Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов
Распределение напряжения
Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу. Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле (рис. 2.4). В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C0, емкости металлических частей по отношению к земле C1 и емкости по отношению к проводу C2. Порядок величин емкостей примерно таков: C0 ≈50 пФ, C1 ≈5 пФ, C2 ≈0.5 пФ.
Рис. 2.4. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды
В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 2.4,б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. На рис. 2.5 показано распределение напряжения на гирлянде из 22 изоляторов линии 500 кВ; на один изолятор приходится от 9 до 29 кВ при среднем значении 13 кВ.
Рис. 2.5. Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов
Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости. Cреди изоляторов по расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, по конструктивному исполнению различают тарельчатые, стержневые и штыревые изоляторы, а по месту установки различают линейные и станционные изоляторы. К основным характеристикам изоляторов относят номинальное напряжение, разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики. На контактной сети используются подвесные изоляторы, фиксатор-ные изоляторы, консольные изоляторы, секционирующие изоляторы, штыревые изоляторы и опорные изоляторы. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и наибольшее напряжение оказывается на изоляторе, ближайшем к проводу.
Закарюкин В.П. Техника высоких напряжений: Конспект лекций.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Изолятор — гирлянда
Изоляторы гирлянды работают на растяжение. Однако конструкция изоляторов такова, что внешняя нагрузка вызывает в диэлектрике ( фарфоре или стекле) в основном напряжения сжатия и среза. Таким образом, используется весьма высокая прочность фарфора и стекла при работе на сжатие. [2]
Замки в изоляторах промежуточных гирлянд должны быть расположены концами в сторону стойки опоры, а замки изоляторов натяжных гирлянд должны быть расположены концами вниз; входное отверстие для замка в шапке изолятора должно располагаться вверх. [3]
Распределение напряжения по изоляторам гирлянды происходит неравномерно и зависит от числа изоляторов в гирлянде. Под наибольшим напряжением оказывается первый от провода изолятор. [4]
Распределение напряжения по изоляторам гирлянды или колонки при постоянном напряжении в отличие от переменного, определяется в основном сопротивлениями утечки изоляторов, зависящими от влажности окружающего воздуха. Величина удельного поверхностного сопротивления фарфора в сухом, чистом состоянии сильно зависит от влажности воздуха, уменьшаясь при изменении относительной влажности от 0 до 90 % с 1012 до 108 ом. Соответственно с увеличением влажности растут токи утечки по поверхности изоляторов и распределение напряжения все более выравнивается. Если поверхностное сопротивление изоляторов по каким-либо причинам ( неоднородность глазури, большое переходное сопротивление между арматурой и изолятором) резко неодинаково, то можно ожидать значительной неравномерности распределения напряжения. Выравнивать распределение напряжения и тем самым предотвращать возникновение короны на перегруженных частях изолятора или на отдельных изоляторах, соединенных последовательно при постоянном напряжении, можно только путем изменения поверхностной проводимости. [5]
Распределение напряжения между изоляторами гирлянды при всех здоровых изоляторах является вполне определенным для данной конструкции. При повреждении одного из элементов картяйа распределения напряжения меняется. Сопротивление поврежденного элемента уменьшается и при полном пробое становится равным нулю. [7]
Измерение напряжения на каждом изоляторе гирлянды поочередно под рабочим напряжением с помощью измерительной штанги. При резком понижении сопротивления изоляции отдельных элементов, например гирлянды изоляторов, распределение рабочего напряжения по ним существенно искажается по сравнению с аналогичным распределением Бинормальных условиях. Отличие полученного распределения напряжения от распределения его в нормальных условиях указывает на наличие дефектных изоляторов. [8]
В эксплуатации проверяется электрическая прочность изоляторов гирлянд . Возможно также использование упрощенной штанги, определяющей только наличие нулевых изоляторов в гирлянде. [10]
Для выравнивания распределения напряжения по изоляторам гирлянды на поддерживающих и натяжных гирляндах линий электропередачи 330 кв и выше устанавливаются защитные кольца. [12]
Для определения падений напряжения на изоляторах гирлянды применяются штанги с измерительным искровым промежутком. При измерениях расстояние между электродами промежутка может изменяться с помощью шнура из изоляционного материала. На конце штанги имеется указатель расстояния, отградуированный в киловольтах. Включенный последовательно с искровым промежутком конденсатор должен выдерживать напряжение наиболее нагруженного изолятора и предназначен для предотвращения перекрытия гирлянды в случаях, когда штанга наложена на хороший изолятор, а в гирлянде имеются один или несколько поврежденных. [13]
Приспособление закрепляется на первом снизу изоляторе гирлянды , скобы подъемной части подводятся под провод с обеих сторон раскаточного ролика. Подъем провода производится вращением винта. [14]
Для измерения падения напряжения на изоляторах нижней гирлянды при треугольном расположении гирлянд одной фазы устанавливаются щупы большей длины. Штанги ШИУ хранятся и транспортируются в чехлах, а измерительные головки — в специальных чемоданах. [15]
Источник
Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов
Таблица 3.1 — Основные характеристики некоторых типов изоляторов
| Тип | Hc, мм | D, мм | lут, мм | Uсхр, кВ | Uмкр, кВ | Разрушающая сила, кН |
| растяж. | сжатие | изгиб | ||||
| Стержневые фарфоровые | ||||||
| VKL-60/7 | — | — | ||||
| ИКСУ-27.5 | — | — | 5.2 | |||
| Штыревые фарфоровые | ||||||
| ШФ-10А | — | — | ||||
| ШФ-10Г | — | — | 12.5 | |||
| Штыревые стеклянные | ||||||
| ШС-10А | — | — | ||||
| Полимерные ребристые из кремнийорганической резины | ||||||
| НСК-120/27.5 | — | — | ||||
| ФСК-70/0.9 | — | |||||
| ОСК-70/0.9 | ||||||
| Стеклопластиковый стержень, покрытый фторопластовой защитной трубкой | ||||||
| НСФт-120/1.2 | — | — | — | |||
| Тарельчатые фарфоровые | ||||||
| ПФ-70А | — | — | ||||
| ПФГ-60Б | — | — | ||||
| Тарельчатые стеклянные | ||||||
| ПС-70Д | — | — | — |
Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.
Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле (рис. 2.4). В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C0, емкости металлических частей по отношению к земле C1 и емкости по отношению к проводу C2. Порядок величин емкостей примерно таков: C0≈50 пФ, C1≈5 пФ, C2≈0.5 пФ.
Рисунок 3.1 — Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды
В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 2.4,б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. На рис. 2.5 показано распределение напряжения на гирлянде из 22 изоляторов линии 500 кВ; на один изолятор приходится от 9 до 29 кВ при среднем значении 13 кВ.
Рисунок 3.2. — Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов
Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости C2.
Источник
Распределение напряжения по гирлянде изоляторов.
Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле и кпроводу. В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C0 , емкости металлических частей по отношению к земле C1 и емкости по отношению к проводу C2. Порядок величин емкостей примерно таков: C0≈50 пФ, C1 ≈5 пФ, C2≈0.5 пФ.
Рис. 2. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды.
а – гирлянда; б – схема замещения.
В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 2.б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. С увеличением числа изоляторов в гирлянде неравномерность возрастает. Если не принять специальных мер, то на ЛЭП высокого напряжения (220 кВ и выше) часть изоляторов в гирляндах может оказаться под таким напряжением, что на них даже при рабочем напряжении и нормальных атмосферных условиях возникнет корона. Коронный разряд представляет собой разновидность тлеющего разряда при котором электрическая энергия преобразуется в тепловую и приводит к значительным потерям энергии. Кроме того корона является источником радио помех и причиной ускоренной коррозии арматуры изоляторов. Корона на изоляторе появляется при напряжении на нём около 25 – 30 кВ.
Выравниванию распределения напряжения по изоляторам гирлянды способствует применение специальной арматуры в виде экранных колец, восьмёрок и овалов, укреплённых в месте крепления линейного провода. Такая защитная арматура увеличивает ёмкости С1 и тем самым уменьшает долю напряжения, на первые от провода изоляторы. Защитная арматура может играть и другую дополнительную роль – защиты изоляторов от термического разрушения при перекрытии гирлянды. Если гирлянда не имеет защитной арматуры, то при воздействии перенапряжений электрическая дуга при длительном горении под действием рабочего напряжения сильно разогревает изолятор. Неравномерный нагрев изолятора приводит к его разрушению.
Дополнительно для выравнивания напряжения гирлянды применяют следующие меры:
— применение изоляторов с большей собственной ёмкостью;
— использование параллельных гирлянд;
— применение изоляторов с полупроводящим покрытием;
— расщепление фазных проводов.
1. Приведите классификации изоляторов?
2. Назовите основные группы параметров изоляторов и отдельные их характеристики?
3. Опишите конструктивные особенности отдельных изоляторов контактной сети и тяговых подстанций?
4. В чем причина неравномерного распределения напряжения по гирлянде изоляторов?
5. Какую нагрузку воспринимает изоляционный материал тарельчатого изолятора?
Источник