10 Вопрос

Классификация действующих на электрическую изоляцию нагрузок

Работа электрической изоляции проходит в условиях одновременного действия на нее электрического поля, механических напряжений, температуры, химически активных веществ и других факторов. Воздействующие на электрическую изоляцию нагрузки с течением времени не остаются постоянными. Комбинации различных воздействий на электрическую изоляцию изменяются случайным образом. Например, при отключении или включении линий электропередачи или ударе молнии резко повышаются электрические напряжения на элек­трооборудовании. В определенных климатических усло­виях механические напряжения на изоляторы резко возрастают за счет гололеда, ветра. Таким образом, в каждый момент времени комбинация нагрузок на электрическую изоляцию будет различной, что приведет к изменению срабатываний ее ресурса. Правильный учет действующих эксплуатационных нагрузок является важной практической задачей.

Все нагрузки на электрическую изоляцию подразделяются на: 1) постоянные, 2) переменные, 3) слу­чайные.

Постоянные нагрузки не изменяются в процессе экс­плуатации. Строго постоянной нагрузкой является мас­са оборудования, укрепленного на изоляторе, если в процессе эксплуатации оно не заменяется. Некоторые виды нагрузок можно условно считать постоянными. Например, рабочее напряжение, действующее на элек­трическую изоляцию, изменяется за счет падения напря­жения в линии электропередачи от тока, протекающего по проводам. Так как ток зависит от потребляемой в данный момент энергии, то он может колебаться в до­статочно широких пределах. Однако предел допускае­мого изменения падения напряжения в линии не пре­вышает 10%. Поэтому обычно считают, что рабочее напряжение не меняется. При анализе работы электро­изоляционной конструкции некоторые нагрузки, мало меняющиеся со временем, можно принимать постоян­ными.

Переменной нагрузкой называют такую нагрузку, для которой можно заранее указать ее значение, про­должительность ее действия и момент появления.

Характерной особенностью переменной нагрузки является функциональная зависимость ее от времени. Она может быть задана в виде аналитической функ­ции, таблицы или графика.

Случайной нагрузкой называют такую нагрузку, для которой значение, время действия и момент появления заранее указать нельзя и можно только с некоторой ве­роятностью утверждать, что в такой-то момент времени действие определенной нагрузки возможно. Примером случайной нагрузки может служить давление ветра, которое зависит от его скорости.

Как правило, на оборудование действуют случай­ные нагрузки, которые должны задаваться функцией их распределения в аналитической, графической или табличной форме. Так как на электрическую изоляцию действует комплекс нагрузок (электрические, механические, тепловые и т. д.), то функция распределения случайных нагрузок будет достаточно сложной. В на­стоящее время неизвестна такая универсальная функ­ция, которая охватывала бы все виды нагрузок. Ее получение требует комплексного изучения условий экс­плуатации электроизоляционных конструкций. Однако функции распределения некоторых случайных величин изучены, например функция распределения амплитуд перенапряжений.

При расчете срока службы электрической изоляции действующие случайные нагрузки заменяют либо посто­янными, либо переменными. Примером замены случай­ной величины переменной является температура окру­жающей среды. Температура окружающей среды является случайной величиной. Однако для данной местности температура окружающей среды—случайная величина, математическое ожидание которой из года в год повторяется. С небольшими отклонениями повто­ряются из года в год среднемесячные температуры от­дельных месяцев. Достаточно устойчивая повторяемость графика температур по продолжительности из года в год позволяет заменить температуру окружающей среды, являющейся случайной величиной, переменной. Учитывая, что изоляция рассчитывается на ряд лет ра­боты и, как указывалось, момент возникновения нагрузки не имеет существенного значения (важно только, чтобы данная нагрузка действовала на изоля­цию в течение определенного времени за рассматривае­мый срок), ошибкой от замены случайной величины переменной можно будет пренебречь.

Рассуждая аналогичным образом, ряд действующих случайных нагрузок можно заменить постоянными или переменными.