В СССР электрическая прочность изоляции высоковольтного обе рудования задается по ГОСТу, который устанавливает для каждого класса напряжения испытательные напряжения промышленной часто ты и импульсные испытательные напряжения, а также методику про ведения испытаний. Рекомендации Международной Электротехниче ской Комиссии (МЭК) не связывают однозначно уровни изоляции и но минальное напряжение сети. Уровни изоляции по рекомендации МЭК выбираются по многоступенчатой шкале испытательных импульсных напряжений в зависимости от защитных характеристик вентильных разрядников.
г. Координация изоляции линий электропередачи
Координация линейной изоляции при рабочем напряжении преду сматривает такой ее выбор, при котором обеспечиваются весьма малое среднее число перекрытий внешней изоляции (воздушных промежут ков и линейных изоляторов) и требуемый срок службы для «внутрен ней» изоляции по условиям пробоя изоляционного материала (фарфор, стекло). При этом должны быть учтены загрязнение н увлажнение внешней изоляции и старение внутренней изоляции изоляторов под воздействием электромеханической нагрузки (см. § 15.3).
Координация линейной изоляции при квазистационарных (дли тельных) перенапряжениях предусматривает такой выбор характери стик изоляции и защитных устройств, при котором обеспечиваются достаточно малая вероятность перекрытия наружной изоляции с уче том влияния загрязнения и увлажнения изоляции на ее электрическую прочность и величину перенапряжений.
Координация линейной изоляции при коммутационных перенапря жениях должна, вообще говоря, основываться на статистическом тех нико-экономическом анализе. В качестве первого приближения на основании ряда технико-экономических расчетов можно принимать среднее число перекрытий изоляции линии типовой длины порядка одного раза в течение 10 лет.
Поскольку полярность перенапряжений произвольна, а электри ческая прочность линейной изоляции при отрицательной полярности перенапряжений существенно выше, чем при положительной, то об щее число перенапряжений с амплитудой, превышающей H0t5; s [см. формулу (15.9)], может быть вдвое большим, т. е. может быть допу
щено одно |
перенапряжение, превышающее L/0i6; s |
в течение |
5 |
лет. |
Кратность |
Кр такого |
перенапряжения |
называется |
расчетной. |
|
|
При таком определении расчетной кратности перенапряжений |
50%-ное разрядное напряжение линейной изоляции По,5; s = |
K |
V U „ |
и согласно |
рис. |
15.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т , |
^0,5; s |
-^рПц.р/л |
|
|
(15.13) |
|
|
|
Ы0,5; 1= |
---------і- = |
- --------Г , |
|
|
|
|
|
|
1 — а а 1 |
1 —а о і |
|
|
|
|
где а— поправочный |
коэффициент, зависящий |
от |
числа элементов s |
(см. рис. |
15.2); |
0 * = |
а1/П 0,5; і —стандарт для |
единичного элемента, |
выраженный в относительных |
единицах. |
|
|
|
|
С учетом понижения атмосферного давления на фактической высоте трассы линии и случайных колебаний метеорологических условий 50%-ное разрядное напряжение одиночного изоляционного элемента на уровне моря
|
|
~ К ^ п-Г. ( рЛ \ , |
Ol. м |
) / * 2 |
, |
*2 |
|
|
|
U0,5; 1 |
V 0 1 |
| В |
м |
I |
(15.14) |
|
|
I — ао 1, м |
|
где р0, р — средние |
атмосферные давления |
на уровне моря и на вы |
соте трассы |
линии; а*, — стандарт 50%-ных |
разрядных |
|
напряжений |
в относительных единицах при случайных |
колебаниях |
метеороло |
гических условий в течение года. |
|
|
|
|
|
|
Формула |
(15.14) позволяет оценить необходимую |
величину ко |
эффициента |
запаса при коммутационных перенапряжениях: |
|
|
|
и 0.5; 1 |
|
Ра |
|
|
|
(15.15) |
|
|
|
К3 |
1 ^ 1 , м |
Р |
|
|
|
|
|
|
-^р^Н.р/Я |
|
|
|
|
|
Например, при |
s — 500, а = 3, |
схі м = 0,08, |
р = 0,95ро значение |
К 3 =1.39.
При выборе Uo'b',1 необходимо учитывать также эксплуатационные факторы, влияющие на электрическую прочность линейной изоляции (см. § 15.2, 15.3).
Координация линейной изоляции при грозовых перенапряжениях, по технико-экономическим соображениям, в подавляющем большинстве случаев заключается в выборе такой системы грозозащитных меро приятий (см. § 14.1), при которой обеспечивается необходимая надеж ность без дополнительного повышения изоляции по сравнению с вы бранной по условиям рабочего напряжения, квазистационарных и ком мутационных перенапряжений. Дополнительное усиление изоляции может потребоваться только в отдельных случаях, как, например, в гирляндах изоляторов на высоких переходных опорах, при выборе расстояния между проводами пересекающихся линий, на защищенном подходе воздушной линии к ЗРУ с электрическими машинами.
д. Координация изоляции подстанций
Координация изоляции воздушных промежутков, подвесных и опорных изоляторов при рабочем напряжении и перенапряжениях осу ществляется по тем же принципам, что и для линейной изоляции, но со значительно более высоким показателем надежности (порядка одного раза в сотни лет).
Практическая реализация статистического технико-экономического подхода к координации изоляции электроооборудования затруднена вследствие ограниченного объема информации по электрической проч ности несамовосстанавливающейся изоляции, непрерывно стареющей в условиях эксплуатации.
Координация внутренней изоляции электрооборудования при ра бочем напряжении предполагает такой выбор напряженностей, при котором обеспечивается достаточный срок ее службы (порядка 30 лет)
с учетом старения изоляции в эксплуатационных условиях, вызывае мого развитием начальных частичных разрядов (см. § 8.8), окислением и увлажнением, механическим разрушением вследствие электродина мических усилии при коротких замыканиях и др. При квазнстацмонарных перенапряжениях допускаемые напряженности определяются условием отсутствия критических частичных разрядов (см. § 9.7) с учетом старения изоляции в эксплуатации. В большинстве случаев они не являются определяющими при выборе размеров изоляции.
Координация изоляции электрооборудования при коммутацион ных перенапряжениях в настоящее время заключается в выборе на иболее целесообразных значении испытательного одномннутного на пряжения промышленной частоты Uucn для внутренней изоляции и вы держиваемого при плавном подъеме напряжения в сухом состоянии С/Вьц.с и под дождем і/выд.м для внешней изоляции. Величина
и псп = К ри п.ѵ КаІ<к, |
(15.16) |
где и„_р— наибольшее |
допустимое фазное |
рабочее напряжение; |
Кр— расчетная кратность |
коммутационных |
перенапряжений; Кп— |
коэффициент импульса при воздействии коммутационных перенапря
жений |
(см. § 9.2); |
на |
основании |
многочисленных экспериментальных |
данных |
/(„=1,3 |
для |
изоляции |
3-1-35 кв и /(„=1,35 для изоляции |
110-=—1-750 кв; К |
к— коэффициент, учитывающий кумулятивный эф |
фект и старение изоляции в процессе эксплуатации; на основании эк спериментальных данных и длительного опыта эксплуатации Кк = =0,85-^0,95, причем меньшие значения соответствуют меньшим но минальным напряжениям. Следует заметить, однако, что при глубо ком ограничении коммутационных перенапряжений определяемая по (15.16) величина испытательного напряжения может оказаться слиш ком низкой, не обеспечивающей надежной работы изоляции при рабо чем напряжении. В этом случае необходимы дополнительные испыта ния, обеспечивающие это требование.
Надежная работа наружной изоляции обеспечивается при 50%-ном разрядном напряжении, определяемом по (15.14). ГОСТом установле ны эквивалентные испытания напряжением промышленной частоты. В этом случае необходимо обеспечить правильное соотношение между выдерживаемым напряжением, указанным в ГОСТе, и 50%-ным раз рядным напряжением, которое изменяется в зависимости от вида изо ляции, класса напряжения и др. Испытания при промышленной ча стоте производятся для сухой изоляции и при увлажнении дождем 3 мм/мин. Величины выдерживаемых напряжений промышленной частоты по ГОСТ 1516—68 ((/выд.с и і/выд.м ) приведены в табл. 15.1.
Расчетная кратность /(р для электрооборудования, установленного на станции или подстанции, определяется с учетом защитных устройств. Она должна соответствовать весьма малой частоте повторения опас ных для изоляции перенапряжений (порядка один раз в сотни лет) и выбирается также с учетом относительной доли стоимости изоля ции в стоимости всего оборудования данного класса напряжения, а также существенного различия статистического распределения комму тационных перенапряжений на линиях и подстанциях (см. рис. 10.1).
Т абли ца 15.1
К ласс напряж ения, кв
|
Характеристика |
|
150 |
|
220 |
|
|
|
|
110 |
при на |
без |
при на |
без |
330 |
500 |
750 |
|
|
|
|
|
|
личии |
Р В М К |
личии |
Р В М К |
|
|
|
|
Наибольшее |
линейное |
|
Р В М К |
Р В М К |
|
|
|
|
рабочее |
напряжение |
126 |
172 |
172 |
252 |
252 |
363 |
525 |
787 |
|
^Лі.р.л» K ß ........................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная кратность пе |
3,2 |
2,7 |
3 |
2,7 |
3 |
2,7 |
2,5 |
2,1 |
|
ренапряжений |
к ѵ . . . |
|
Расчетное |
значение ко |
0,85 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,85 |
0,9 |
|
эффициента |
Кк ................ |
|
Испытательное |
напря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жение внутренней |
изоля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции и исп, кв\ |
(15.16) . . |
202 |
221 |
-245 |
325 |
360 |
465 |
672 |
787 |
|
по формуле |
|
по ГОСТ |
1516—68 . . |
200 |
230 |
— |
325 |
— |
460 |
680 |
800* |
|
Выдерживаемое |
напря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жение в сухом состоянии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ВЫД.С’ Kß |
1516—68) . |
280 |
320 |
|
465 |
|
670 |
900 |
1050* |
|
(по ГОСТ |
|
|
|
Выдерживаемое |
напря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жение под дождем £/выд.м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кв |
|
|
|
215 |
290 |
_ |
425 |
_ |
550 ' |
740 |
900* |
|
(по ГОСТ 1516—68) . . |
|
* Испытательные и выдерживаемые напряжения |
для автотрансформатора |
750/500 кв по |
|
техническим |
условиям. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Например, для силовых трансформаторов 220 кв при защите их магнитно-вентильными разрядниками РВМК-220 расчетная крат ность внутренних перенапряжений принимается согласно верхнему пределу пробивного напряжения разрядника, равному 390 кв, при ча стоте 50 гц
/<р = К З І/пр.раяр/і/н.р.л - 390/3/252 = 2,7. |
(15.17) |
При отсутствии магнитно-вентильных разрядников расчетная крат ность перенапряжений будет несколько выше (порядка Кѵ—3), что требует усиления изоляции трансформаторов. Расчеты и измерения
