- •Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения. Учеб. Пособие для студентов заочной формы образования. Казань: Казан. Гос. Энерг. Ун-т, 2012. - с.: ил.
- •1. Изоляция и перенапряжения или техника высоких напряжений
- •1.1. Применение высоких напряжений для передачи электрической энергии
- •1.2. Изоляция электрических установок
- •1.3. Перенапряжения, воздействующие на электроустановки
- •1.4. Работа изоляции в условиях длительного воздействия рабочего напряжения
- •2. Внешняя изоляция высоковольтного электрооборудования электроэнергетических систем
- •2.1. Общая характеристика внешней изоляции
- •2.2. Регулирование электрических полей во внешней изоляции
- •2.3. Диэлектрики, используемые во внешней изоляции
- •2.4. Назначение и типы изоляторов.
- •2.5. Электрофизические процессы в газах
- •2.6. Лавина электронов и условие самостоятельности разряда
- •2.7. Время разряда и вольт-секундные характеристики воздушных промежутков
- •2.8. Разряд в длинных воздушных промежутках
- •3. Разряд вдоль поверхности твердого диэлектрика
- •3.1. Механизм перекрытия изолятора в сухом состоянии
- •3.2. Механизм перекрытия изолятора при загрязненной поверхности и под дождем
- •3.3. Выбор изоляторов воздушных лэп и ру
- •4. Основные виды и электрические характеристики внутренней изоляции электроустановок
- •4.1. Общие свойства внутренней изоляции
- •4.2. Виды внутренней изоляции и материалы, используемые для их изготовления
- •4.3. Зависимость электрической прочности внутренней изоляции от длительности воздействия напряжения.
- •5. Кратковременная и длительная электрическая прочность внутренней изоляции электроустановок
- •5.1. Понятие “кратковременная электрическая прочность” внутренней изоляции и поведение изоляции при воздействии перенапряжений
- •5.2. Длительная электрическая прочность внутренней изоляции
- •5.3. Срок службы изоляции
- •5.4. Старение изоляции под воздействием частичных разрядов
- •5.5. Тепловое старение внутренней изоляции
- •5.6. Старение изоляции при механических нагрузках
- •5.7. Увлажнение как форма старения изоляции
- •5.8. Допустимые рабочие нагрузки на внутреннюю изоляцию
- •6. Система контроля и диагностика внутренней изоляции
- •6.1. Системы контроля качества изоляционных конструкций
- •6.2. Испытания изоляции повышенным напряжением
- •6.3. Испытания напряжением промышленной частоты
- •6.4. Измерения характеристик и испытания изоляции при повышенном напряжении
- •6.5. Профилактические испытания и диагностика изоляции оборудования высокого напряжения
- •7. Молния как источник грозовых перенапряжений, защита от прямых ударов молнии, молниеотводы
- •7.1. Физика разряда молнии
- •Общая характеристика молний
- •Электризация частиц и разделение зарядов в грозовых облаках
- •Процесс развития молнии
- •Основные электрические характеристики молнии
- •7.2. Принцип действия молниеотводов
- •7.13. Зона защиты двухстержневого молниеотвода
- •7.16. Крепление тросов на двухцепных металлических опорах вл 500 кВ
- •7.17. Двухцепные одностоечные опоры с двумя тросами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Защитные аппараты
- •Защитные промежутки.
- •Трубчатые разрядники.
- •Вентильные разрядники.
- •Длинно-искровые разрядники.
- •Вопросы для самопроверки:
- •Молниезащита зданий и различных сооружений
- •7.6. Молниезащита в электроэнергетических системах
- •Общее и допустимое число отключений воздушных линий.
- •Применение защитных аппаратов для защиты воздушных линий.
- •Молниезащита подстанций от прямых ударов молнии.
- •Параметры импульсов грозовых перенапряжений, набегающих на подстанцию.
- •Зависимость максимального напряжения на электрооборудовании подстанций от крутизны набегающего импульса перенапряжения и от расстояния до защитного аппарата. Интервал координации изоляции.
- •Эффективность грозозащиты подстанции
- •Особенности молниезащиты подстанций и станций различного номинального напряжения
- •Вопросы для самопроверки:
- •8. Внутренние перенапряжения
- •8.1 Общая характеристика внутренних перенапряжений
- •8.2. Коммутационные перенапряжения
- •8.3. Квазистационарные перенапряжения на линиях электропередачи в симметричных режимах
- •8.4. Феррорезонансные перенапряжения при неполнофазных режимах
- •9. Влияние режима нейтрали сети на уровень перенапряжений
- •9.1. Режимы нейтрали электрических сетей
- •9.2. Резистивное заземление нейтрали
- •10. Способы защиты от перенапряжений
- •10.1. Система защиты от перенапряжений
- •10.2. Ограничители перенапряжений
- •10.3. Выбор ограничителей перенапряжений (опн) Условия надежной защиты с помощью опн
3.2. Механизм перекрытия изолятора при загрязненной поверхности и под дождем
Наличие загрязнения в сухом состоянии не оказывает заметного влияния на разрядное напряжение, так как слой сухого загрязнения имеет высокое сопротивление. При увлажнении в слое образуется электролит, что уменьшает сопротивление слоя загрязнения и приводит к изменению распределения напряжения по поверхности изолятора, в результате чего разрядное напряжение снижается.
Перекрытие изолятора под дождем связано с образованием на его поверхности проводящей пленки воды толщиной в десятые доли мм и подсушиванием отдельных участков поверхности токами утечки,
что приводит к возникновению частичных дуг и их удлинению
П од действием приложенного к изолятору напряжения по увлажненному слою загрязнения проходит ток утечки, нагревающий его (рис. 3.4). Так как загрязнение распределено по поверхности изолятора неравномерно, плотность тока утечки неодинакова на отдельных участках изолятора из-за сложной конфигурации его поверхности, то нагревание слоя загрязнения происходит также неравномерно.
D
I
Рис. 3. 4. Ток утечки по поверхности изолятора
На тех участках изолятора, где плотность тока наибольшая, а загрязняющий слой тоньше, происходит интенсивное испарение воды, и образуются подсушенные участки с повышенным сопротивлением. Почти все напряжение, воздействующее на изоляцию, оказывается приложенным к подсушенным участкам. В результате этого подсушенные участки перекрываются искровыми каналами, называемыми частичными дугами.
Сопротивление искрового канала меньше сопротивления подсушенного участка поверхности изолятора, поэтому ток утечки возрастает. Возрастание тока утечки приводит к дальнейшему подсушиванию слоя загрязнения, следовательно, и к увеличению его сопротивления.
Процессы подсушки поверхности происходят медленно. При импульсном воздействии напряжения они могут не успеть развиться. Дождь и загрязнение практически не влияют на его разрядное напряжение при грозовых импульсах.
3.3. Выбор изоляторов воздушных лэп и ру
Поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются неравномерно. При сложной форме изолятора разряд на отдельных участках может отрываться от поверхности и развиваться по наикратчайшему пути в воздухе. Эффективно используется не вся геометрическая длина пути утечки , а только ее часть. Поэтому напряжение перекрытия изоляторов, загрязненных в реальных условиях эксплуатации пропорционально не геометрической, а эффективной длине пути утечки = /k, где k 1 - коэффициент формы (или использования поверхности) изолятора.
Для гирлянд и колонок, состоящих из изоляторов
(3.4)
коэффициент k для тарельчатых изоляторов рассчитывается по формуле
(3.5)
Для конкретной местности с определенными метеорологическими условиями, свойствами и интенсивностью загрязнения атмосферы вероятность перекрытия изолятора зависит от величины удельной длины пути утечки [см/кВ]
(3.6)
Таблица 3.1
Удельная эффективная длина пути утечки (ПУЭ, табл.1.9.1)
-
Степень загрязнения
, см/кВ (не менее) при номинальном напряжении, кВ
до 35 включительно
110 ÷ 750
1
1,9
1,6
2
2,35
2,0
3
3,0
2,5
4
3,5
3,1
Поскольку для различных районов нормируется, должно соблюдаться условие Тогда число изоляторов в гирлянде должно определяться по формуле
(3.7)
Проверка выбранного количества изоляторов производится по условиям работы гирлянд под дождем при воздействии внутренних перенапряжений по формуле
(3.8)
где - расчетная кратность внутренних перенапряжений;
- расчетная мокроразрядная напряженность (кВ/см);
Н - строительная высота изолятора (мм).
Вопросы для самоконтроля:
Каким образом внесение твердого диэлектрика в однородный разрядный промежуток снижает его электрическую прочность?
Для каких изоляционных конструкций тангенциальная составляющая напряженности электрического поля больше, чем нормальная составляющая > ?
В каком случае каналы стримеров, развивающихся вдоль поверхности диэлектрика, имеют значительно большую емкость по отношению к внутреннему электроду?
Как образуется скользящий разряд?
Как влияет на разрядное напряжение наличие загрязнения в сухом состоянии на поверхности изоляторов?
Каков механизм развития разряда вдоль поверхности увлажненного изолятора?
По какой формуле определяется число изоляторов в гирлянде ЛЭП и ОРУ?
Как производится проверка выбранного количества изоляторов по условиям работы гирлянд под дождем?
Задания на самостоятельную работу
1. Рассчитать число изоляторов ПС-12А в гирлянде ВЛ 110 кВ при степени загрязнения атмосферы, характеризующейся = 2,0 см/кВ.
2. Рассчитать число изоляторов ПС-16 в гирлянде ВЛ 220 кВ для 1-ой степени загрязнения.
МОДУЛЬ 2