. Негізгі анықтамалар.

6.2. Разрядтық кернеу туралы статистика.

6.3. Жаңбырдың және ылғалды кір басудың әсерінен гирляндада құрғақ оқшаулатқыштар беткейіндегі разрядтың күшеюі.

6.1. Айналып өту ( перекрытием) дегеніміз екі ортаны бөліп тұратын шекарадағы «разряд», көпшілігінде бұл қатты диэлектрик пен газ ралығындағы шекара.

Айналып өту кернеуі Упер әрқашанда тесіп өтуші кернеуінен Упр аз болады. Бұл құбылыстың негізгі себептері металл электрод пен қатты диэлектрик аралығындағы газдық қосысылыстардың әсер етуі, майда су тамшыларының әсері және оқшауламаның қабырға беткейінде көлемді зарядтардың жинақталуы. Упер-уін ұлғайту үшін оқшаулытқыштарды бүдірі бар конструкцияларын қолданады.

Қатты оқшауламамен электродтар металлы аралығындағы газдық қосылыстар электр өрісінің өте үлкен кернеушілігімен сипатталады. Ол қатты диэлектрик пен ауаның шекарасындағы шарттармен анықталады (4,5 суреттер),диэлектриктің кернеулілік өрісінен көп болады. Газдық қосылыстардағы ионизация салыстырып қарағанда аз ғана кернеуде басталады, осы кезде ионизация өнімдері қабырға беткейлігіне шығып алып сол жерде жиналады, қаоған кеңістіктегі электр өрісінің кернеулілігін жоғарлатады, разрядты жеңілдетеді.

Майда сутамшыларының бар болуы тамшылардың шеткейлерінде кернеулілік өрісін ұлғайтады және олардың аралығындағы кеңістіктерінде айналып өту (тесіп өту) тудырады. Бұл тесіп өту құрғақ беткейлікпен салыстырғанда анағұрлым аз кернеу деңгейінде орын алады. Тесу кернеуін Упер жоғарылату үшін разрядтың жүріп өту жолын ұзарту мақсатында оқшауламалардың бүдірлі конструкцияларын қолданады.

Бағаналық оқшаулатқышта (1.5б-сурет) электр өрісі көпшілігінде біркелкі емес, ал бұл разряд кернеуін қосымша төмендетеді.

Өтпелі оқшаулатқыштың (1.5в сурет) тесуші кернеу бағаналық оқшаулутқыштікімен салыстырғанда бірнеше есе аз. Бұл өтпелі оқшаулутқыштағы әр-түрлі потенциалды электродтардың бір-бірінен орналасу ара қашықтығының аздығына байланысты, сонымен қатар электр өрісі кернеулігінің үлкен құрамасының бар болуы да әсерін тигізеді.

Оқшауламадағы кернеу шектеулі шамадан асып кеткенде оқшауламаның тесілуіне әкеліп соғады. Тесуші кернеудің шамасы изоляциялық материалдың қасиеттеріне, оқшаулау кеңістігіндегі электр өрісінің құрылымына және кеңістіктегі тесуші кернеудің жылдамдылығына тәуелді болады.

Оқшауламаны тесіп өту соғу ионизациясы, газ көлеміндегі фотоионизация, термоионизация, электрондардың катодтан эмиссиялануы құбылыстарына байланысты туындайды. Сұйықтарда жылу процесстері мен қоспалардың болуы маңызды орын алады.

а) б) в)

___

1.5-Сурет. Ауа құрамалары мен электр өрісі құрылымының әсері.

6.2. Сыртқы оқшауламаның разрядтау кернеуіне – ауа аракеңістігінің және оқшаулатқышқа - тұрақты метеожағдайында кездейсоқ факторлар өзінің әсерін тигізеді. Бұл факторлар разрядтың түзуімен және күшеюімен байланысты. Сондықтанда разрядтау кернеуі кездейсоқ шама болып табылады және де статикалық заңдарға бағынады.

Эксперименттердің нәтижелерден байқағанымыз сыртқы изоляцияның разрядтау кернеуінің мәндерінің бір-бірінен алшақтауы нормалды тарату заңына (Гаустың таратуларына) сәйкес келеді.

6.3. Оқшаулатқыштың кірленген және ылғанданған беткейіндегі «разряд» үшін маңызды параметрі болып оқшаулама разрядының жоғалту жолының ұзақтығы. Бұл ара қашықтық оқшауланатын деталь мен әртүрлі потенциалдың ықпалындағы металл бөлшектердің аралығындағы ең жақын ара қашықтық. Салыстырмалы түрде алып қарағанда тазща атмосферада жұмыс істеуге арналған оқшаулатқыштардың (разрядының) жерге қашу жолының ұзындығының құрылыстық биіктігіне Нс қатынасы 2,2 тең болады; кірленген атмосфералы аудандарда жұмыс істеуге арналған оқшаулатқыштар барынша дамыған беткейлікке ие, ал бұл разрядтың қашу жолының ұзындығын құрылыс биіктігі мен оқшаулатқыш диаметрі өзгермейтін кезде мүмкіндік береді.

Оқшаулатқыштың кірленген және ылғалданған беткейінде күшейетін разрядтың жүріп өту жолының ұзындығы тиімді қашу жолының ұзақтығы деп аталады және ол келесі формуламен анықталады:

Мұндағы - геометриялық қашу жолының ұзақтығы;

- тиімділік коеффиценті.

қатынасының мәні 1,4-ке дейін көбейгенде тиімділік коэффиценті

1-ден 1,2-ге дейін үлкейеді.

Әдебиеттер тізімі:

Негізгі:

1. Техника высоких напряжений: Учеб. по направлению 650900 «Электрэнергетика» и специальности «Высоковольт. Электроэнергетика и электотехника» И.М. Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова; под общ. ред. Г.С. Кучинского.-СПб.:Энергоатомиздат. С.-Петерб. отд-ние, 2003.

2. 125 вопросов и ответов по ЭТМ и ТВН: Учеб. пособие В.В. Егоров, А.А. Смирнов; Петерб. гос. ун-т путей сообщ. М-ва путей сообщ. Рос. Федерации (ПГУПС - ЛИИЖТ) СПб.: Петерб. гос. ун-т путей сообщ., 2003

Қосымша:

1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.

2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.

3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.

Бақылау сұрақтары:

1. Атмосфералық асқын кернеулік.

2. Ылғалданудің изоляция тозуына әсері.

3. Найзағайлық бұлтта зарядталған аймақтардың түзілуі.

4. Ылғалданудің изоляторлардың беттік разрядтануына әсері.

ЛЕКЦИЯ № 7 ЭКСПЛУТАЦИЯ КЕЗІНДЕГІ ОҚШАУЛАМАНЫ БАҚЫЛАУ.

Тақырыбы: Контактілік тізбектің изоляциясын бақылау

Жоспары:

1. Контактілік тізбек изоляциясының зақымдануы

2. Контактілік тізбек изоляциясының зақымдануының негізгі түрлері

3. Контактілік тізбек изоляциясын бақылаудың негізгі әдістері

4. Контактілік тізбек изоляциясының сенімділігін арттыру әдістері

5.

Темір жолды электрмен жабдықтау жүйесіндегі контактілік тізбек (немесе желі) жалғыз резервтелмейтін элемент болып табылады, сондықтан оның сенімді қызмет етуіне ең жоғарғы талпаптар қойылады.

Изоляциялау (оқшаулау) мәселесі үлкен кернеулік деңгейдегі айнымалы токпен электрлендіру кезінде туындайды. Контактілік тізбектің жарамсыздануы электрмен жабдықталған қондырғылардың істен шығуына себеп болатын барлық жағдайлардың төрттен біріне жуығын құрайды. Ал контактілік тізбектің бұлай жарамсызданудың негізгі себебі изоляторлардың зақымдануы болып табылады. Соңғы жылдардағы ВСЖД бойынша жарамсызданудың үштен бірін (35%-ін), ал кей кездері контактілік тізбектің жарамсыз болу оқиғаларының ішіндегі изоляторлардың зақымдануынан болатын жағдайлар оның барлығының жартысына дейін жеткен.

Контактілік тізбектің зақымдануын анықтайтын негізгі факторы жиі механикалық соққылармен және вибрациямен байланысты болатын олардың эксплуатациялануының ауыр жағдайлары болып табылады. Контактілік тізбекті изоляциялау аспалы тәрелкелік, өзектік фиксаторлы, консольды және демеуіш, секциялық изоляторлардың секциянирлейтін изоляторларының гирляндасынан құралады. Контактілік тізбектің түрлі элементтерінің қалыпты жағдайларда өте жоғары болатын разрядтық кернеулері «те төменгі мәндерге дейін төмендей алады. Ауадағы аралықтардың электрлік беріктігі жеткілікті жоғары болады және ол атмосферапық жағдайларға аз тәуелді болады. Ауадағы өткізгіш - демеуіш баған аралығының электрлік беріктігі 4 кВ-ампл/см шамасында болады. Қысым мен температураның өзгеруі бұл мәндердің 15..20%-ке -өзгерте алады, ал ауаның абсолюттік ылғалдылығының артуы бұл мәнді 6...8%-ға арттыруға қабілетті.

Ең көп тараған жеке тәрелкелік изоляторлардың жабынының эффективті мәнді құрғақразрядты кернеуі 70...75 кВ шамасында болады, ал таза изоляторың ылғалразрядты кернеуі шамамен 40 кВ-ты құрайды. Сонымен қатар үш изолятордан тұратын гирлянда жабынының құрғақразрядты кернеуі 50 Гц жиілікте 150 кВ (эффективті мән) шамасында және жабынының импулстік кернеуі 300 кВ-ке жуық болады. Ластаушылар (құм, сусымалы жүк бөлшектері, металдық шаң) изоляторлардың жабынының кернеуін күрт төмендетеді. Әсіресе изоляторлар материалының бүлінуіне апарып соғатын химиялық өнеркісіптердің ластаушылары үлкен қолайсыздықтар тудырады. Ылғалразрядты кернеуі 140 кВ шамасында болатын ИФС типті изоляторлар ластанған кезде өз ылғалразрядты кернеулерін 25...30 кВ-ке дейін төмендетуі мүмкін. Полимерлік изоляторлар ластаушылардың әсеріне ең тұрақты болып келеді. Олар ластаушылар мен ылғапды кері итеретін касиеттерге ие.

Контактілік тізбек изоляциясының зақымдануының негізгі түрлеріне изоляторлардың ластану салдарынан қапталуы, изоляциялық бөліктің бұлінуінен изоляцияның тесілуі, изоляторларға құстардың қонуы, өзекті изоляторлардың механикалық сынуы жатады. Бұл зақымдануларға изоляторлардың жасырын (көрінбейтін) ақаулары, атмосферада ылғалдың болуы және оның изолятордың армировкасына енуі, изоляторлардың күн сэулесінен қызуы (изоляциялардың тесілу жағдайларының 100%-ға жуығы жылдың жылы кезендерінде болады), атмосфераның түрлі химиялық заттармен ластануынан болатын беттік қапталу жатады. Эксплуатациялау тәжірибесі өзекті фарфор изолятордың сенімді жұмыс істеу мерзімі 15-20 жылдан аспайтындығын, одан кейін оны ауыстыру қажет болатындығын, әйтпесе фарфордың механикалық беріктіғінің төмендеуі изолятордың сынуына алық келетіндігін көрсетті.

Жарамсызданудың ең көбі тәрелкелік изоляторлар гирляндасында жүзеге асады. Себебі олар бәрінен де көп болады. Тәрелкелік фарфор изоляторлардың сенімділігі шыны изоляторларға карағанда төмендеу болады, себебі фарфорда көзбен қарап шығу кезінде көрінбейтін және изолятордың изоляциялық қасиеттерінің толық жоғалуына апарып соктыратын сызаттар пайда болады. Шыны изолятордағы сызаттар изолятордың етегінің үгітілуіне алып келеді де оның ақауы көзге көрініп" тұрады. Ақаулы изоляторлардың жинақталуы көптеген жабындармен қапталуға алып келеді, ол әсіресе найзағайлы мерзімдерде поедардың қозғалысын бұзады. Мұндай жағдай контактілік тізбектердің изоляцясын мерзімді түрде бақылап отыруды талап етеді.

Контактілік тізбек изоляцнясын бақылаудың негізгі әдістері

Контактілік тізбек изоляторларын оларды орнатар алдында және эксплуатация процесі кезінде бақылаудан өткізеді.

Фарфор тәрелкелік изоляторларды орнатар алдында және апаттық қорға өткізер алдында 50 кВөндірістік жиілікті кернеумен 1 минут бойына сынақтан өткізеді және мегаомметрмен 2,5 кВ кернеумен изоляцияның кедергісін өлшейді, ол 300 МОм-нан төмен болмауы тиіс. Шыны, полимерлі және өзекті фарфор изоляторлар электрлік сынаққа, изоляциянын кедергісін өлшеуге және маркалауға жіберілмейді. Изоляторларды және контактілік желінің изолирлеуші бағандарын орнатар алдында қарап шығады және ластанулардан тазалайды.

Төмендегідей ақаулары бар изоляторлар монтажға жіберілмей эксплуатация процесі кезінде ауыстырылады:

изоляторлардың барлық типтеріндегі детальдардың көзге көрінетіндей кисаюы, шеттерінде сызаттардың болуы, шеттерінің шайқалып, сырғып немесе бұралып тұруы;

• жалпы ауданы 3 см2 - дан үлкен болатын фарфордың тесілуі немесе көзге көрінетін сызаттар;

• шыны бетіндегі - сызаттар, кыртыстар, катпарлар, кесілулер, жарықшақтар, бапкымалар, көзге көрінетін ішінде газ түйіршіктерінің және бөтен қоспапардың болуы;

• полимерлі изоляторларда механикалық зақымданулар (үстінгі жағының кесілу, тесілуі, кратерлер, дақтар), қорганыш тысының немесе жабынының герметикалылыгының жойылуы, ағып өту жолының үштен бірін құрайтын токөткізгіш жолдардың іздері (тректер);

• диаметрі 12 мм-ге дейін болатын тәрелкелік изолятор өзегінің коррозиясы.

Изоляторлардың олардың нормалық бұзылу күшіне қатынасы бойынша механикалық беріктігі қорының коэффициенті орташа эксплуатациялық жүктеме кезінде 5,0-ден және ең үлкен жұмысшы жүктеме кезінде 2,7-ден төмен болмауы тиіс.

Эксплуатация процесінде контактілік тізбек изоляциясын бақылаудың негізгі түрі вагон-зертханамен бару және тексеруден өткізу кезіндегі қарау жүмыстары болып табылады.

Тәрелкелік фарфор изоляторларды диагностикалау олардың жағдайын қашықтан бақылау құрылғыларымен тепловизорлармен, («Филин» типті электронды-оптикалық дефектоскоптармен) немесе өлшегіш штангалармен жүргізіледі.

Штангамен дефектировкалау айнымалы токты контактілік тізбекке гирляндадағы әрбір изолятордың фактілік кернеуін изоляцияланған алмалы-салмалы мұнарада тікелей өлшеу арқылы жүзеге асырылады. өлшеулердің мақсаты - механикалық беріктігін жоғалтып, барлық гирлянданың тесілуіне алып келетін жеке «нөлдік» изоляторларды анықтау. Ақаулы изолятор ретінде кернеуінің төмендеу мәні 1-кестеде келтірілген мәндерге тең немесе одан да аз изолятордарды есептейді. Нөлдік изоляторлар анықталған гирляндалар тез арада ауыстырылады. Бұл технология бойынша жұмыс істеу көп еңбекті кажет етеді және персонал үшін қауіпті іс болып саналады.

80-ші жылдары пайда болған және ПУТЭКС-пен қолдануға ұсынылған «Филин» типті электрондық-оптикалық дефектоскоптар Шығыс-Сібір темір жолындағы олармен жұмыс істеуді меңгеруге ұмтылу кезінде өздерін канағаттанғысыз деңгейде көрсетті. Олармен жұмыс істеу тәуліктің тек караңғы мезгілдерінде ғана мүмкін болды, «Филинмен» гирлянданың ақауларын анықтау сенімділігі төмен болып шықты.

Изоляторлардағы кернеудің шектік рұқсат етілген төмендеу мәндері

1-кесте

Гирляндадағы изоляторлар саны	Жерге қосылған конструкциядан санағандағы изолятордағы Кернеудің төмендеуі, кВ
	1-м	2-м	3-м	4-м	5-м	6-м
3	4,0	4,0	5,0	-	-	-
4	3,0	3,0	3,0	5,0	-	-
5	2,0	2,0	2,0	2,0	3,0	-
6	1,5	1,5	1,5	2,0	2,0	3,0

Қондырғыны спектрдің инфрақызыл бөлігіндегі бақылайтын приборлар (тепловизорлар) олардың епетейсіздігіне байланысты шектеулі ғана қолданыс тапты. Мұндай прибор тек жолда жүретін вагон-зертханаларда контактілік тізбекті сынау үшін орнатылады және вагонмен аймақтарды мерзімді аралап тексеру кезінде қолданылады. Соңғы модификациялы тепловизиялық бақылау приборлары сандық болып табылады және олар әдетте компьютермен жүптасып кана жұмыс істейді.

Контактілік тізбек изоляциясын бақылау кезінде канағаттанарлық нәтижелерді УД-8 типті ультрадыбыстық бақылау приборлары көрсетеді.УД-8 приборы ең алғаш ТОО «Сигнал» (Нижний Новгород каласы) -мен жасап шыгарылды. Ол энергожүйелерде қолданылатын кернеуі 35, 110, 220 кВ болатын ауадағы ЛЭП-тегі ақаулы изоляторлары бар гирляндаларды анықау үшін қолданылады. Бұл приборды Шығыс-Сібір темір жолы алғашкылардың бірі болып контактілік тізбекте қолданды. УД-8 ұшкындық разрядтар мен қороналану орындарын, сондай-ақ газдар мен сұйықтықтардың ағып кететін жерлерін анықтауға арналған. УД-8 приборының жұмыс істеу принципі бақыланатын изоляторлардан шығатын ультрадыбыстық толқындар жиілігі 39-41 кГц диапазонында бағдарлағышы бар индикаторда сигнал шығара отырып кабылданып оператордың бас телефонына берілуіне негізделген. Ультрадыбыстық детектордың жұмысы «нөлдік» изоляторлар болған дағдайда беттік бөлшектік разрядтардың қарқындылығының жоғарылауынан гирляндадағы изоляторлардың кернеуінің арту эффектісіне негізделген. Изоляторда кернеудің артуы кезінде ультрадыбыстық фонның қаркындылығы да артады, оны прибор тіркеп отырады. Егер де изолятордың ақауы аяқталмаған тесілулер түрінде байқалатын болса, онда ультрадыбыстық диапазондағы сигналдың қарқындылығы күрт жоғарылайды. 20 кВ-тан жоғары кернеулер кезінде жоғарғы вольтты разряд 20-30 м-ге дейінгі қашықтықтан анықталады, ал УД-8 приборы жеткілікті деңгейде жеңіл және шағын болып келген.

Контактілік тізбек изоляциясының сенімділігін арттыру әдістері

Контактілік тізбек изоляциясының сенімділігін арттыру әдістері мынадай болып бөлінеді:

• полимерлік изолятордың қолданылуы мен изоляторлар санының артуынан изоляция бетінің қапталып қалуы байқалатын орындарының изоляциясын күшейту;

• изоляторларды су ағынымен қозғалмалы құрылғылар көмегімен жуу; жуудың эффективтілігі төмен болған жағдайда - қолмен тазалау немесе изоляторды ауыстыру;

• изоляциялауды қашықтан бақылай отырып, атмосфераның жоғары ластанған аймағындағы контактілік тізбектегі кернеуді уақытша төмендету;

• изоляторлардың цементті және химиялық заттармен ластанған аймақтарын гидрофобты пастапармен және жағылатын материалдармен қаптау.

Бақылау сұрақтары

1. Контактілік тізбектің изоляциясына ақаулардың қандай түрлері тән?

2. Контактілік тізбек изоляторларын орнатар алдында оларды бастапқы тексеру түрлерін атаңыз?

3. Контактілік тізбектің изоляциясын эксплуатациялық бақылау түрлерін атап шығыңыз.

Әдебиеттер тізімі:

Негізгі:

1. Изоляция установок высокого напряжения Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Москва, Энергоатомиздат.

2. Под общей редакцией проф. Д.В. Разевига. Техника высоких напряжений-М.:Энергия, 1976-480с

Қосымша:

1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.

2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.

3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.

Бақылау сұрақтары:

1. Изоляторларды бақылау әдістері.

2. Изолятор гирляндасы жағалай кернеудің таралуы.

3. Гирлянды изоляторлары бойынша кернеудің таралуы.

4. Электрлік өрістерді реттеудің әр түрлі әдістері.