РАЗДЕЛ 5

Основные свойства и электрические характеристики внешней изоляции электроустановок

5.1Атмосферный воздух как диэлектрик

5.2Назначение и типы изоляторов

5.3Изоляция воздушных линий электропередачи на опорах

5.4Распределение напряжения по гирлянде изоляторов

5.1.Атмосферный воздух как диэлектрик

Основным диэлектрическим «материалом» для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины РУ, провода ЛЭП) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей электроустановок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от величины воздействующих напряжений и от электрической прочности воздуха.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают

влияние давление Р, температура Т и абсолютная влажность воздуха γ, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях.

В качестве нормальных условий принимаются:

Т0=293 К (t0=200C);

Р0=101,3 кПа≈100 кПа (760 мм рт. ст.); γ 0 = 11 г/м3.

Электрооборудование обычного исполнения предназначено для работы на высотах до 1000 м над уровнем моря и при температуре до 400C. В связи с этим при проектировании внешней изоляции необходимо учитывать:

-подъём на каждые 100 м над уровнем моря дает снижение UР на 1%;

-увеличение температуры на каждые 30С сверх нормальной даёт снижение UР на 1%;

-уменьшение γ в два раза приводит к снижению UР на (6-8) %.

Влияние атмосферных условий на разрядные напряжения сказывается на межэлектродных расстояниях до 1 м. По мере увеличения расстояния влияние уменьшается.

5.2. Назначение и типы изоляторов

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны отвечать следующим требованиям:

-механическая прочность;

-электрическая прочность;

-негигроскопичность;

-трекингостойкость.

Механическая прочность – необходима, поскольку изоляторы, являясь элементом конструкции, несут значительную нагрузку. Изоляторы ЛЭП несут нагрузку от тяжения проводов (тонны, а иногда десятки тонн). Опорные изоляторы РУ испытывают громадные нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при коротких замыканиях.

Электрическая прочность – диэлектрики должны иметь высокую электрическую прочность, позволяющую создавать экономичные и надёжные конструкции изоляторов. Пробивное напряжение твёрдого диэлектрика в изоляторе должно быть (и всегда делается) примерно в 1,5 раза более высоким, чем напряжение перекрытия по поверхности, которым и определяется электрическая прочность изолятора.

Негигроскопичность – постоянство свойств диэлектрика под действием различных метеорологических факторов.

Трекингостойкость – устойчивость к воздействию частичных электрических дуг, под действием которых поверхность может обугливаться с образованием проводящих следов (треков), снижающих электрическую прочность изоляторов.

Всем указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют глазурованный электротехнический фарфор и стекло, а также некоторые пластмассы.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми:

-процесс изготовления полностью автоматизирован;

-прозрачность стекла позволяет легко обнаруживать дефекты и повреждения;

-при повреждении изоляции или пробое стекло рассыпается и визуально можно определить дефектный изолятор.

Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 7000С и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоёв в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие.

Полимерные изоляторы наружной установки изготавливаются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. К их достоинствам следует отнести высокую электрическую прочность и трекингостойкость.

Изоляторы для закрытых помещений в некоторых случаях изготавливаются из бакелизированной бумаги. Однако наибольшее распространение для внутренней установки получили изоляторы из фарфора и стекла, отличающиеся от изоляторов наружной установки более простой формой.

Поскольку перекрытие изоляторов происходит в результате развития разряда в воздухе вдоль поверхности, на разрядные напряжения изоляторов оказывают влияние те же факторы, что и на разрядные напряжения воздушных промежутков, то есть давление, температура, влажность воздуха и состояние поверхности. В связи с этим по существующей методике испытаний изоляторы подвергаются воздействию напряжения в сухих условиях (UСР), под дождём (мокроразрядное напряжение UМР) и при увлажненном загрязнении (влагоразрядное напряжение UВР).

Опорно-штыревые

О Н Ш - 35 - ХХХ

опорный наружной установки штыревой

Штыревые линейные изоляторы

5.3. Изоляция воздушных линий электропередачи на опорах

Провода ВЛ должны быть изолированы друг от друга и от земли. Для этого они с помощью изоляторов подвешиваются на опорах таким образом, чтобы соблюдались определенные расстояния между проводами, а также между каждым проводом и землёй. Таким образом, изоляцию линий электропередачи образуют воздушные промежутки.

В пролётах между опорами:

-провод – провод;

-провод – земля;

-провод – трос.

На опорах:

-провод – стойка опоры (оттяжка);

-изоляторы.

Опоры в отношении изоляции являются слабыми точками линии электропередачи (изоляторы загрязняются и увлажняются, что приводит к снижению их разрядных напряжений, провода ближе всего подходят к заземленным металлическим конструкциям), и ее надёжная работа во многом определяется правильным выбором числа изоляторов в гирляндах и изоляционных расстояний между проводами и опорой.

5.3.1. Выбор числа изоляторов в гирлянде

Определяющим для выбора числа изоляторов является обеспечение надёжной работы в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. Проверка выбранного количества изоляторов производится по условиям работы гирлянд под дождём при воздействии внутренних перенапряжений.