|
|
Гирлянды изоляторов. Распределение напряжения по элементам гирляндыНа напряжение 35 кВ и выше подвесные изоляторы собираются в гирлянды (рис. 2.10, а). Шарнирное соединение элементов гир- лянды обеспечивает гибкость гирлянды, что снижает механические нагрузки на изоляторы при обрыве провода и сильном ветре, а так- же создает удобства монтажа.
Рис. 2.10. Гирлянды изоляторов: а – схема подвеса на портале; б – схема замещения гирлянды изоляторов; в – распределение напряжения по элементам гирлянды
Гирлянды подразделяются на поддерживающие и натяжные. Поддерживающие гирлянды монтируются на промежуточных опо- рах, их нагрузка определяется весом проводов и возможными осад- ками (гололедом). Для подвеса проводов концевых, угловых и ан- керных опор используются натяжные гирлянды изоляторов, кото- рые кроме веса провода и гололеда воспринимают нагрузки, опре- деляемые тяжением провода. Поэтому они располагаются почти горизонтально. При использовании проводов больших сечений при- меняются сдвоенные и строенные гирлянды. Основными электрическими характеристиками гирлянды явля- ются сухоразрядное и мокроразрядное напряжения перекрытия. Зна- чения этих напряжений зависят от типа и количества используемых изоляторов. Проведенные исследования и опыт эксплуатации показывают, что величины разрядных напряжений гирлянды не равны сумме разрядных напряжений отдельных изоляторов. Это объясняется тем, что при перекрытии гирлянды дуга может на отдельных участ- ках отрываться от поверхности изолятора. Кроме того, в процессе эксплуатации имеет место загрязнение поверхности изолятора про- дуктами уноса промышленных предприятий и пылью, что снижает величину поверхностного сопротивления и увеличивает вероят- ность перекрытия. Поэтому электрическую прочность гирлянды принято оценивать по величине эффективной длины пути утечки удельной эффективной длины утечки L эф и коэффициенту
(2.2)
где U – амплитуда линейного напряжения. Вероятность перекрытия будет тем меньше, чем больше значе- ние lэф. Значение L эф зависит от геометрических размеров изолятора H и D (см. рис. 2.7) и для внешней изоляции может быть определено по выражению
циента K лежит в пределах 1,0–1,4. lэф нормируется и приводится в таблицах для районов с различной степенью загрязнения. Для надежной работы изоляции необходимо, чтобы длина утеч- ки была
L ³ K × lэф U рабmax, (2.4)
где U раб max ду фазами. – наибольшее длительно допустимое напряжение меж- Второй отличительной особенностью работы изоляторов в гир- лянде является неравномерность распределения напряжения по от- дельным элементам гирлянды. Электрическая схема замещения гирлянды приведена на рис. 2.10, б. Здесь С – собственная емкость изолятора; С 1 – емкость изолятора относительно опоры; С 2 – емкость изолятора относительно провода. Для используемых в эксплуатации тарельчатых изоляторов значе- ния емкостей колеблются в пределах С = 30–70 пФ; С 1 С 2 = 0,5–1,0 пФ. = 4–5 пФ, Рассмотрим характер изменения напряжения по гирлянде изоля- торов для случая, когда провод имеет положительный потенциал относительно опоры. Направление токов для этого случая показано на рис. 2.10, б. Допустим, что С 1 > 0, а С 2 = 0. Тогда наибольший ток будет протекать через первый от провода изолятор (емкость С). По мере приближения к опоре токи, протекающие через изоляторы, будут уменьшаться в результате шунтирующего влияния емкостей С 1, и через последний изолятор будет протекать минимальный ток. В этом случае характер распределения по элементам гирлянды будет иметь вид кривой 1 (рис. 2.10, в). Для случая С 1 = 0 и С 2 > 0 наибольший ток будет протекать че- рез изолятор, расположенный у опоры, а наименьший – через пер- вый изолятор за счет шунтирующего влияния емкостей С 2. Поэто- му характер распределения напряжения по элементам гирлянды бу- дет иметь вид кривой 2. При С 1 > 0 и С 2 > 0 токи, протекающие через изоляторы (емко- сти С), будут определяться соотношением токов i 1 = w С 1 U 1 и i 2 = w С 2 U 2. Так как С 1 > С 2, то i 1 > i 2 и напряжение на первом от провода изоляторе будет больше, чем на последующих. При значительном количестве изоляторов (n > 6) ток, проте- кающий через n -й изолятор, может быть больше тока через n – 1-й за счет соотношения токов i 1и i 2. В этом случае напряжение на n -м изоляторе может быть больше, чем на n – 1-м, а характер распреде- ления напряжения по гирлянде будет иметь вид кривой 3. Таким образом, причиной неравномерного распределения напряжения по изоляторам является влияние емкостей С 1 и С 2. При количестве изоляторов 6 и более на первый изолятор от провода приходится 20–25 % полного фазного напряжения. Нерав- номерность распределения напряжения не снижает электрическую прочность гирлянды, однако при напряжении 154 кВ и более на первом изоляторе возможно возникновение короны. Корона увели- чивает потери энергии, вызывает коррозию металла и создает зна- чительные радиопомехи. Поэтому требуются специальные меры по выравниванию напряжения на гирлянде изоляторов. Наиболее эффективным способом выравнивания напряжения явля- ется использование защитной арматуры в виде металлических колец, овалов, восьмерок, укрепленных на обоих концах гирлянды или только на линейном конце. Арматура увеличивает емкость изоляторов отно- сительно провода, что приводит к выравниванию напряжения. Сравнительно равномерное распределение напряжения имеет место и при использовании расщепленных проводов. При дожде неравномерность распределения напряжения уменьшается за счет увеличения токов утечки по поверхности изоляторов, а при сухой погоде уменьшение неравномерности достигается за счет интенсив- ной ионизации у наиболее загруженного по напряжению изолятора. При использовании более массивных изоляторов или сдвоенных гирлянд неравномерность уменьшается за счет увеличения значения сквозного тока, протекающего через собственные емкости изолято- ров С. Защитная арматура предохраняет фарфоровую поверхность изолятора от повреждения дугой при перекрытиях, так как разряд отводится от поверхности изолятора и дуга горит на кольцах за- щитной арматуры. Разрядные характеристики гирлянд, снабженных арматурой, практически не отличаются от характеристик гирлянд без арматуры.
Выбор изоляторов Выбор изоляторов закрытых установок. Условия работы изо- ляции ЗРУ более благоприятные, т. к. изоляция менее подвержена воздействию различных атмосферных условий. Кроме того, абсо- лютные значения внутренних и атмосферных перенапряжений в сетях до 20 кВ значительно меньше, чем в сетях 35 кВ и выше. По- этому запас электрической прочности изоляторов на напряжение до 20 кВ достаточно высок. Однако в диапазоне генераторных напряжений значения токов ко- роткого замыкания могут достигать десятков и сотен тысяч ампер. Поэтому опорные и проходные изоляторы ЗРУ, выбранные по номи- нальным значениям напряжения и тока, обязательно должны прове- ряться на динамическую стойкость при коротких замыканиях (КЗ). Сущность этого расчета сводится к определению изгибающего момента, действующего на изолятор при максимальном значении ударного тока КЗ для принятого расположения шинопроводов. Иногда расчет сводят к определению критического пролета между изоляторами по каталожному значению изгибающего момента для выбранного изолятора. Подробно эти вопросы рассматриваются в курсе «Электрические станции». Выбор изоляторов наружной установки. Для обеспечения на- дежной работы выбор типа и количества изоляторов в гирлянде не- обходимо производить с учетом климатических условий и степени загрязнения атмосферы. По степени загрязнения атмосферы районы подразделяются на 6 категорий. К I категории относятся районы, имеющие наименьшую степень загрязнения атмосферы: это сель- скохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра. Ко II катего- рии относятся районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельско- хозяйственные районы, где применяются химические удобрения и гербициды, промышленные города. Территория вблизи промыш- ленных предприятий в зависимости от вида и объема производства, а также территории вблизи морей, соленых почв и озер относятся к III–VI зонам загрязнения. Размеры этих зон – минимальный защитный интервал для раз- личных производств определяется руководящими указаниями по выбору изоляции. Если имеет место наложение зон загрязнения от двух источников, то степень загрязнения определяется по источни- ку, создающему наибольшее загрязнение. Для конкретных климатических условий с учетом степени за- грязнения атмосферы электрическая прочность гирлянды будет обеспечена, если
nL 1 ³ K ×lэф U рабmax, (2.5)
где n – число изоляторов в гирлянде; L 1 – длина пути утечки одного изолятора. Количество изоляторов в гирлянде
n ³ K ×lэф U рабmax. (2.6) L 1
Таблица 2.1
Для обеспечения надежной работы гирлянд под дождем при воз- действии внутренних перенапряжений количество элементов в гир- лянде должно удовлетворять условию
E м.р H где E м.р и H – соответственно расчетная мокроразрядная напря- женность и строительная высота принятого изолятора; K р ние K р – расчетная кратность внутренних перенапряжений. Значе- принимается 3 для ЛЭП 110–220 кВ; 2,7 – для 330 кВ; 2,5 – для 500 кВ. E м.р = 2,0-2,5 кВ/см. В процессе эксплуатации возможны повреждения отдельных эле- ментов, поэтому правила устройства электроустановок (ПУЭ) реко- мендуют увеличить количество изоляторов, определенных расчет- ным путем, на один – для ВЛ 110–220 кВ и два – для 330 кВ и выше. Рекомендуемое количество элементов наиболее распространенных типов изоляторов в поддерживающих гирляндах ВЛ 110–500 кВ на металлических и железобетонных опорах при высоте до 1000 м над уровнем моря приведено в табл. 2.2. Таблица 2.2
Количество элементов наиболее распространенных типов изоляторов в гирлянде, шт.
Количество подвесных изоляторов в натяжных гирляндах увели- чивается на один по сравнению с рекомендуемым для поддержи- вающих гирлянд. На переходных опорах высотой более 40 м коли- чество изоляторов в гирлянде следует увеличивать по сравнению с принятыми для всех остальных опор этой ВЛ на один изолятор на каждые 10 м высоты опоры сверх 40 м. Для ВЛ, проходящих на вы- соте более 1000 м над уровнем моря, количество элементов в гир- лянде увеличивается на один. Количество изоляторов на ВЛ, проходящих в местах с сильным загрязнением атмосферы, должно выбираться с учетом местных ус- ловий. При этом для районов IV–VI следует рассматривать возмож- ность использования специальных изоляторов. Выбор типа и числа подвесных и опорных изоляторов для ОРУ производится аналогичным образом, как и для ВЛ. Однако следует учитывать, что к изоляции ОРУ предъявляются более высокие тре- бования, так как повреждение изоляции ОРУ может привести к тя- желым авариям и повреждению дорогостоящего оборудования. По- этому для оборудования, предназначенного для установки в ОРУ, значение эффективной длины утечки lэф устанавливается в зави- симости от категории исполнения А, Б или В (табл. 2.3). Оборудо- вание категории А предназначено для районов со степенью загряз- нения I–II. Оборудование категории Б имеет усиленное исполнение и предназначено для районов III–IV категории. При степени загряз- нения VI используется оборудование категории В. При степени загрязнения III–VI рекомендуют выносить ОРУ из зоны повышенных загрязнений, а размещение ОРУ 500–750 кВ в районах IV–VI вообще не допускается.
Таблица 2.3
Эффективная длина утечки lэф для категорий оборудования
Для увеличения разрядных напряжений в условиях загрязненной атмосферы применяют изоляторы с поверхностью, покрытой полупро- водниковой глазурью или водоотталкивающей смазкой. В условиях эксплуатации применяется также периодическая обмывка изоляции. Коэффициент запаса механической прочности принятых изоля- торов согласно ПУЭ должен составлять: для ВЛ в нормальном ре- жиме – не менее 2,7; при среднегодовой температуре, отсутствии гололеда и ветра – не менее 5,0; в аварийном режиме для ВЛ 500 кВ – не менее 2,0; а на напряжения 330 кВ и ниже – не менее 1,8.   ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
lэф = L эф U,
L эф = L K. (2.3)
Коэффициент K зависит от отношения L H. Значение коэффи-
Значения K = f (L H) приведены в табл. 2.1.
Значения K = f (L H)
n ³ K р × U раб max, (2.7)