Изоляционные конструкции. Колонки из опорных изоляторов
На электрических станциях и подстанциях на более высокий класс напряжения соби-рают вертикальные колонки из опорных изоляторов меньшего класса напряжения. Пос-кольку, с увеличением числа последовательно соединённых изоляторов, их механиче-ская прочность на изгиб уменьшается, обеспечение их механической прочности дости-гается применением вертикально - сдвоенных колонок (или строенных), оси которых располагаются под некоторым углом к вертикали.
Изоляционные конструкции. Гирлянды из линейных изоляторов.
На линиях электропередачи высокого напряжения подвесные изоляторы (тарельча-того и стержневого типа) применяют в виде гирлянд, состоящих из последовательно сцепленных изоляторов. Соединение изоляторов между собой шарнирное. Для избе-жания самопроизвольного расцепления гирлянд стержень в пазу головки следующего изолятора фиксируется от выпадания замком. Количество изоляторов в гирлянде за-висит от класса напряжения линии, материала опор, типа изоляторов и местных усло-вий эксплуатации.
Значения импульсных выдерживаемых напряжений, а также при 50 Гц приняты рав-ными 0,8 от соответствующих величин разрядных напряжений.
Для обеспечения необходимой механической прочности на линиях электропередачи применяют сдвоенные или строенные гирлянды.
Лекция 9. Разрядные характеристики линейной изоляции при напряжении промышленной частоты. Учёт влияния ветра. Изоляция на линиях с метал-лическими опорами. Изоляции на деревянных опорах. Изоляция высоких переходных опор. Изоляция линий электропередачи постоянным током.
|
|
|
Разрядные характеристики воздушных промежутков.
Воздушные промежутки в отношении их разрядных характеристик принято подраз-делять на две группы: промежутки с симметричными электродами типа «стержень – стержень» и промежутки с резко несимметричными электродами типа «стержень – плоскость». Разрядные характеристики этих промежутков являются предельными. На опоре промежутком, определяющим уровень изоляции линии, является промежуток «провод-стойка опоры» при отклонённой под действием ветра гирлянде. У гирлянд СВН, снабжённых защитной арматурой, промежуток «провод-стойка опоры» образован арматурой и стойкой опоры или траверсой. Указанный промежуток по симметрии элек-тродов занимает среднее положение между крайними типами «стержень-стержень» и «стержень-плоскость». В пролёте уровень изоляции линии определяется промежутками «провод-провод» и «провод-земля».
Сухоразрядные и мокроразрядные характеристики гирлянд изоляторов.
Для разряда по гирлянде могут быть выделены три возможных пути: путь вдоль всех изоляторов фарфорового тела изоляторов, кратчайший путь между шапками изолято-ров и кратчайший для всей гирлянды путь. Направление развития канала разряда зави-сит от предразрядного тока и частоты воздействующего напряжения.
|
|
|
На частотах порядка десятков и сотен герц при сухой поверхности гирлянды разряд развивается только по кратчайшему пути между шапками изоляторов и пути кратчай-шему для всей гирлянды в зависимости от отношения длины пути утечки к высоте изо-лятора. Установлено, что при отношении длины пути утечки к высоте изолятора боль-шем чем 1,3, разряд развивается на пути кратчайшем для всей гирлянды, т.е. целиком по воздуху. При меньшем отношении длины пути утечки к высоте изолятора более сла-бым участком оказывается путь между шапками изоляторов.
На опорах портального типа с большей площадью металлических конструкций раз-рядное напряжение гирлянд снижается.
При дожде путь разряда прилегает к поверхности фарфора значительно плотнее. Рас-пределение напряжения по изоляторам при дожде почти всегда равномерно, вследствие чего мокроразрядное напряжение гирлянды пропорционально числу изоляторов.
Малогабаритные изоляторы обладают повышенным мокроразрядным градиентом. Это объясняется меньшими значениями токов утечки по водяной плёнке. Эта особен-ность ведёт к повышению мокроразрядного напряжения изоляторов.
|
|
|
При горизонтальном положении, характерном для натяжных гирлянд, водяная плёнка равномерно покрывает всю поверхность тарелки изолятора. Это приводит к повыше-нию мокроразрядного напряжения примерно на 10% по сравнению с напряжением в поддерживающей гирлянде.
При воздействии коммутационных импульсов сухоразрядное напряжение гирлянд практически не отличается от измеренного на промышленной частоте, лишь у длинных гирлянд отмечено небольшое увеличение сухоразрядного напряжения. Мокроразряд-ное напряжение может заметно превышать определённое на промышленной частоте.
Учёт влияния ветра при определении размеров опор.
Давление ветра на провода линии вызывает отклонение гирлянды, вследствие кото-рого провод приближается к стойке опоры. В результате изоляционный промежуток между проводами и телом опоры или оттяжками оказывается значительно меньше по-ловины расстояния между фазами линии. Ветер оказывает, таким образом, существен-ное влияние на выбор междуфазного габарита опоры.
|
|
|
Давление ветра на провод зависит от его диаметра, наличия и толщины стенки голо-лёда и скорости ветра. Скорость ветра и гололёдные отложения являются статистиче-скими величинами, которые можно характеризовать кривыми распределения для каж-дого географического района. Учёт совместного действия гололёда, ветра и возможных воздействий напряжения производится приближённо – на основе длительного успеш-ного эксплуатационного опыта.
Максимальные измерения на линии скорости ветра могут, вероятно, сочетаться с длительным воздействием рабочего напряжения. Поэтому при определении размеров опоры по воздействию рабочего напряжения в качестве расчётной принимают так называемую максимальную скорость ветра vм, наблюдаемую на трассе линии с повто-ряемостью примерно 1 раз в 10 лет.
Ветер и коммутационное перенапряжение в сети являются независимыми статисти-ческими событиями, и поэтому не следует принимать в расчёт одновременность воз-действия практически максимальных, так называемых расчётных внутренних перена-пряжений и максимальной скорости ветра.
Выбор изоляции на линиях с металлическими опорами.
Выбор изоляции линий электропередачи осуществляется с учётом коммутационных перенапряжений и максимального рабочего напряжения. Необходимый уровень грозо-упорности линий устанавливается путём защиты линий хорошо заземлёнными тросами или другими мероприятиями.
Кратность коммутационных перенапряжений зависит от режима нейтрали в системе, свойств электропередачи, в частности её длины и резонансных характеристик, свойств выключателей, наличия реакторов и продольной компенсации, характеристик разряд-ников и других факторов.
При выборе линейной изоляции по коммутационным перенапряжениям используются средние разрядные характеристики изоляции. Известно, что разряд при коммутацион-ных импульсах имеет значительный статистический разброс.
Разрядные характеристики изоляции на деревянных опорах.
Деревянные опоры целесообразно использовать в линиях электропередач до 220 кВ. Они на 30-40% дешевле металлических и железобетонных. Срок службы опор из хоро-шо пропитанной древесины достигает 20-40 лет. Деревянные опоры обычно выполняются П-образного типа, а на напряжение 35 кВ и ниже – одностоечными.
Дерево является диэлектриком, изоляционные свойства которого сильно зависят от его состояния (влажности и неравномерности её распределения, наличия загнивания и трещин, режима увлажнения поверхности и т.д.).
Минимальные разрядные напряжения древесины наблюдаются при увлажнении её дождём. Неравномерное распределение напряжения между деревом и фарфором при-водит к каскадному характеру перекрытия комбинированной изоляции, причём первой перекрывается гирлянда. Вследствие каскадности перекрытия добавочная прочность, создаваемая древесиной в комбинированной изоляции, оказывается меньше электри-ческой прочности самой древесины.
Практические расчёты длин гирлянд на деревянных опорах по условиям воздействия коммутационных и атмосферных перенапряжений показали, что при сохранении изоляционной прочности, установленной для металлических опор, число изоляторов в гирляндах деревянных опор может быть уменьшено на один (два). Этот вывод согласуется с успешной эксплуатацией в сетях 35 – 220 кВ.
Изоляция линии 750кВ и выше.
Освоение в 1965-1970 гг. электропередач номинального напряжения 750 кВ и перс-пективы дальнейшего повышения напряжения поставило перед исследователями и про-ектировщиками новые задачи, связанные с особенностями разрядных напряжений больших промежутков. Известно, что с физической природой искрового разряда в воз-духе связано значительное падение средних разрядных градиентов при удлинении раз-рядных промежутков. С ростом номинальных напряжений линий величины изоляцион-ных промежутков растут непропорционально. Возрастанию изоляционных промежут-ков можно препятствовать снижением кратности коммутационных перенапряжений. При этом удаётся ограничить рост габаритов опор примерно прямой пропорциональ-ностью номинальному напряжению, несмотря на снижение разрядных градиентов с увеличением промежутков.
Второй путь снижения изоляционных промежутков заключается в симметрировании электродов, которое осуществляется естественным путём – по мере увеличения эквива-лентного диаметра расщеплённых проводов и возрастания размеров защитной армату-ры провод, с одной стороны, и стойка или траверса опоры – с другой выравниваются в размерах. С этой точки зрения целесообразно выполнять опору из материалов высокой прочности, с тем чтобы уменьшить поперечное сечение её конструкций.
Изоляторы о детали опор из новых изоляционных материалов (например, палочные пластмассовые изоляторы с сердечником из стекловолокна), обеспечивающих механи-ческую прочность, и с покрытием из эпоксидной смолы для стойкости к атмосферным воздействиям.
Изоляционные характеристики линий 750 кВ и выше имеют и другие особенности. Мокроразрядное напряжение растёт пропорционально длине гирлянды. Сухоразрядные градиенты падают с увеличением длины гирлянды.
На линиях СВН целесообразна V-образная подвеска гирлянд, особенно на средней фазе. Такая подвеска позволяет сократить междуфазные расстояния и, следовательно, даёт экономию в весе опор. Кроме того, при V-образной подвеске выравнивается рас-пределение напряжения по гирляндам, что позволяет не применять защитную арма-туру. Разрядное напряжение изоляции при коммутационных импульсах повышается на 10-15%; разряд происходит не по гирлянде, а в промежутке «провод-траверса».
На линиях 750 кВ и выше большое значение приобретает выбор изоляционного про-межутка «провод-земля» в середине пролёта. Промежуток «провод-земля» существен-но несимметричен, и поэтому с его ростом разрядные градиенты резко падают. Это приводит к необходимости выбора промежутка «провод-земля» на линиях 750 кВ и вы-ше по кратностям коммутационных перенапряжений. С учётом разброса величин раз-рядных напряжений зона возможного перекрытия промежутка «провод-земля» охва-тывает примерно две трети длины пролёта.
Для условий России с её территориальным размещением источников энергоресурсов и мест их потребления промышленное освоение классов напряжения 1150 и 1500 кв крайне целесообразно.
Возможность технической реализации оборудования ультравысокого напряжения определяется прежде всего насыщающимся характером зависимости электрической прочности воздушной изоляции от межэлектродного расстояния при больших длинах промежутка. Даже для небольшого увеличения разрядного напряжения необходимо резкое увеличение межэлектродного расстояния. Гирлянды подвесных изоляторов, опоры ЛЭП и оборудования становятся почти нереализуемы технически и нерента-бельны экономически.
Единственный путь решения проблемы при переходе на новый более высокий класс напряжения – это переход к новому сверхнизкому уровню изоляции, т.е. к сверхглу-бокому уровню ограничения воздействующих на изоляцию перенапряжений. Если для напряжения 1150 кВ уровень ограничения коммутационных перенапряжений (отноше-ние допускаемого их уровня к максимальному значению фазного рабочего напряжения) был приемлем 1,8, то для напряжения 1800 кВ этот уровень должен быть не выше 1500 кВ. Но тогда резко возрастают требования к ограничивающим перенапряжения аппара-там. При очень близких уровнях рабочего напряжения и перенапряжения аппарат дол-жен практически не пропускать через себя ток при первом и пропускать больший ток при втором и не перегреваться при большом уровне рассеиваемой энергии перенапря-жений.
Изоляция высоких переходных опор.
На протяжённых переходах через реки, карьеры и т.п. устанавливаются высокие, так называемые переходные опоры. Изоляция этих опор выбирается по особым условиям. На высоких опорах определяющую роль начинают играть грозовые перенапряжения, амплитуда которых растёт с повышением высоты опор. По этой причине на переход-ных опорах высотой более 40 м количество подвесных изоляторов гирлянде следует увеличивать на 1 изолятор на каждые 10 м высоты опоры сверх 40 м. При этом предпо-лагается, что на линии подвешены грозозащитные тросы. Повышенные грозовые пере-напряжения, большие длины гирлянд ведут к существенному росту воздушных проме-жутков между проводами и телом опоры или оттяжками.
Альтернативой усилению изоляции переходных опор является защита этой изоляции разрядниками.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1187; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!