Выравнивание напряжения по гирлянде изоляторов

Распределение напряжения по гирлянде изоляторов при постоянном напряжении

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.

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]

Читайте также: Защита от перенапряжений электрических сетей напряжением до 1 кв

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]

Читайте также: Как померить напряжение в сети 220 цешкой

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	—	—	—

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 C , емкости металлических частей по отношению к земле C₁ и емкости по отношению к проводу C₂. Порядок величин емкостей примерно таков: C ≈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.

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 C , емкости металлических частей по отношению к земле C₁ и емкости по отношению к проводу C_2. Порядок величин емкостей примерно таков: C ≈50 пФ, C₁ ≈5 пФ, C₂≈0.5 пФ.

Читайте также: Какое напряжение в сети не опасно

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?

Как распределяется напряжение по гирлянде изоляторов

Рис. 2.4. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды

Рис. 2.5. Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов

Закарюкин В.П. Техника высоких напряжений: Конспект лекций.

Распределение напряжения по гирлянде изоляторов.

Рис. 2. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды.

а – гирлянда; б – схема замещения.

Читайте также: Электрическая схема преобразователя напряжения 12в 220в

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?

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	—	—	—

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

Гирлянды изоляторов. Распределение напряжения по элементам гирлянды

На 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

Читайте также: Методика поверки измерительных трансформаторов напряжения

по величине эффективной длины пути утечки удельной эффективной длины утечки

lэф = Lэф U ,

где U – амплитуда линейного напряжения.

Вероятность перекрытия будет тем меньше, чем больше значе- ние lэф .

зависит от геометрических размеров изолятора H

и D (см. рис. 2.7) и для внешней изоляции может быть определено по выражению

Lэф = L K . (2.3)

Коэффициент K зависит от отношения L H . Значение коэффи-

циента K лежит в пределах 1,0–1,4. lэф

в таблицах для районов с различной степенью загрязнения.

Для надежной работы изоляции необходимо, чтобы длина утеч- ки была

– 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; С1 – емкость изолятора

относительно опоры; С2 – емкость изолятора относительно провода. Для используемых в эксплуатации тарельчатых изоляторов значе-

ния емкостей колеблются в пределах С = 30–70 пФ; С1 С2 = 0,5–1,0 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.

С2 = 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

через последний изолятор будет протекать минимальный ток. В этом случае характер распределения по элементам гирлянды будет иметь вид кривой 1 (рис. 2.10, в).

наибольший ток будет протекать че-

рез изолятор, расположенный у опоры, а наименьший – через пер-

вый изолятор за счет шунтирующего влияния емкостей

му характер распределения напряжения по элементам гирлянды бу- дет иметь вид кривой 2.

токи, протекающие через изоляторы (емко-

сти С ), будут определяться соотношением токов i1 = wС1U1 и

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 i1и i2 . 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 С1 и С2.

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

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.

Читайте также: Снижение напряжения в подстанциях

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

где n – число изоляторов в гирлянде;

L1 – длина пути утечки одного изолятора.

Количество изоляторов в гирлянде

Значения K = f (L H ) приведены в табл. 2.1.

Значения K = f (L H )

L H	1,5	2,0–2,3	2,3–2,7	2,7–3,2	3,2–3,5
K	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4

Для обеспечения надежной работы гирлянд под дождем при воз- действии внутренних перенапряжений количество элементов в гир- лянде должно удовлетворять условию

n ³ Kр ×Uраб max , (2.7)

и H – соответственно расчетная мокроразрядная напря-

женность и строительная высота принятого изолятора;

– расчетная кратность внутренних перенапряжений. Значе- принимается 3 для ЛЭП 110–220 кВ; 2,7 – для 330 кВ; 2,5 –

для 500 кВ. Eм.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.

Количество элементов наиболее распространенных типов изоляторов в гирлянде, шт.

Тип изолятора	Напряжение 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 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

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.

Эффективная длина утечки lэф

для категорий оборудования

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

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

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

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

Напряжение
Реле
Трансформатор

Что такое рекуперация на электровозе
Чем отличается электровоз от тепловоза
Чем глушитель отличается от резонатора
Стойки стабилизатора как определить неисправность
Стабилизатор поперечной устойчивости как работает

Распределение напряжения по длине изолятора

Рис. 2. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды.

а – гирлянда; б – схема замещения.

Дополнительно для выравнивания напряжения гирлянды применяют следующие меры:

— применение изоляторов с большей собственной ёмкостью;

— использование параллельных гирлянд;

— применение изоляторов с полупроводящим покрытием;

Читайте также: Какое напряжение выдает генератор логана

— 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?

Пример расчета:

Рисунок 2 — Кривые относительного падения напряжения на элементах гирлянды

Определение в кВ потенциала на шапке каждого изолятора гирлянды

где – потенциал на шапке изолятора,

– напряжение, приложенное к гирлянде.

Исправная гирлянда без кольца, при =44,55 кВ,

Проверим правильность результатов экспериментов:

Гирлянда с дефектом на 3 изоляторе:

Гирлянда с выравнивающим кольцом:

Вывод: в ходе данной лабораторной работы было изучено распределение напряжения по элементам гирлянды подвесных изоляторов. По полученным данным был построен график для каждого из трех опытов. Сравнивая графики зависимостей первого и третьего опыта можно сделать вывод о том, что экранное кольцо оказывает значительное воздействие на распределение напряжения по гирлянде изоляторов, т.е. напряжение выравнивается.

Сумма относительной величины напряжения на элементе гирлянды во всех трех опытах оказалась меньше 100%. Неправильность полученных результатов объясняется человеческим фактором при фиксации показаний вольтметра.

Во всех трех опытах наблюдается превышение пробивного напряжения над пятым изолятором, значит можно сделать вывод о том, что шестой изолятор загрязнен, или же имеет дефект.

Контрольные вопросы:

Какие факторы влияют на неравномерное распределение напряжения по длине гирлянды?

Длина гирлянды, количество изоляторов, материал изоляторов, степень загрязнения и увлажнения, собственная ёмкость изоляторов, форма юбки, диаметр тарелки.

Какие недостатки следуют из неравномерного распределения напряжения по длине гирлянды?

Электрическое напряжение, которое приложено к изоляционной гирлянде, распределяется крайне неравномерно, и на различные диэлектрические изоляторы ложатся разные уровни напряжений. Это явление понижает электрическое напряжение начала короны и рабочее напряжение перекрытия самих гирлянд. Наибольшее падение напряжения приходится на ближайшие к проводам изоляторы и в некоторых случаях оно может достигать значений, недопустимых для нормальной эксплуатации. Высокие напряженности поля на изоляторах вблизи провода могут приводить к коронированию, вызывающему старение изоляционного тела изолятора, окислительные процессы на металлической арматуре и радиопомехи.

Какие существуют методы регулирования распределения напряжения по длине гирлянды?

Имеется несколько путей улучшения распределения напряжения по элементам гирлянды:

а) применяют изоляторы большой собственной емкости, например, стеклянные;

б) используют изоляторы, покрытые полупроводящей глазурью, что увеличивает активную составляющую продольного тока гирлянды и снижает влияние поперечных емкостных токов;

в) применяют защитную арматуру в виде экранных колец, рогов, восьмерок, которые монтируют на обоих или только на линейном конце гирлянды;

д) расщепление гирлянды изоляторов;

е) изменение расстояния от нижнего изолятора до верхних составляющих расщепленного провода.

Читайте также: Какое напряжение в вагоне поезда

Почему увеличение собственной емкости изоляторов выравнивает распределение напряжения по длине гирлянды?

Степень неравномерности распределения напряжения ∆U_i по элементам гирлянды зависит главным образом от отношения С1/С. Чем меньше это отношение, тем, равномерней будут нагружены изоляторы, т.е. ослабляется влияние поперечных емкостных токов гирлянды на ее продольный емкостный ток по цепочке изоляторов. Отношение С2/С оказывает значительно меньшее влияние на распределение напряжения по элементам из-за меньшего значения С2 по сравнению с С1; но в длинных гирляндах влияние С2 проявляется более отчетливо, и величина ∆U_i на элементах гирлянды, ближайших к траверсе, увеличивается. Чем больше емкость С изолятора гирлянды, тем равномернее распределение напряжения по ее элементам.

Каким образом можно уменьшить падение напряжения на первом изоляторе?

Можно применить изоляторы большой собственной емкости, например, стеклянные; использовать изоляторы, покрытые полупроводящей глазурью, что увеличивает активную составляющую продольного тока гирлянды и снижает влияние поперечных емкостных токов, применить защитную арматуру в виде экранных колец, рогов, восьмерок, которые монтируют на обоих или только на линейном конце гирлянды (как и было проделано в лабораторной работе, что привело к снижению напряжения на первом изоляторе до среднего значения).

Какие методы применяются для контроля состояния изоляторов в гирлянде?

Для контроля состояния гирлянд изоляторов могут быть использованы различные методы:

1. Распределение падения напряжения по элементам гирлянды.

2. Высокочастотная дефектоскопия.

3. Электроакустический метод..

Достоинства и недостатки шарового разрядника при исследовании напряжения по длине гирлянды.

Достоинства: универсальное измерительное устройство, которым можно измерять амплитудные значения постоянного, переменного, высокочастотного и импульсного напряжений. Так как применяются шары для измерения напряжения, то установлено, что для соблюдения точности измерений в пределах ±3% максимально допустимое значение отношения S/D (D – диаметр шара) при измерениях не должно превышать 0,5. В этом случае неоднородность поля невелика и в первом приближении его можно считать квазиоднородным (К_н ≈ 1), т.е. измерения с помощью шарового разрядника дают небольшие погрешности по сравнению с другими. Для уменьшения погрешности измерения необходимо, чтобы поверхность шаров была сферической (±2 %), гладкой, полированной, чистой и сухой. Несоблюдение этих условий приводит к искажению результатов измерения.

Недостатки: Измерение следует производить 4-5 раз и за измеренную величину принимать среднее арифметическое значение, т.к. имеет место статистический разброс пробивных напряжений. У применяемого шарового разрядника нельзя изменять расстояние между шарами под напряжением и, следовательно, измерять распределение напряжения в абсолютных единицах.

Распределение напряжения
вдоль гирлянды изоляторов электрических.

Тема — Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов электрических.

Гирлянда изоляторов электрических, которая состоит из подвесных тарельчатых диэлектрических изоляторов, представляет собой одну из широко применяемых и всюду встречающихся разновидностей высоковольтной изоляции токонесущих проводов работающих на воздушных линиях электропередач, а также контактной электросети.

Читайте также: Практические схемы компараторов напряжения

Главной причиной неоднородного распределения напряжений на диэлектрических изоляторах является существование паразитных электрических емкостей металлических элементов изоляторов относительно земли. В гирлянде изоляторов электрических можно различить 3 основные разновидности паразитных емкостей:

1) собственные электрические ёмкости изоляторов (С0 = 50 пФ);

2) ёмкости металлических элементов относительно земли (С1 = 5 пФ);

3) электрические ёмкости относительно к самому проводу (С2 = 0.5 пФ).

В последнем приближении электрическими ёмкостями диэлектрических изоляторов относительно высоковольтного провода можно пренебречь. При работе с переменным напряжением по ёмкостным электрическим элементам проходит ток ёмкости, и имеющейся ток самого первого снизу диэлектрического изолятора разделяется на электрический ток ёмкостного элемента относительно самой земли и электрический ток оставшейся на изоляционной гирлянде. Через второй изолятор, расположенные снизу, протекает ёмкостный электрический ток меньшего значения, и падение разности потенциалов максимально сосредоточенно на нижнем изоляторе, ближайшем к проводу, который работает в наиболее худших условиях. В случае, когда количество имеющихся работающих изоляторов гирлянды электрической больше 3-4 наименьшая разность потенциалов приходится, не на самый верхний диэлектрический изолятор.

Присутствие паразитных ёмкостей C2 (электрических емкостей относительно самой земли) приводит к определённому выравниванию существующей неравномерности падения разности потенциалов, и минимальное электрическое напряжение оказывается на 2-3 (либо далее, в зависимости от имеющегося количества изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху.

Для того чтобы выровнять разность потенциалов по диэлектрическим изоляторам гирлянды широко используют специальные экраны в виде овалов, тороидов, восьмерок, закрепляемых определённым образом снизу самой гирлянды; на электрических силовых линиях с расщепленными фазами монтируют ближайшие диэлектрические изоляторы между токонесущими проводами расщепленной электрической фазы; специально расщепляют изоляционную гирлянду около самого провода на две части.

Приведённые способы неплохо выравнивают перераспределение электрического напряжения по причине увеличения своей ёмкости. Среди диэлектрических изоляторов по непосредственному расположению токонесущей части различают проходные, опорные и подвесные изоляторы, по своему конструктивному выполнению существуют стержневые, тарельчатые и штыревые изоляторы, а по месту монтажа есть станционные и линейные изоляторы электрические. К наиболее значимым характеристикам изоляторов электрических можно отнести рабочее напряжение, напряжения разряда, механические характеристики и геометрические параметры. На контактной электросети применяют специальные подвесные изоляторы, консольные изоляторы, фиксаторные изоляторы, секционирующие изоляторы, опорные изоляторы и штыревые.

Напряжение
Реле
Трансформатор

Что такое рекуперация на электровозе
Чем отличается электровоз от тепловоза
Чем глушитель отличается от резонатора
Стойки стабилизатора как определить неисправность
Стабилизатор поперечной устойчивости как работает

источники:

https://plastep.ru/raspredelenie-napryazheniya-po-girlyande-izolyatorov-pri-postoyannom-napryazhenii/

https://plastep.ru/kak-raspredelyaetsya-napryazhenie-po-girlyande-izolyatorov/

https://plastep.ru/raspredelenie-napryazheniya-po-dline-izolyatora/