Разрядные характеристики линейных и аппаратных изоляторов

Электрическая прочность внешней изоляции линейных и аппа­ратных изоляторов существенно зависит от состояния их поверхностей и от вида воздействующего напряже­ния.

Перекрытие изолятора наружной установки может произойти и при рабочем напряжении, если его поверхности достаточно сильно загрязнены и увлажнены.

Поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются неравномерно. Кроме того, при сложной форме изолятора разряд на отдельных участках может отрываться от поверхности и развиваться по наи­кратчайшему пути в воздухе. В результате эффективно используется не вся геометрическая длина пути утечки L_У,а только ее часть. Поэтому напряжение перекрытия изоляторов, загрязненных в реальных условиях эксплуатации, пропорционально не геометрической, а эффективной длине пути утечки

(16),

где k — поправочный коэффициент, иногда называемый коэф­фициентом формы изолятора.

Для гирлянд и колонок, состоящих из п изоляторов,

(17),

где L_УИ— геометрическая длина утечки одного изолятора, входя­щего в состав гирлянды или колонки.

Коэффициент k зависит не только от формы изолятора, но и от условий его загрязнения, т. е. от скорости ветра и интенсивности мокрых осадков, от адгезионных и других свойств загрязняющих веществ. Поэтому значения k определяют экспериментальным путем. При отсутствии опытных данных k, можно приближенно оценить по эмпирическим формулам:

для изоляторов стержневого типа

(18);

для изоляторов тарельчатого типа

(19)

где Н_Ф — длина фарфорового тела изолятора стержневого типа; D — диаметр тарелки изолятора.

Эффективная длина L_ЭФпути утечки является важнейшей харак­теристикой изолятора наружной установки, определяющей его способность длительно без перекрытий выдерживать рабочее напря­жение в условиях загрязнения. В справочной литературе, однако, указываются длины L_У, которые не зависят от условий эксплуата­ции, легко и точно определяются для каждого изолятора.

Диапазоны изменения L_У у стандартных аппаратных изоляторов наружной установки приведены ниже, значения L_У для линейных подвесных изоляторов указаны в табл. 4.

При отсутствии специальных мер, при рабочем напряжении на изоляторах линий и РУ может возникать коронный разряд,

который опасен прежде всего интенсивными радиопомехами. Поэтому в случае необходимости изоляторы или аппараты, в состав которых они входят, снабжаются экранами, имеющими поверхности с доста­точно большими радиусами кривизны. Такие экраны выравнивают электрическое поле около изолятора и тем самым резко повышают напряжение появления короны.

Номинальное напряжение изолятора или аппарата, кВ	Длина пути утечки, см
	20-35
	60-120
	150-330
	350-600
	570-820
	800-1100
	1000-1500

Напряжение U_К.И. на отдельном подвесном изоляторе тарель­чатого типа, при котором на нем возникает корона, зависит от типа изолятора и лежит в пределах 28—50 кВ (табл.4), т.е. достаточно велико. Однако напряжение U_К.Г. на гирлянде из п изоляторов, соответствующее появлению короны на одном из изо­ляторов, может быть значительно меньше nU_К.И. и при некоторых условиях оказаться ниже рабочего напряжения. Объясняется это

Таблица 4

Тип изолятора	Гарантиро- ванная электромеха-ническая нагрузка, кН, не менее	Основные размеры, мм	Попра- вочный коэффи- циент k	Действу- щее на- пряжение короны, кВ	Действующая средняя мок- роразрядная напряженность ЕМР,
Н	D	LУ
Изоляторы из закаленного стекла
ПС6-А					1,0
ПС12-А					1,2
ПС16-А					—	—	—
ПС16-Б					1,2
ПС-22А					1,1
ПС30-А					1,1
ПС40-А					1,1
Фарфоровые изоляторы
ПФ6-А					1,0	—
ПФ6-Б					—	—
ПФ6-В					1,1
ПФ16-А					1,2	—
ПФ20-А					1,1	—
Изоляторы для районов с повышенным уровнем загрязнения
ПФГ-5					—	—	—
ПФГ-6					—	—	—
ПФГ-8					—	—	—
ПСГ-16А					—	—	—
ПСГ16Б					—	—	—
ПСГ-22А					—	—	—

тем, что напряжение, приложенное к гирлянде, распределяется по изоляторам неравномерно.

Для выяснения причин неравномерного распределения напряжения обратимся к схеме замещения гирлянды, показанной на рис. 19. На этой схеме С — собственная емкость изолятора, состав­ляющая для тарельчатых изоляторов 50—70 пФ; С ₁ — емкость изолятора по отношению к земле; С₂ — емкость изолятора по отношению к проводу. Значения емкостей С₁ и С₂ зависят от положения изолятора в гирлянде; в среднем С₁= 4—5 пФ, С₂ = 0,5—1,0 пФ.
Наличие емкостей С₁и С₂ и обусловливает неравномерное распределение напряжения по элементам гирлянды. Рассмотрим сначала влияние только емкостей С₁. Очевидно, вследствие ответвления тока в эти емкости токи, проходящие через собственные емкости изоляторов, а следовательно, и падения напряжения на изоляторах будут тем меньше, чем дальше от провода находится изолятор. Если теперь рассмотреть влияние только емкостей по отношению к проводу, то картина изменится: токи через емкости С и соответственно падения напряжения будут меньше на тех изоляторах, которые находятся дальше от заземленного конца гирлянды.

Рис. 19 Схема замещения гир­лянды изолято­ров.

В реальных условиях, т. е. при С₁> С₂ 0, наибольшее напряжение прикладывается к изолятору, расположенному около провода, наименьшие
напряжения — к изоляторам, находящимся в середине гирлянды, и несколько повышенные — к изоляторам у заземленного конца гирлянды. Как показывают измерения, при одиночных проводах и числе изоляторов n>6 — 10 на первый от провода изолятор приходится 20—25% напряжения, приложенного ко всей гирлянде. В таких условиях на линиях 330 кВ и более высоких классов напряжения на ближайших к проводам изоляторах гирлянд рабочее напряжение будет достаточным для появления короны. Однако на таких линиях применяются расщепленные провода, емкость изоляторов относительно которых значительно больше. Поэтому распределение напряжения вдоль гирлянды получается более равномерным, и корона при «хорошей» погоде на изоляторах отсутствует. В случае необходимости дополнительной мерой регулирования распределения напряжения по изоляторам гирлянды может служить специальная арматура в виде колец, восьмерок или овалов, укрепляемая на конце гирлянды со стороны провода. Такая арматура увеличивает емкость изоляторов по отношению к проводу, благодаря чему падение напряжения на ближайших к проводу изоляторах уменьшается. Приведенные выше рассуждения относятся к гирляндам, изоляторы которых имеют сухие и чистые поверхности, При смачивании изоляторов дождем, а также при загрязнении их проводящими осадками распределение напряжения определяется главным обра­зом проводимостями по поверхностям изоляторов и чаще всего имеет более равномерный характер.

Для линейных и аппаратных изоляторов всех типов и классов напряжения достаточно полной характеристикой электрической прочности их внешней изоляции при воздействии кратковременных перенапряжений являются значения испытательных напряжений — импульсных и промышленной частоты, прикладываемых при сухом состоянии поверхностей и под дождем.

Это, однако, не относится к гирляндам.

Тарельчатые изоляторы, из которых состав­ляют гирлянды, испытываются по одному. Значения испытательных напряжений таких изоляторов не могут характеризовать элек­трическую прочность гирлянд. Объясняется это тем, что пути развития разряда для оди­ночного изолятора и такого же изолятора в гирлянде различны.

Рис. 20. Пути разви­тия разряда по гир­лянде изоляторов.

У отдельно испытываемого изолятора раз­ряд идет целиком по его поверхности или частично по воздуху ( вба₁, рис.20). В гирлянде из п изоляторов он может развиваться либо по путям вбг, суммарная длина которых равна nl_P, либо по пути де. Длина последнего при больших n приблизительно равна длине гирлян­ды l_Г = nH, где Н — строительная высота изолятора.

В первом случае средние сухоразрядные напряженности ниже, так как значительная часть пути разряда лежит вдоль поверхности изоляторов. Опыт по­казывает, что при разряд идет по этому пути, несмотря на то, что nl_P>l_Г. При разряд развивается по пути де, а сухоразрядные напряженности достигают максимально возмож­ных значений, равных средним разрядным напряженностям воз­душного промежутка стержень — стержень.

Сухоразрядное напряжение гирлянды, измеренное при частоте 50 Гц, мало зависит от типа изолятора и определяется для гирлянд без арматуры строительной длиной гирлянды, а для гирлянд с арматурой — наименьшим расстоянием между арматурой и траверсой.

Мокроразрядные напряжения U_МР гирлянд, измеренные при частоте 50 Гц, практически линейно зависят от суммарной длины пути утечки и, следовательно, от числа изоля­торов п. Эта зависимость может быть представлена в виде

U_МР=nHE_МР (20)

где Е_мр — средняя мокроразрядная напряженность, зависящая от формы изолятора; для фарфоровых и стеклянных изоляторов она лежит в пределах 200—260 кВ/м (табл.4)

Дата добавления: 2015-07-11