Выбор основных изоляционных промежутков ЛЭП и РУ

Воздушные промежутки являются естественной изоляцией ВЛ и РУ. Напряжение пробоя воздушных промежутков зависит от мно- гих факторов: климатических условий, однородности поля, конст- рукции опор и расположения проводов. В установках 330 кВ и вы- ше напряжения пробоя зависит также от расщепления проводов, полярности и значения напряжения соседних фаз.

При выборе расстояния между токоведущими частями, между токопроводами и заземленными конструкциями необходимо учиты- вать безопасность обслуживания и экологическое влияние высокого напряжения на персонал, а также требования техники безопасности при движении транспортных средств.

Во всех случаях разрядные напряжения воздушных промежутков должны быть на 10–15 % больше, чем воздействующие напряже- ния. Кроме того, электрическая прочность промежутков должна быть скоординирована с электрической прочностью гирлянд изоля- торов при рабочих напряжениях, грозовых и внутренних перена- пряжениях.

Для ОРУ напряжением до 220 кВ за основу принимают испыта- тельные напряжения грозовых импульсов, а для ОРУ 330 кВ и выше – испытательные напряжения промышленной частоты.

По условию воздействия атмосферных перенапряжений расчет- ная величина импульсного разрядного напряжения принимается равной 50%-му разрядному напряжению гирлянды при положи- тельной полуволне.

По условиям внутренних перенапряжений разрядное напряжение воздушного промежутка должно удовлетворять условию

где K – коэффициент кратности внутренних перенапряжений;

b – коэффициент, учитывающий метеорологические условия, равный 0,89, 0,84, 0,74 соответственно для высот 500, 1000 и 2000 м над уровнем моря.

Наименьшие размеры воздушных промежутков для ВЛ и РУ, принятые на основе исследований и опыта эксплуатации, приводят- ся в ПУЭ.

Изоляционные расстояния между фазами в РУ принимаются на 10 % больше, чем между фазой и землей. При гибкой ошиновке изоляционные расстояния должны быть увеличены с учетом воз- можных сближений проводов под действием ветра и токов коротко- го замыкания.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала в тех местах, где это необходимо, расстояния должны быть увеличены на следующие величины: минимальное расстояние от токоведущих конструкций до земли на 270 см, при этом расстояние от нижней кромки диэлектрической части изолятора до земли не должно быть меньше 250 см; минимальное расстояние между токоведущими час- тями и ограждениями, зданиями и сооружениями на 200 см; мини- мальное расстояние от токоведущих частей до транспортируемого оборудования на 75 см.

Расстояние провод–земля выбирается по уровню внутренних пе- ренапряжений исходя из условия проезда транспорта высотой 4 м под ЛЭП в точке наибольшего провисания проводов, а при напря- жениях 750–1150 кВ – исходя из допустимого значения напряжен- ности поля на высоте 1,8 м (табл. 2.4).

Таблица 2.4 Допустимое значение напряженности поля на высоте 1,8 м

С точки зрения экологического влияния высоких и сверхвысоких напряжений кроме минимальных расстояний регламентируется время пребывания персонала в электрическом поле. Для этого в ОРУ и в полосе ВЛ по результатам измерений составляется карта напряжен- ности электрического поля.

Допустимая продолжительность пребывания человека в элек- трическом поле в течении суток приведена в табл. 2.5.

Таблица 2.5 Длительность пребывания в электрическом поле

Если напряженность на рабочем месте превышает 25 кВ/м или продолжительность работы превышает допустимое время, то рабо- ты должны производиться с применением средств защиты, напри- мер, экранирующей одежды.

Если кроме обслуживающего персонала рядом могут находиться местные жители, то напряженность электрического поля не должна превышать 15 кВ/м в населенных пунктах и 20 кВ/м в ненаселенной местности.

Для ВЛ сверхвысокого напряжения устанавливаются зоны влия- ния. Например, для ЛЭП 750 кВ зона влияния составляет 40 м. Вре- мя пребывания в зоне влияния не должно превышать 1,5 ч в сутки.

Для обеспечения безопасности местного населения в зоне выве- шиваются предупредительные знаки и проводится периодический инструктаж. В зоне влияния запрещается складирование материалов и горючего, установка различных металлических емкостей, строи- тельство загонов для скота.

В пролетах ВЛ расстояния между проводами сохраняются таки- ми же, как и на опорах. Расстояния между проводами и тросами в середине пролета зависят от длины пролета (табл. 2.6).

Таблица 2.6 Расстояния между проводами и тросами в середине пролета

Изоляционные конструкции, обеспечивающие изоляцию токове- дущих частей машин, аппаратов, кабелей, конденсаторов, приборов и других элементов, относятся к внутренней изоляции.

По конструктивному исполнению внутренняя изоляция может иметь различную форму и одновременно выполнять функцию кре- пежных деталей и теплоотводящей среды. По агрегатному состоя- нию внутренняя изоляция может быть газообразной, жидкой, твер- дой или комбинированной. Наиболее широкое применение получи- ли сложные изоляционные конструкции и комбинации: бумажно- масляная изоляция (БМИ), маслобарьерная изоляция (МБИ), ком- бинированная изоляция на основе слюдопластов, стеклопластов, полимеров, связующих и других материалов.

Основными достоинствами внутренней изоляции являются:

1) высокая электрическая прочность (в 5–10 раз выше, чем воз- духа), что позволяет резко сократить размеры изоляции;

3) жидкая и газообразная изоляция обеспечивает хорошие усло- вия охлаждения.

Характерными особенностями внутренней изоляции являются:

1) сложный характер зависимости электрической прочности при длительном воздействии напряжения;

2) зависимость электрической прочности от механических, теп- ловых и других внешних факторов, таких как увлажнение, загряз- нение и т. п., которые в конечном итоге приводят к старению и раз- рушению изоляции;

3) для твердой изоляции, в том числе и комбинированной, элек- трический пробой носит необратимый характер.

Все эти специфические свойства внутренней изоляции не позво- ляют определить электрическую прочность перед вводом в эксплуа- тацию, т. к. после испытания электрооборудование будет не пригод- но к эксплуатации. Поэтому электрическая прочность внутренней

изоляции оценивается косвенным путем: измерением tg d, интенсив-

ности частичных разрядов, величины сопротивления изоляции

по результатам испытания на моделях и другими методами. Учиты- вая высокую стоимость оборудования и требования к надежности электроснабжения, электрическая прочность внутренней изоляции должна быть выше прочности внешней.

Исходя из вышеизложенного можно сформулировать общие тре- бования к внутренней изоляции:

1) высокая кратковременная и длительная прочность, малые ди- электрические потери, стойкость к частичным разрядам (ЧР), отсутст- вие газовых включений;

2) хорошие тепловые свойства: теплопроводность, стойкость к теп- ловому старению, высокая допустимая рабочая температура, пожа- ро- и взрывобезопасность;

3) механические свойства: прочность конструкции, отсутствие тре- щин, расслоений и др. дефектов;

4) технологичность материала с точки зрения организации высоко- производительного процесса при изготовлении электрооборудования;

5) материал должен удовлетворять экологическим требованиям: не выделять вредных газов, хорошо перерабатываться без загрязне- ния окружающей среды;

6) материалы не должны быть дефицитными и дорогими;

7) материал должен удовлетворять специфическим требованиям для данного оборудования (высокая e, высокая рабочая температу- ра, низкий tg d и т. д.).

Всем вышеперечисленным требованиям удовлетворяют комби- национные и композиционные конструкции на основе газообраз- ных, жидких и твердых материалов органического и неорганическо- го происхождения.

Преимущества газовой изоляции: самовосстанавливаемость, стой- кость к старению, пожаробезопасность, высокое удельное сопротив-

ление r, малый tg d. Применение газов в качестве изолирующей

среды позволяет снизить массу и габариты конструкции. Для обес- печения безопасной и надежной конструкции необходимо, чтобы газы удовлетворяли следующим требованиям:

1) газы должны быть стойкими к электрическим разрядам и не выделять токсичных веществ;

2) не вступать в химические реакции с контактирующими мате- риалами;

3) обладать высокой теплопроводностью и иметь низкую темпе- ратуру сжижения, допускающую работу при высоких давлениях;

В настоящее время в качестве изоляции применяют следующие газы: воздух, элегаз, азот и смесь азота с элегазом.

Элегаз. Прочность элегаза в 2,5 раза выше электрической проч- ности воздуха. Она возрастает пропорционально давлению, однако увеличение давления ограничивается возможностью сжижения: тем- пература сжижения T сж = -45 °С при давлении P = 8 МПА.

Механизм развития разрядных процессов в элегазовой изоляции такой же, как и в воздухе. В резконеоднородных полях зависимость

имеет максимум (рис. 3.1). Максимум объясняется об-

разованием при ионизации объемного заряда вокруг электрода, ко- торый как бы увеличивает радиус его кривизны, выравнивая тем

самым поле. Снижение U пр после достижения максимума объясня-

ется частичной нейтрализацией положительного объемного заряда электронами лавин. Затем разряд переходит в стримерную стадию и напряжение пробоя уменьшается, приближаясь к начальному на- пряжению возникновения короны. Выбирая рабочее давление изо- ляционного газа, следует учитывать эту аномалию (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Зависимость пробивного напряжения от давления для элегаза

Напряжение возникновения короны и электрическая прочность элегазовой изоляции зависит от однородности поля и площади элект-

родов. Напряжение перекрытия по поверхности твердой изоляции в среде элегаза так же, как и в воздушных промежутках, ниже, чем прочность чистого элегаза. Это объясняется в основном неоднород- ностью электрического поля возле поверхности изоляции, вызван- ной наличием загрязнений, влаги и т. п.

1) необходимость хорошей герметизации конструкции;

2) необходимость высокой степени чистоты всей конструкции от пыли, влаги, металлической стружки, волокон. Наличие этих ве- ществ приводит к разложению элегаза и образованию химически активных веществ.

Применение элегаза – изоляция КРУЭ на напряжение 110–220 кВ

кабелей, трансформаторов, конденсаторов. Использование элегаза позволяет на порядок увеличить ток отключения и время отключе- ния тока коммутационными аппаратами.

Азот. Применяется как изолирующая среда трансформаторов (в качестве прослойки, изолирующей трансформаторное масло от воз- духа для исключения его увлажнения и окисления), конденсаторов, как чистый, так и в смеси с элегазом.

К вакуумной относится газовая изоляция, находящаяся под дав- лением 0,01–0,2 кПа (для сравнения атмосферное давление состав-

терной особенностью вакуумной изоляции является высокая элек-

дугогасящие свойства, низкая теплопроводность.

Механизм пробоя вакуума в основном объясняется автоэлек- тронной и вторичной эмиссией. При локальных нагревах электро- дов могут образовываться газо- или парообразные выбросы с их поверхности. Пробивные напряжения зависят от чистоты поверхно- сти, формы поля, числа разрядов и других факторов. В силу этого

ляции применяют тренировку (выдержка под напряжением).

2) сложность осуществления привода подвижных частей электро- оборудования;

Область применения вакуума: КРУ, электровакуумные приборы, высоковольтные выключатели, конденсаторы, вакуумные разрядники.

Жидкая изоляция, как и газовая, обладает самовосстанавливаю- щимися свойствами и хорошими теплопроводящими свойствами. Кроме того, некоторые жидкие диэлектрики обладают и дугогася- щими свойствами.

В качестве жидких диэлектриков в настоящее время использу- ются различные нефтяные масла, а также синтетические, кремний- органические и фторорганические жидкости.

Электрические разряды в жидких диэлектриках могут иметь элект- рический, тепловой или электрохимический характер или их соче- тание. На электрическую прочность жидких диэлектриков значитель- ное влияние оказывают различные примеси: вода, газы, волокни- стые материалы, а также однородность поля и температура.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

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...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: