Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

того, оси ветвей должны пересекаться в точке, лежащей на се­ редине осевой линии точек крепления поддерживающих зажи­ мов. В зарубежной практике величина угла ß принимается рав­ ной 80—100°.

В СССР на одной линии 500 кВ, где установлены Ѵ-образные гирлянды, угол ß принят равным 1 1 0 ° при расчетной скорости ветра ü= 40 м/с. Ѵ-образные гирлянды обеспечивают следующие преимущества, улучшающие технико-экономические показатели линии электропередачи. Жестко закрепленные Ѵ-образные гир­ лянды не отклоняются под действием бокового ветра. Это обсто­ ятельство дает возможность уменьшить изоляционные расстояния по воздуху между проводами и стойкой опоры, а следова­ тельно, и расстояния между фазами, что в свою очередь приво­ дит к относительно небольшому увеличению натуральной мощ­ ности линии и уменьшению веса опор. Применение Ѵ-образных гирлянд позволяет сократить ширину охранной зоны и просек,

снижения расходов на оплату полосы отчуждения, приобре­ таемой при сооружении линии. Ѵ-образные гирлянды также дают возможность при неизменных габаритах до земли и высо­ те опор в случае необходимости несколько усилить изоляцию линии.

К числу недостатков Ѵ-образных гирлянд относится повы­ шенный в 2 раза расход изоляторов. Кроме того, для осущест­ вления Ѵ-образной подвески гирлянд на крайних фазах необхо­ димо значительное удлинение траверсы.

Результаты технико-экономических сравнений показывают, что в СССР перечисленные выше сравнительно небольшие по масштабам преимущества, получаемые при снижении расстоя­ ния между фазами, в большинстве случаев не компенсируют до­ полнительных расходов, связанных с увеличением количества изоляторов и усложнением конструкции опор. Наиболее рацио­ нальным может оказаться применение Ѵ-образных гирлянд при проектировании опор башенного или Ѵ-образного типа, где же­ сткое закрепление проводов средней фазы обеспечивает наибо­ лее экономичные конструктивные решения.

Показанное на рис. 7-5,6 полуанкерное крепление гирлянд применяется в тех случаях, когда необходимо усилить изоляцию или предотвратить в аварийном режиме возможность значитель­ ного увеличения стрелы провеса в пролете пересечения линии с другими объектами, при обрыве проводов в смежных пролетах.

Как следует из рис. 7-5, б, полуанкерное крепление позволяет увеличить количество изоляторов в каждой ветви по сравнению с нормальной поддерживающей гирляндой в отношении 1 /cosß. По конструктивным соображениям угол ß рекомендуется прини­ мать равным 45°. С учетом этого изоляция линии может быть

154

Рис. 7*6. Схема замещения поддерживающей гирлянды изоляторов.

усилена примерно на 40%. Полуанкерное крепление разрешает­ ся выполнять только после проверки механической прочности опор на нагрузки аварийного режима.

Если требуется относительно небольшое усиление изоляции, применяются показанные на рис. 7-5, в комбинированные гир­ лянды, состоящие из верхней вертикальной ветви, которая за­ крепляется «а траверсе опоры, и связанной с проводами нижней части, выполненной в виде полуанкерного крепления. Преиму­ ществом этого конструктивного решения являются меньшие на­ грузки на опоры в аварийном режиме обрыва проводов в смеж­ ных пролетах.

Очевидно, что в рассматриваемом случае усиление изоляции линии может производиться только на той части комбинирован­ ной гирлянды, где предусмотрено полуанкерное крепление. К числу наиболее сложных конструктивных решений относится показанное на рис. 7-5, г комбинированное анкерное крепление гирлянд, которое дает возможность при одном и том же уровне изоляции затратить на усиление меньшее количество изоляторов. Недостатком комбинированного анкерного крепления является сложность монтажа проводов.

Электрическая схема замещения гирлянды. Схема замеще­ ния поддерживающей гирлянды, подвешенной на опоре линии электропередачи, может быть представлена в виде показанного на рис. 7-6, а сочетания различных промежутков, образованных электродами сложной геометрической формы. Последовательно соединенные изоляторы гирлянды замещаются цепочкой проме­ жутков Si. Между шапкой одного изолятора и шапками других изоляторов имеются воздушные промежутки S%. Кроме того,

155

В нормальном режиме распределение напряжения, прило­ женного к сухой и чистой гирлянде, определяется показанной на рис. 7-6, б емкостью (Д самих изоляторов и емкостями С2, Съ, С4, С5 всех перечисленных выше воздушных промежутков. На­ личие емкостей С2, С3, С4 вызывает неравномерное распределе­ ние напряжения вдоль гирлянды, причем степень этой неравно­ мерности возрастает с увеличением длины, что объясняется ростом суммарной емкости гирлянды по отношению к земле. Ем­ костное распределение напряжения вдоль гирлянды можно опре­ делить экспериментально или расчетным путем.

Для приближенного расчета распределения напряжения мо­ жет быть использована электрическая схема замещения гирлян­ ды, состоящая из цепочки последовательно включенных внутрен­ них емкостей изоляторов Сі и параллельно к ним присоединен­ ных, сравнительно небольших по величине емкостей С2 между изоляторами и заземленными конструкциями опор.

Для ориентировочных расчетов величину внутренней емкости изоляторов Сі можно принять равной 50 пФ, а емкость С2— из­ меняющейся в пределах от 5 до 10 пФ. Поэтому отношение этих величин т = С 2/Сі всегда будет значительно меньше единицы.

На рис. 7-6,б в качестве примера приведена простейшая схе­ ма замещения гирлянды из трех изоляторов и показано распре­ деление емкостных токов. На схеме замещения приняты следу­

156

Подставляя вместо U2 его значение из уравнения (7-4), мо­ жно определить, что

/ 3 = и 1а>С1(1 + 3/и + т2).

После выполнения аналогичных преобразований напряжение

к любому изолятору гирлянды при известных напряжениях на первом изоляторе и величинах емкостей Сі и С2.

Аналогично определяются напряжения на изоляторах при любом количестве элементов в гирляндах. Например, для гир­ лянды из восьми элементов распределение напряжения анали­ тически записывается в следующем виде:

Анализ этих уравнений позволяет заметить, что выражения в скобках всегда начинаются с единицы, степень последнего члена должна быть на единицу меньше порядкового номера изолятора. Промежуточные члены подчиняются следующему правилу. Для определения коэффициента при каком-либо мно­

т. д.), учитывая, что 1 = т°, и к этой сумме прибавить коэффи­ циент при mJ' в уравнении для Ui- ь

С ростом номинального напряжения линий электропереда­ чи соответственно увеличивается количество изоляторов в гир­ ляндах и, следовательно, заметно возрастает неравномерность распределения напряжения по ее длине. Характер распределе­ ния напряжения вдоль гирлянды в значительной степени зави­ сит от типа изолятора. Наибольшее напряжение приходится на ближайшие к проводам изоляторы и в некоторых случаях мо­ жет достигать значений, недопустимых для нормальной эксплу­ атации.

157

Предельная допустимая величина падения напряжения на

ность возникновения на изоляторах интенсивной стримерной ко­ роны, которая является источником радиопомех. Производив­ шееся в НИИПТ длительные испытания показали, что при по­ стоянном (в течение многих тысяч часов) приложении напряже­ ния 30+50 кВ видимые следы коррозии на изоляторах не наблю­

даются.

Результаты исследований, выполненных в НИИПТ и за гра­ ницей, позволили нормировать приведенные в табл. 7-1 макси­ мально допустимые по уровню радиопомех напряжения, кото­ рые определяют на одиночном изоляторе, сцепленном стержнем с испытательной арматурой, имитирующей шапку изолятора. Перед каждым измерением испытываемый изолятор должен на­ ходиться 30 мин под напряжением, величина которого указана в табл. 7-1. После выдержки производят плавное изменение на­ пряжения до величины, соответствующей току помех 15+5 мкА, измеренной при частоте 1 МГц со стороны нижней обкладки конденсатора связи емкостью не менее 4000 пФ, присоединен­ ного параллельно испытываемому изолятору.

Полученное при этом значение напряжения является допус­ тимым по уровню радиопомех от короны для данного исполне­

330—500 кВ для выравнивания распределения напряжения на первых от провода изоляторах устанавливалась защитная арма­ тура в виде овалов, размещаемых таким образом, чтобы не уве­ личивать габариты опор. Защитная арматура повышает ем­ кость изоляторов по отношению к проводам, вследствие чего распределение напряжения по гирлянде становится более рав­ номерным.

В табл. 7-3, составленной по результатам измерений, произ­ веденных в НИИПТ, приведены значения напряжений на пер­ вом от расщепленных проводов изоляторе при наличии защит­ ной арматуры и без нее.

158

тенсивной коррозии, напряжение на изоляторах перераспределя­ ется и становится близким к равномерному. В этих условиях напряжение на первом от расщепленных проводов изоляторе линии 750 кВ не будет превышать 27 кВ.

На рис. 7-7 приведен составленный по результатам проведен­ ных в ЛПИ измерений график зависимости падения напряже­ ния на первом изоляторе гирлянды 500 кВ, скомплектованной из 22 изоляторов типа ПС-11, от номера изолятора. Анализ по­ лученной зависимости показывает, что приближение гирлянды к проводам расщепленной фазы заметно снижает напряжение на первом изоляторе. Этот вывод также подтверждается резуль­ татами измерений, произведенных в США.

Как следует из изложенного, применение на линиях сверх­ высокого напряжения двух и более расщепленных проводов, по­ вышающих емкость изоляторов относительно проводов, позво­ лило в настоящее время упростить конструктивные решения и использовать вместо защитной арматуры расщепленные прово­ да, которые располагаются вблизи тарелки нижнего изолятора.

Впроцессе исследований, выполненных в ЛПИ, была также установлена зависимость падения напряжения на первом изо­ ляторе от числа изоляторов в гирлянде. При увеличении числа изоляторов падение напряжения на первом изоляторе резко уменьшается и при 25 элементах в гирлянде снижается до 7% независимо от числа проводов в расщепленной фазе. При даль­ нейшем увеличении числа элементов напряжение на первом изоляторе остается практически неизменным.

Взаключение следует отметить, что на линиях 330—500 кВ

сзащитной арматурой и на линиях более низкого напряжения, которые эксплуатируются без защитной арматуры, повреждае­ мость отдельных изоляторов не находится ни в какой связи с их месторасположением в гирлянде. Опыт эксплуатации показыва­ ет, что вероятность появления дефектных изоляторов, располо­

женных вблизи проводов, такая же, как и всех остальных эле­ ментов гирлянды.

Разрядные напряжения гирлянд изоляторов. Во время экс­ плуатации изоляция линий электропередачи постоянно должна

159