12. Особенности изоляции линии на деревянных опорах.

В лесных районах в частности в Сибири, линии до 220 кВ включительно целесообразно строить на деревянных опорах, которые на 30 - 40% дешевле металлических и железобетонных. Для предотвращения загнивания стойки, траверсы и подножники опор подвергаются пропитке креозотом. Срок службы опоры с хорошо пропитанной древесиной достигают 20 - 40 лет. Деревянные опоры обычно выполняются П - образного типа., а на напряжение 35 кВ и ниже - одностоечными.

Как показали исследования дерево является диэлектриком, изоляционные свойства которого сильно зависят от его состояния ( влажности и неравномерности ее распределения, наличия загнивания и трещин, режима увлажнения поверхности и т.д, ). Следствием этой зависимости является значительный разброс результатов измерений, выполненных на различных образцах. Минимальные разрядные напряжения древесины наблюдаются при увлажнении ее дождем. Средний разрядный градиент по дереву при воздействии полной импульсной волны оценивается для сухой древесины примерно в 600 кВ/м, для мокрой - 300 кВ/м, Эти значения относятся к отрезкам траверс длинной до 2-3 м, для стоек опор длиной 10-12 м средний разрядный градиент снижается до 180 кВ/м. При действии напряжения промышленной частоты в течении 1 сек. Величина мокроразрядного градиента может быть принята равной 110 кВмакс. Длительное воздействие значительного рабочего напряжения приводит к обугливанию и даже возгоранию древесины, и следовательно, такое воздействие недопустимо.

Распpeделение напряжения по комбинированной изоляции, образуемой гирляндой изоляторов и деревом, происходит согласно схеме на рис.(12.1) в которой гирлянда и траверса замещены эквивалентными сопротивлениями и емкостями. Поскольку емкости изоляторов и дерева невелики (соответственно  100 пФ/шт и 4 пФ/м), а активное сопротивление под дождем относительно мало (соответственно 1-10 МОм/шт и 0.2-1 МОм/шт), емкости схемы оказывают сильное влияние на распределение напряжения по комбинированной изоляции лишь при воздействии импульсных волн, при воздействии же коммутационных волн и особенно рабочего напряжения распределяется в основном акгивными сопротивлениями.

Неравномерное распределение напряжения между деревом и фарфором обусловленное соотношениями параметров схемы ( рис.12.1), приводит к каскадному характеру перекрытия комбинированной изоляции, причем первой перекрывается гирлянда. Вследствие каскадности перекрытия добавочная прочность, создаваемая древесиной в комбинированной изоляции, оказывается меньше электрической прочности самой древесины.

Импульсную прочность комбинированной изоляции фарфор - дерево рекомендуется оценивать на основе графического построения., предоставленного на рис.(12.2), где через Uíã и Uíø обозначены импульсные 50%- ные разрядные напряжения гирлянды подвесных изоляторов и штыревого изолятора.

В тех случаях, когда импульсное разрядное напряжение в основном определяется прочностью фарфоровой изоляции, добавляемое деревом минимальное импульсное; напряжение принимается равным 100 кВ/м для штыревых изоляторов и 70 кВ/м - для гирлянд подвесных изоляторов, обладающих по сравнению со штыревыми изоляторами меньшей продольной емкостью. При больших длинах дерева импульсная прочность комбинированной изоляции определяется древесиной, исходя из градиента 300 кВ/м.

Прочность комбинированной изоляции под дождем при воздействии коммутационных импульсов оценивается по формуле ( предложенной В.С. Рашкесом):

Umð.k = кUм.р.,

(12.1)

где - U_m.p. - мокроразрядное напряжение гирлянды,

_к - коэффициент импульса, определяемый по формуле :

к = 1+ 0.5 ( Ucp/Uì.p.- l ), причем Ucp  Uм.р

- коэффициент, учитывающий влияние дерева.

Для линий 35-110 кВ его можно принять равным 1.2 - 1.25. Практически расчеты длин гирлянд на деревянных опорах по условиям воздействия коммутационных и атмосферных перенапряжений показали, что при сохранении изоляционной прочности, установленной, для металлических опор, число изоляторов в гирляндах на деревянных опорах может быть уменьшено на один ( в некоторых случаях даже на два ) , по сравнению с нормативами. Этот вывод согласуется с успешной эксплуатационной практикой в сетях 35- 220 кВ. Деревянная траверса увеличивает мокроразрядное напряжение линейной изоляции на 15 - 20 %. Этого вполне достаточно, чтобы сократить количество изоляторов на один элемент.

Вследствие загрязнения гирлянд и увеличения токов утечки возникает опасность возгорания опор. 0пым показывает, что в некоторых случаях возгорание опор под действием больших токов утечки может составлять 10- 15% общего числа аварий, происходящих с деревянными опорами.

При грозовых перенапряжениях характер приложенного напряжения изменяется : на первый план выступает соотношение емкости гирлянд и траверсы. В этом случае траверса воспринимает значительно большую долю напряжения и импульсная прочность линейной изоляции существенно повышается. Для ориентировочных расчетов дополнительную импульсную прочность, создаваемую деревянной траверсой, принимают равной 100 кВ на 1 м пути разряда по этой траверсе. Например 50% - ное импульсное разрядное напряжение изоляции на опоре лилии 110 кВ будет составлять :

U50%= Ur50% + 100Lт = 500 + 100*2 = 700 кВ,

здесь U50% = 500кВ - 50%- ное импульсное разрядное напряжение гирлянды из шести изоляторов типа ПФ6 - А.

Lt = 2м- дилина участка траверсы на опорах линий 110 кВ.

Сравнение показывает что 50% - ное импульсное напряжение изоляции на деревянных опорах выше, чем на металлических или железобетонных. В рассматриваемом примере эта разница составляет около 130 кВ (50%- ное импульсное разрядное напряжение гирлянд из сети изоляторов ÏÔ6 - А. применяются на линиях 110 кВ с металлическими опорами, равно 570 кВ ). В связи с этим линии на деревянных опорах обладают лучшими грозозащитными характеристиками, чем линии на металлических и железобетонных опорах.