Какое напряжение должна выдерживать изоляция

Общие требования и принципы выполнения изоляции

Электрические изоляторы и сооружения из них представляют собой самостоятельные конструкции, используемые в РУ, на ЛЭП или в различного рода электротехнических установках, а также конструкции, входящие в состав многих электрических аппаратов. Во всех случаях изоляторы выполняют определенные функции: с их помощью осуществляется механическое крепление токоведущих частей, работающих под высоким напряжением, в некоторых случаях передают механическое движение, например, от провода к подвесному контакту коммутационного аппарата. Как элементы механического крепления изоляторы обеспечивают необходимое взаимное расположение токоведущих, заземляющих и других частей установки и тем самым требуемый уровень электрической прочности изоляции промежутков на всех участках.

Изоляторы, работающие в составе электротехнической установки, подвергаются электрическим, механическим и тепловым воздействиям, обусловленные с контактами с окружающей средой, поэтому прежде всего изоляторы должны обладать достаточной механической прочностью ко всем видам возможных эксплуатационных нагрузок. Изоляторы как самостоятельные конструкции имеют свою внутреннюю и наружную изоляцию.

В наиболее сложных условиях используется максимальная внешняя изоляция изоляторов наружной установки, поверхности которых могут загрязняться и увлажняться дождем или другими мокрыми осадками. Поэтому при проектировании внешней изоляции конструкции наружной установки необходим строгий учет атмосферных усилий в конкретно заданной области. Чтобы обеспечить высокое значение разрушающих напряжений при относительно небольших габаритах, изоляторы наружной установки выполняют с сильно развитыми поверхностями, т. е. с ребрами или юбками. От формы изолятора в сильной степени зависит интенсивность его загрязнения в условиях эксплуатации; при усложнении формы изолятора около него могут возникать завихрения в потоке воздуха и соответственно возрастать интенсивность загрязнения.

При длительном воздействии рабочего напряжения не должно быть теплового пробоя внутренней изоляции (напряжение теплового пробоя при прочих равных условиях зависит от tgd изоляции, характеризующего диэлектрические потери).

Изоляторы и изоляционные конструкции должны выдерживать без пробоя или перекрытия возможные в эксплуатации грозовые и внутренние перенапряжения. А ГОСТе 15161-76 указывается, что пробивное напряжение внутренней изоляции изоляторов должно быть больше испытательного напряжения промышленной частоты для внешней изоляции в сухом состоянии не менее, чем в 1,2 раза для изоляторов с внутренней жидкой или бумажно-масляной изоляцией и не менее, чем в 1,6 раза для остальных изоляторов.

Требования к электрической прочности внешней изоляции изоляторов наружной установки по отношению в рабочему напряжению в условиях загрязнения и увлажнения определяется нормами на удельные, т. е. отнесенные к 1 кВ наибольшего рабочего напряжения., длины пути утечки по поверхности изолятора. Эти нормы, устанавливает ГОСТ 9920-75 приведенные в таблице (4.3.1)

Таблица 4.3.1 Длины пути утечки по поверхности изолятора

Категория аппарата	Удельная длина пути утечки, м / МВ (не менее), изоляции аппарата, установленного в системах
с заземленной нейтралью	с изолированной нейтралью
А
Б	22,5
В

Удельные длины пути утечки для изоляторов сетей с изолированной нейтралью должны быть выше, чем для сетей с заземленной нейтралью, так как в сетях с изолированной нейтралью возможна работа (длительная) с замыканием одной фазы на землю, когда на изоляцию «здоровых» фаз действует линейное напряжение.

Требования к длительной электрической прочности внутренней изоляции изоляторов определяется наибольшим рабочим напряжением и необходимым сроком службы изолятора.

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны быть негигроскопичны и не должны изменять своих свойств под действием различных метеорологических факторов, так как при этом могут возникать частичные электрические дуги. Всем указанным выше требованиям в наибольшей степени соответствует глазурованный электротехнический фарфор и стекло, а также некоторые пластмассы.

Источник

номинальное напряжение изоляции

3.20 номинальное напряжение изоляции (rated insulation voltage): Значение действующего выдерживаемого напряжения, указанное изготовителем для оборудования или его части, характеризующее указанную (долгосрочную) прочность его изоляции.

[Определение 1.3.9.1 МЭК 60664-1].

Примечание — Номинальное напряжение изоляции не обязательно равно номинальному напряжению оборудования, которое прежде всего связано с функциональными характеристиками.

3.13 номинальное напряжение изоляции (rated insulation voltage), U_Нм (U_Nm): Напряжение при номинальной частоте, прикладываемое между выводом обмотки и какой-либо другой цепью или проводящей частью, находящейся вне обмотки.

Смотри также родственные термины:

4.1.2. Номинальное напряжение изоляции (цепи НКУ)

Номинальное напряжение изоляции (U_i) цепи НКУ есть значение напряжения, которое характеризует конструкцию НКУ и в соответствии с которым проводят испытания диэлектрических свойств, проверяют зазоры и расстояния путей утечки.

Максимальное номинальное рабочее напряжение любой цепи НКУ не должно превышать его номинального напряжения изоляции. Предлагается, что рабочее напряжение любой цепи НКУ не должно даже временно превышать 110 % номинального напряжения изоляции этой цепи.

1. Стандартные значения номинального напряжения изоляции главных цепей находятся в стадии рассмотрения.

2. Для однофазных цепей с изолированной нейтралью и заземленными открытыми токопроводящими частями (IT) (см. ГОСТ 30331.2-95 (здесь и далее).

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Полезное

Смотреть что такое «номинальное напряжение изоляции» в других словарях:

номинальное напряжение изоляции — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN nominal insulation voltage … Справочник технического переводчика

номинальное напряжение изоляции — vardinė izoliacijos atsparumo įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklio gamintojo nustatyta arba nurodyta įtampa, apibūdinanti norminę jo izoliacijos atsparumo gebą. atitikmenys: angl. rated insulation voltage… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

номинальное напряжение изоляции цепи НКУ — Номинальное напряжение изоляции (Uc) цепи НКУ есть значение напряжения, которое характеризует конструкцию НКУ и в соответствии с которым проводят испытания диэлектрических свойств, проверяют зазоры и длины путей утечки. Максимальное номинальное… … Справочник технического переводчика

номинальное напряжение изоляции (аппарата), Ui — Значение напряжения, по которому определяют испытательное напряжение при испытании изоляционных свойств, расстояние утечки и воздушные зазоры. Максимальное значение номинального рабочего напряжения не должно превышать наибольшего значения… … Справочник технического переводчика

номинальное напряжение изоляции (соединительного устройства) — напряжение по изоляции Напряжение, определяемое изготовителем для данного соединителя и его составных частей, с которыми соотносятся испытания на электрическую прочность изоляции, воздушные зазоры и расстояния утечки. [ГОСТ Р 51323.1 99]… … Справочник технического переводчика

Номинальное напряжение изоляции (цепи НКУ) — 4.1.2. Номинальное напряжение изоляции (цепи НКУ) Номинальное напряжение изоляции (Ui) цепи НКУ есть значение напряжения, которое характеризует конструкцию НКУ и в соответствии с которым проводят испытания диэлектрических свойств, проверяют… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

номинальное напряжение — 3.17 номинальное напряжение (rated voltage): Напряжение, установленное для выключателя изготовителем. Источник: ГОСТ Р 51324.1 2005: Выкл … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

номинальное напряжение прочности изоляции — vardinė izoliacijos atsparumo įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklio gamintojo nustatyta arba nurodyta įtampa, apibūdinanti norminę jo izoliacijos atsparumo gebą. atitikmenys: angl. rated insulation voltage… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

номинальное напряжение распределительной системы — 3.104 номинальное напряжение распределительной системы (nominal voltage of the distribution system) Un: Напряжение, указанное в обозначении распределительной системы электроснабжения или оборудования, к которому относятся их установленные рабочие … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Номинальное напряжение — У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение. Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону (Россия). Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для друг … Википедия

Источник

Понятие напряжения изоляции
модулей АСУ ТП

Рассмотрим методы описания качества изоляции. В зарубежной литературе обычно используют три стандарта, UL1577, VDE0884 и IEC61010-01, но не всегда даются на них ссылки. Поэтому понятие «напряжение изоляции» трактуется в отечественных описаниях зарубежных приборов неоднозначно. Используются термины «Isolation voltage» — «напряжение изоляции»; «Operating isolation voltage», «Rated isolation voltage», «Working isolation voltage»- рабочее напряжение изоляции»; «Permissible overvoltage» — «допустимое перенапряжение».

Главное различие состоит в том, что в одних случаях имеется в виду напряжение, которое может быть приложено к изоляции неограниченно долго (рабочее напряжение изоляции), в других случаях речь идет об испытательном напряжении, которое прикладывается к образцу в течение от нескольких микросекунд до 1 мин. Испытательное напряжение может в 10 раз превышать рабочее и предназначено для ускоренных испытаний в процессе производства. Ускоренные испытания стали возможны благодаря тому, что напряжение, при котором наступает пробой, зависит от длительности тестового импульса. Испытательное напряжение может быть постоянным (Vdc), переменным с частотой 50 или 60 Гц (указывают среднеквадратическое значение Vrms или пиковое Vpeak), или импульсным (тоже Vpeak). Обычно рядом со значением испытательного напряжения указывают длительность его приложения к образцу.

Тестирование изоляции по стандарту безопасности UL1577 (DVWT тест) состоит в оценке электрической прочности изоляции и выполняется с помощью испытательного напряжения с частотой 50 или 60 Гц и действующим значением обычно 2500 или 3000 В. Напряжение повышают плавно от нуля до достижения указанной величины и выдерживают это значение в течение 60 сек. Для испытаний берут 24 образца, из которых 6 шт. испытывают в первоначально полученном виде, следующие 6 шт. — после прогрева изоляции в течение 7 часов при максимальной рабочей температуре, следующие 6 шт. предварительно выдерживаются в течение 24 часов при температуре 32±2°С и относительной влажности 85%, и последние 6 шт. — при температуре 0±2°С в течение 7 часов. Испытания считают успешными, если пробоя диэлектрика не наблюдается. Стандарт допускает проводить ускоренные испытания при напряжении, увеличенном на 20%, и продолжительности тестирования, пониженной до 1 сек.

Стандарт безопасности VDE0884 устанавливает методику оценки максимального рабочего напряжения изоляции с помощью тестирования методом частичного разряда через диэлектрик (Partial Discharge, PD). Когда напряжение, приложенное к диэлектрику (Vpd ), превышает критическое значение, в диэлектрике начинаются предпробойные явления, которые исчезают при понижении напряжения. Считается, что это напряжение можно считать рабочим напряжением изоляции. В качестве испытательного напряжения стандарт VDE0884 использует напряжение, в 1,6 раз превышающее рабочее. При испытательном напряжении через диэлектрик может пройти заряд величиной не более 5 пКл в течение 1 сек.

Стандарт IEC61010-01 определяет общие требования электробезопасности оборудования для измерения, управления и лабораторных исследований. Такое обрудование может использоваться на высоте не более 2000 м над уровнем моря, при температуре от +5°С до +40°С, при максимальной влажности 80% при температуре 31°С, которая может линейно понижаться до 50% при 40°С. Испытания проводят температуре от 15 до 35°С, относительной влажности 75%, атмосферном давлении от 75 до 106 кПа, без росы, дождя, тумана и пр. Испытательное напряжение зависит от времени его приложения. Таблица 2 показывает связь между рабочим и испытательным напряжением при степени загрязнения II.

Таблица 2. Зависимость между рабочим и тестовым напряжением

Источник

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

В зависимости от условий работы изоляция подразделяется на внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся воздушные промежутки а также изоляция соприкасающаяся с воздухом. При этом электрическая прочность изоляции зависит от температуры, давления и влажности. К внутренней относится изоляция не подверженная воздействию внешних условий.

По агрегатному состоянию изоляция может быть газообразной, жидкой и твердой. Газообразная и жидкая изоляция обладает самовосстанавливающимися свойствами, т.е. после пробоя электрическая прочность газообразной и жидкой изоляции восстанавливается при снятии напряжения.

Изоляция электрооборудования, предназначенного для работы в электрических сетях, подразделяется на классы напряжения. Классом напряжения называется номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которых предназначено оборудование. Для каждого класса напряжения установлено наибольшее рабочее напряжение (на 10–15 % выше номинального), которое изоляция должна выдерживать длительное время. Класс напряжения характеризуется уровнем изоляции, под которым понимают совокупность испытательных напряжений согласно ГОСТ или ТУ.

Требования, предъявляемые к изоляции электрооборудования.

При изготовлении изоляции необходимо обеспечить:

1) требуемые электрические параметры оборудования: рабочее напряжения, емкость, индуктивность, активное сопротивление, диэлектрические потери;

2) срок службы при рабочем напряжении и допустимой температуре;

3) достаточную электрическую прочность при воздействии перенапряжений;

4) механическую прочность с учетом возможных вибраций, ударных нагрузок при к.з. и других режимах работы;

7)допустимые (минимальные) размеры и массу;

8) технологичность изготовления;

9) простоту ремонта и безопасность обслуживания;

10) экологическую безопасность;

11) стойкость к внешним воздействиям окружающей среды.

Выполнение всех требований осуществляется на основании технико-экономических расчетов, направленных на минимизацию затрат

.

где З – ежегодные (приведенные) затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности;

И – эксплуатационные издержки;

М(У) – математическое ожидание годового ущерба.

Основные факторы, воздействующие на изоляцию в процессе эксплуатации.

Факторы, воздействующие на изоляцию. В процессе эксплуатации изоляция подвергается следующим воздействиям:

1) электрическому: рабочие напряжения при нормальных условиях эксплуатации, внутренние и внешние перенапряжения;

2) тепловому: при нормальной рабочей температуре и перегреве в аварийных и форсированных режимах;

3) воздействию окружающей среды: влажность, температура, загрязнение;

4) механическим воздействиям всех видов в любых условиях;

5) воздействию агрессивных агентов окружающей среды или компонентов, образующихся в изоляции;

6) воздействию живых организмов.

Газ как изолирующая среда

Газы, как изолирующая среда, широко применяются на воздушных линиях, в РУ и другой электрической аппаратуре. В качестве изолирующих газов используется воздух, элегаз ( ), азот, смесь элегаза с азотом и др.

Достоинства газовой изоляции – это относительно низкая стоимость, относительно высокая электрическая прочность, свойство «самовосстановления», хорошая теплопроводность.

Воздух. При нормальных атмосферных условиях (давление = 100 кПа, температура = 293 К, плотность ) и в однородном электрическом поле электрическая прочность воздуха составляет . Такое значение характерно для расстояния между электродами менее 1 м. При расстояниях прочность составляет около , а при расстоянии 10 м и выше – . Снижение электрической прочности воздуха при больших расстояниях объясняется стримерной теорией развития разряда (см. п. 1.6). На величину электрической прочности воздуха оказывают влияние температура, давление (плотность) и влажность.

Электрическое оборудование обычно проектируется для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря при темепературе и . При увеличении высоты на 100 м и увеличении температуры на прочность воздуха снижается на 1 %. Увеличение абсолютной влажности в два раза снижает прочность на 6–8 %. Эти данные характерны для расстояния между токоведущими частями до 1 м. При увеличении расстояния влияние атмосферных условий снижается.

Главным недостатком воздуха является то, что под воздействием на него короны образуется озон и окись азота, что в свою очередь приводит к старению твердой изоляции и коррозии.

В настоящее время для изготовления газовой изоляции используются следующие газы: элегаз, азот, смесь элегаза с азотом и некоторые фторуглероды. Многие из этих газов имеют электрическую прочность выше, чем у воздуха. Недостатком многих изоляционных газов является токсичность, высокая температура сжижения, способность выделять углерод, который, оседая на поверхности твердой изоляции, увеличивает ее проводимость.

Элегаз. В новых высоковольтных коммутационных аппаратах элегаз применяется в качестве изолирующей и дугогасящей среды. Коммутационная способность и диэлектрические свойства коммутационной аппаратов зависят от плотности элегаза, которая постоянно должна контролироваться. Утечки через уплотнения или корпус должны автоматически определяться приборами. Нормальное рабочее давление (давление заполнения при 20°С) для этих коммутационных аппаратов от 0,45 до 0,7 МПа в минимальном температурном диапазоне от –40°С до –25°С. Элегаз не токсичен, не подвержен загрязнению или увлажнению, не огнеопасен и не имеет озоноразрушающего эффекта. Однако, он сохраняется в атмосфере более 3200 лет и имеет парниковый потенциал в 22000 раз больше, чем потенциал углекислого газа. Несмотря на то, что доля элегаза в образовании парникового эффекта сравнительно мала (около 0,2 %), он включен в список парниковых газов из-за широкого использования в электроэнергетике.

Лавина электронов.

После появления у катода хотя бы одного свободного электрона, он под действием электрического поля приобретает энергию, достаточную для выбивания другого свободного электрона. В результате появляется новый свободный электрон, который может вызвать следующий акт ионизации. Такой непрерывно нарастающий поток электронов называется лавиной электронов.

На участке (рис. 1.2) приращение свободных электронов будет равно

, (1.5)

где – число свободных электронов, образовавшихся на участке , при наличии одного начального свободного электрона.

В однородном электрическом поле

; ;

. (1.6)

Рис.1.2 – Определение числа электронов в лавине

Образовавшиеся в процессе ионизации свободные ионы, как отмечалось выше, в силу меньшей подвижности будут сконцентрированы между катодом и фронтом лавины, что приводит к увеличению напряженности электрического поля у катода и увеличению интенсивности ионизации.

Для возникновения самостоятельного разряда (лавины электронов) необходимо, чтобы в результате развившейся первоначальной лавины возник хотя бы один вторичный свободный электрон, способный вызвать новую лавину. В этом случае условие развития разряда в общем виде

, (1.7)

где – коэффициент вторичной ионизации, который представляет собой число вторичных электронов, отнесенное к одному акту ионизации в лавине; – расстояние между электродами.

. (1.8)

Для воздуха при атмосферном и более высоком давлении условием возникновения самостоятельного разряда будет , при пониженных давлениях .

8. Условие самостоятельного разряда.

Если соблюдается условие самостоятельного разряда , то число электронных лавин растет. При этом последующая лавина развивается еще до того, как положительные ионы предыдущей лавины успевают достичь катода. В таком случае лавины распространяются по всему промежутку , и газ в промежутке приходит в состояние плазмы. Наступает искровой или дуговой разряд.

Значение пробивного напряжения можно получить из условия самостоятельности разряда (1.8), подставив (1.3) и приняв, что напряженность в момент пробоя равна

. (1.9)

Тогда из (1.9) при записи

. (1.10)

Выражение (1.10) является математическим выражением экспериментального закона Пашена, из которого следует, что пробивные напряжения в однородном поле при являются функцией произведения давления и расстояния между электродами

. (1.11)

Кривая имеет минимум (рис. 1.3). Для воздуха В при .

При и увеличении плотности газа от значения, соответствующего минимуму кривой, электрическая прочность промежутка возрастает, т.к. уменьшается длина свободного пробега, увеличивается число столкновений и уменьшается вероятность ионизации. При уменьшении плотности относительно минимума возрастает за счет эффекта снижения числа столкновений. В связи с этим в изоляционных конструкциях используется газ под высоким давлением или под малым (вакуум).

Экспериментальная зависимость при высоких и низких давлениях лежит несколько ниже теоретической (на рис. 1.3 показана штриховой линией). Это объясняется при больших давлениях влиянием микровыступов, а при низких – автоэлектронной эмиссией.

Рис.1.3 – Зависимость для воздуха

Для практических расчетов пробивного напряжения можно использовать более простое выражение , (1.12)

где , – постоянные, зависящие от рода газа (для воздуха и ); – относительная плотность воздуха , (1.13)

где и соответствуют нормальным атмосферным условиям ( = 1,013·10 5 Па или 760 мм рт. ст., и = 20ºС).

Для см и нормальных условиях . При увеличении см . При м .

Дуговой разряд.

Дуговой разряд – это самостоятельный разряд в газе, характеризующийся высокой температурой
(6000–12000°С) и большой плотностью тока. Дуговой разряд возникает между контактами коммутационной аппаратуры, в разрядниках, между проводами ЛЭП.

Канал дуги разделяют на 3 участка (рис. 1.9): 1 – катодный; 2 – столб дуги; 3 – анодный. Длина катодного участка 1 около 10 -4 см, катодное падение напряжения составляет 10–20 В, напряженность поля 102 –10 3 кВ/см.

Рис. 1.9 – Распределение напряжения в канале дуги

Все это обуславливает мощную эмиссию электронов с поверхности катода. Длина анодного участка 3 чуть выше 10 -4 см, анодное падение напряжения – 2–6 В. Падение напряжения в столбе дуги 2 равномерно, напряженность поля 15–30 В/см. Такая напряженность придает электронам ускорение и в канале создается высокая температура, которая приводит к интенсивной термической ионизации. Длина столба может достигать десятка метров. Он представляет собой плазму с высокой электропроводностью.

Напряжение дуги: . У длинной дуги , у короткой .

На переменном токе дуга будет возникать тогда, когда напряжение между электродами больше электрической прочности промежутка. Поэтому при переменном напряжении имеет место бестоковая пауза (рис. 1.10), в течение которой создаются благоприятные условия для гашения дуги. Для того, чтобы дуга погасла (не загорелась вновь) при прохождении тока через нулевое значение, необходимо, чтобы электрическая прочность промежутка восстанавливалась быстрее, чем скорость нарастания напряжения.

Пробивное напряжение дугового промежутка определяется в основном прочностью катодного участка и столба дуги: . Значение зависит от тока дуги и составляет 250–300 В при и 5–20 В при больших токах.

Процесс восстановления электрической прочности дугового промежутка зависит от скорости рекомбинации и диффузии зарядов плазмы, а также от ослабления термической ионизации. Последний процесс в значительной степени зависит от тока дуги.

Для ускорения гашения дуги применяют: 1) интенсивное охлаждение (дутье); 2) разбиение дуги на ряд коротких дуг; 3) уменьшение тока дуги до критического значения. Критическая длина дуги – для активных цепей; – для реактивных цепей. Из приведенных формул следует, что критическая длина дуги в сетях, например, 35 кВ достигает 7–20 м, а в сетях 110 кВ – 20–60 м.

Выбор изоляторов.

Выбор изоляторов закрытых установок. Условия работы изоляции ЗРУ более благоприятные, т.к. изоляция менее подвержена воздействию различных атмосферных условий. Кроме того, абсолютные значения внутренних и атмосферных перенапряжений в сетях до 20 кВ значительно меньше, чем в сетях 35 кВ и выше. Поэтому запас электрической прочности изоляторов на напряжение до 20 кВ достаточно высок.

Однако в диапазоне генераторных напряжений значения токов короткого замыкания могут достигать десятков и сотен тысяч ампер. Поэтому опорные и проходные изоляторы ЗРУ, выбранные по номинальным значениям напряжения и тока, обязательно должны проверяться на динамическую стойкость при коротких замыканиях.

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 надежной работы выбор типа и количества изоляторов в гирлянде необходимо 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 сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра Ко II категории относятся районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы, где применяются химические удобрения и гербициды, промышленные города. Территория вблизи промышленных 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 различных производств определяется руководящими указаниями по выбору изоляции. Если имеет место наложение зон загрязнения от двух источников, то степень загрязнения определяется по источнику, создающему наибольшее загрязнение.

Для конкретных климатических условий с учетом степени загрязнения атмосферы электрическая прочность гирлянды будет обеспечена, если

, (2.5)

где – число изоляторов в гирлянде; – длина пути утечки одного изолятора.

Количество изоляторов в гирлянде

. (2.6)

Значения приведены в таблице

Таблица 2.1 – Значения

	1,5	2,0 – 2,3	2,3 – 2,7	2,7 – 3,2	3,2 – 3,5
	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4

Для обеспечения надежной работы гирлянд под дождем при воздействии внутренних перенапряжений, количество элементов в гирлянде должно удовлетворять условию

, (2.7)

где и – соответственно расчетное мокроразрядная напряженность и строительная высота принятого изолятора; – расчетная кратность внутренних перенапряжений. Значения принимаются 3 для ЛЭП 110–220 кВ; 2,7 – 330 кВ; 2,5 – 500 кВ. .

В процессе эксплуатации возможны повреждения отдельных элементов, поэтому правила устройства электроустановок (ПУЭ) рекомендуют увеличить количество изоляторов, определенных расчетным 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 таблице 2.2.

Количество подвесных изоляторов в натяжных гирляндах увеличивается на один по сравнению с рекомендуемым для поддерживающих гирлянд. На переходных опорах высотой более 40 м количество 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 высоте более 1000 м над уровнем моря, количество элементов в гирлянде увеличивается на один.

Таблица 2.2 – Количество элементов наиболее распространенных
типов изоляторов в гирлянде

Тип изолятора	Количество изоляторов, шт. при напряжении ЛЭП, кВ
ПФ6-А	–
ПФ6-Б
ПФ6-В
ПФ16-А
ПФ20-А	–
П-8,5
П-11
ПФЕ-11
ПС6-А
ПС-11
ПС12-А
ПС16-А
ПС16-Б
ПС22-А	–
ПС30-А	–
ПС30-Б	–

Количество изоляторов на ВЛ, проходящих в местах с сильным загрязнением атмосферы, должно выбираться с учетом местных условий. При этом для районов IV–VI следует рассматривать возможность 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 требования, так как повреждение изоляции ОРУ может привести к тяжелым авариям и повреждению дорогостоящего оборудования. Поэтому для оборудования предназначенного для установки в ОРУ, значение эффективной длины утечки устанавливаются в зависимости от категории исполнения А, Б или В. Оборудование категории А предназначено для районов со степенью загрязнения I – II. Оборудование категории Б имеет усиленное исполнение и предназначено для районов III – IV категории. При степени загрязнения 6 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 для категорий оборудования

Категория электрооборудования
с заземленной нейтралью	с изолированной нейтралью
А	1,50	1,7
Б	2,25	2,6
В	3,10	3,5

Для увеличения разрядных напряжений в условиях загрязненной атмосферы применяют изоляторы с поверхностью, покрытой полупроводниковой глазурью или водоотталкивающей смазкой. В условиях эксплуатации применяется также периодическая обмывка изоляции.

Коэффициент запаса механической прочности принятых изоляторов согласно ПУЭ должен составлять: для ВЛ в нормальном режиме – 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.

Вакуумная изоляция.

К вакуумной относится газовая изоляция, находящаяся под давлением 0,01–0,2 кПа (для сравнения атмосферное давление составляет 100 кПа). Глубокий вакуум возникает при . Характерной особенностью вакуумной изоляции является высокая электрическая прочность ( при ), хорошие дугогасящие свойства, низкая теплопроводность.

Механизм пробоя вакуума в основном объясняется автоэлектронной и вторичной эмиссией. При локальных нагревах электродов могут образовываться газо- или парообразные выбросы с их поверхности. Пробивные напряжения зависят от чистоты поверхности, формы поля, числа разрядов и др. факторов. В силу этого имеет большой разброс. Для увеличения вакуумной изоляции применяют тренировку (выдержка под напряжением).

Недостатки вакуумной изоляции: 1) сложность получения глубокого вакуума; 2) обработки токоведущих частей; 3) осуществления привода подвижных частей электрооборудования.

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

Жидкая изоляция.

Жидкая изоляция как и газовая обладает самовосстанавливающимися свойствами и хорошими теплопроводящими свойствами. Кроме того, некоторые жидкие диэлектрики обладают и дугогасящими свойствами.

В качестве жидких диэлектриков в настоящее время используются различные нефтяные масла, а также синтетические, кремнийорганические и фторорганические жидкости.

Электрические разряды в жидких диэлектриках могут иметь электрический, тепловой или электрохимический характер или их сочетание. На электрическую прочность жидких диэлектриков значительное влияние оказывают различные примеси: вода, газы, волокнистые материалы, а также однородность поля и температура.

Бумажно-масляная изоляция.

Бумажно-масляная изоляция (БМИ) является неоднородным слоистым диэлектриком, представляющим собой слон бумаги, пропитанной минеральным маслом, и масляные прослойки, заполняющие зазоры между слоями бумаги. В конструкциях с бумажно-масляной изоляцией применяется два варианта исполнения изоляционного слоя, накладываемого на изолируемую деталь: 1) листовой, когда слой изоляции выполняется путем намотки сплошных, по длине детали, листов бумаги, и 2) ленточный, когда слой изоляции образуется намоткой на деталь по спирали бумажных лент или полос.

-электрическая прочность E = 100-250 кВ/см (что выше, чем отдельно бумага и масло),

— рабочая температура tраб до 90 °С .

Технология производства БМИ включает следующие операции:

намотку, сушку под вакуумом для удаления влаги и газов, пропитку дегазированным маслом.

изоляция проводов, кабелей, конденсаторов, высоковольтных выводов.

узкий диапазон рабочих температур, пожароопасность, затруднения при выполнении изоляции проводников сложной формы, необходимость защиты от воздействия влаги.

Изоляция кабелей.

Электрическими кабелями называют изолированные проводники, снабженные защитными оболочками, предохраняющими изоляцию кабеля и токоведущие проводники от механических повреждений и внешних воздействий.

Главными преимуществами кабельных линий являются:

1) более безопасные условия обслуживания;

2) возможность прокладки кабелей в земле;

3) не подвержены атмосферным воздействиям;

4) возможность передачи больших мощностей .

Для изоляции кабелей используются различные эластичные материалы:

— поливинилхлоридный пластикат (ПВХ),

-термопластичный и сшитый полиэтилен (СПЭ),

-бумажно-масляная изоляция (БМИ).

Кабели с пластмассовой изоляцией ( от 1 до 10 кВ)

С резиновой изоляцией до 35 кВ

Маслонаполненные кабели 110 кВ и выше

Газонаполненные кабели 110 кВ и выше

Грозовые перенапряжения.

— Перенапряжения ПУМ (при ударах в тросы или провода ВЛ): ток молнии, протекая через пораженный объект ,создает значительное падение напряжения и оказывает электромагнитное, тепловое механическое воздействие. Под действием таких перенапряжений, будет повреждена изоляция любого класса напряжения.

-Индуктированное перенапряжение : при ударе молнии в землю у поверхности земли создается значительная напряженность электрического поля, под действием которого на проводниках образуются индуктированные перенапряжения. Индуктированные перенапряжения могут превышать импульсную прочность изолятора ВЛ напряжением 35кВ ( 2 раза в год), а импульсную прочность ВЛ 110кВ (1 раз в 5 лет). Особенностью индуктированных перенапряжений является одновременное их возникновение на всех фазах линии электропередачи.

-набегающие волны перенапряжения: при ПУМ в ЛЭП(опру или непосредственной близости о нее) так же возникают индуктированные перенапряжения, они накладываются на перенапряжения прямого удара, увеличивают разность потенциалов на изоляции. Волна перенапряжения движется по линии к подстанции, может повредить оборудование на ней.

Сопротивление заземлителей.

Сопротивление заземлителя растеканию тока. Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растекания.

сопротивление самого заземлителя;

переходное сопротивление между заземлителем и грунтом (т. е. контактное сопротивление между поверхностью заземлителя и прилегающими к ней частицами земли);

Два первых слагаемых по сравнению с третьим малы, поэтому под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.

Защитные разрядники и ОПН.

1) трубчатые разрядники (не используются);

2) вентильные (сочетает в себе искровые, промежуточные, нелинейные элементы т.е. п/проводники);

3) ОПН-ограничитель перенапряжений нелинейный (состоит из варистора, характеристики лучше чем в вентильном разряднике);

4) длинно-искровой разрядник (применяется на ЛЭП 6-10кВ).

Изоляция электрооборудования. Классификация изоляции.

В зависимости от условий работы изоляция подразделяется на внешнюю и внутреннюю. К внешней относятся воздушные промежутки а также изоляция соприкасающаяся с воздухом. При этом электрическая прочность изоляции зависит от температуры, давления и влажности. К внутренней относится изоляция не подверженная воздействию внешних условий.

По агрегатному состоянию изоляция может быть газообразной, жидкой и твердой. Газообразная и жидкая изоляция обладает самовосстанавливающимися свойствами, т.е. после пробоя электрическая прочность газообразной и жидкой изоляции восстанавливается при снятии напряжения.

Изоляция электрооборудования, предназначенного для работы в электрических сетях, подразделяется на классы напряжения. Классом напряжения называется номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которых предназначено оборудование. Для каждого класса напряжения установлено наибольшее рабочее напряжение (на 10–15 % выше номинального), которое изоляция должна выдерживать длительное время. Класс напряжения характеризуется уровнем изоляции, под которым понимают совокупность испытательных напряжений согласно ГОСТ или ТУ.

Требования, предъявляемые к изоляции электрооборудования.

При изготовлении изоляции необходимо обеспечить:

1) требуемые электрические параметры оборудования: рабочее напряжения, емкость, индуктивность, активное сопротивление, диэлектрические потери;

2) срок службы при рабочем напряжении и допустимой температуре;

3) достаточную электрическую прочность при воздействии перенапряжений;

4) механическую прочность с учетом возможных вибраций, ударных нагрузок при к.з. и других режимах работы;

7)допустимые (минимальные) размеры и массу;

8) технологичность изготовления;

9) простоту ремонта и безопасность обслуживания;

10) экологическую безопасность;

11) стойкость к внешним воздействиям окружающей среды.

Выполнение всех требований осуществляется на основании технико-экономических расчетов, направленных на минимизацию затрат

.

где З – ежегодные (приведенные) затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности;

И – эксплуатационные издержки;

М(У) – математическое ожидание годового ущерба.

Источник