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

выдерживать воздействие рабочего напряжения в нормальном эксплуатационном режиме и периодически кратковременные внутренние и грозовые перенапряжения. Гирлянды изоляторов и изоляционные расстояния по воздуху выбираются с учетом всех перечисленных выше воздействий.

Рабочее напряжение, грозовые и внутренние перенапряже­ ния различного рода, которые могут привести к перекрытию гирлянды, сочетаются с разнообразными метеорологическими условиями на трассе линии, оказывающими существенное влия­ ние на величину разрядного напряжения. Исследование разряд­ ных напряжений гирлянд производится при плавном подъеме напряжения промышленной частоты и коммутационных импуль­ сах с частотами 75—200 Гц. Методика испытаний учитывает, что в реальных условиях перекрытие гирлянды может произой­ ти в сухую погоду, которая преобладает по продолжительности почти по всей территории СССР, а также во время дождей раз­ личной интенсивности, туманов и рос.

Разрядное напряжение гирлянды находится в непосредствен­ ной зависимости от количества и формы ребер на поверхности каждого изолятора, из которых она скомплектована. Ребра уд­ линяют путь разряда по поверхности изоляторов и способствуют увеличению разрядного напряжения гирлянды. В случае воз­ никновения перенапряжений с амплитудой, достаточной для пе­ рекрытия, или в условиях, при которых резко снижается проч­ ность изоляции в нормальном рабочем режиме, разряд может происходить не только по поверхности изоляторов, но и по воздуху.

В процессе перекрытия практически возможны три пути раз­ ряда, показанные на рис. 7-6, а: полный разряд по воздуху, при котором происходит перекрытие промежутка S5; частично кас­ кадирующий разряд, при котором перекрывается промежуток S3 или S4, а остальные изоляторы поочередно перекрываются по поверхности; полный каскадирующий разряд, при котором происходит перекрытие каждого из изоляторов, т. е. последова­ тельно перекрывается каждый из промежутков Si.

Ниже рассматриваются условия, при которых разряд может развиваться по каждому из перечисленных путей.

Сухоразрядные напряжения гирлянд изоляторов. Результаты измерений показали, что при наличии защитной арматуры на гирляндах, скомплектованных из современных тарельчатых изо­ ляторов, у которых отношение длины пути утечки к строитель­ ной высоте значительно больше чем 1,3, разряд полностью раз­ вивается по воздуху. При этом разрядные напряжения несим­ метричного промежутка S5 (рис. 7-6, а) заметно снижаются с увеличением приложенного напряжения. Разрядное напряжение длинной гирлянды с защитной арматурой совпадает с разряд­ ным напряжением воздушного промежутка провод — опора. Разрядное напряжение этого промежутка при длине до 5 м поч­

160

ти не отличается от разрядного напряжения промежутка стер­ жень— плоскость. Это совпадение объясняется тем, что разряд развивается по воздуху между траверсой и защитной армату­ рой, размеры которой малы по сравнению с размерами травер­ сы и стоек опоры, причем разрядные напряжения гирлянд, име­ ющих одинаковую длину, практически не зависят от типов изо­ ляторов, из которых скомплектованы гирлянды.

В процессе исследований установлено, что при воздействии коммутационных импульсов снижение сухоразрядного градиен­ та при удлинении гирлянды происходит значительно медленнее, чем при плавном подъеме напряжения промышленной частоты. Поэтому при коммутационных волнах упрочнение гирлянд по сравнению с напряжением промышленной частоты происходит по мере их удлинения. Для гирлянд длиной до 2 м это упроч­ нение составляет всего 5—10%, при длине 5— 6 м —20—30%.

Мокроразрядные напряжения гирлянд изоляторов. После увлажнения и появления на поверхности находящейся под на­ пряжением гирлянды изоляторов сплошной проводящей водя­

пленки и электропроводности воды. Под действием токов утеч­ ки происходит выделение значительного количества тепловой энергии, подсушивающей часть нижней поверхности каждого изолятора гирлянды. На подсушенных участках резко возрас­ тает падение напряжения, вследствие чего начинаются частич­ ные разряды, которые в случае дальнейшего возрастания токов утечки могут привести к полному перекрытию всей гир­ лянды.

Ребра на изоляторах препятствуют смачиванию нижней по­ верхности тарелок и затрудняют развитие частичных разрядов. Измерения при плавном подъеме напряжения и дожде показа­ ли, что вследствие тепловых процессов путь разряда по гирлян­ де плотно прилегает к поверхности диэлектрика. Поэтому при наличии ребер мокроразрядное напряжение повышается в зна­ чительно большей степени, чем сухоразрядное.

Во время дождя температура воздуха практически не ока­ зывает влияние на величину разрядного напряжения, которое зависит только от атмосферного давления.

На большей части территории Советского Союза регистриру­ ются ливневые дожди с интенсивностью, не превышающей де­ сятых долей миллиметра в минуту. Дожди с интенсивностью бо­ лее одного миллиметра в минуту наблюдаются очень редко и от­ личаются небольшой продолжительностью. Поэтому одновре­ менное появление перенапряжений и дождей с наибольшей ин­ тенсивностью в практических расчетах может не учитываться. Наиболее вероятно совпадение ливневых дождей с коммутация­ ми, происходящими после грозовых перекрытий, как, напри­ мер, АПВ или отключение линии.

Разрядные и выдерживаемые напряжения при дожде раз­ личной интенсивности характеризуются определяемыми в про­ цессе испытаний при плавном подъеме напряжения или при коммутационных импульсах мокроразрядными напряжениями гирлянд изоляторов, которые с некоторым приближением мож­ но считать пропорциональными ее длине. Поэтому разрядные напряжения при дожде гирлянд изоляторов одного типа приня­ то характеризовать мокроразрядным градиентом

Постоянство мокроразрядного градиента объясняется боль­ шой величиной тока утечки по увлажненной поверхности гир­ лянды, обеспечивающей равномерное распределение приложен­ ного напряжения вдоль длины гирлянды. Величины мокрораз­ рядных градиентов для изоляторов различных типов приведены в табл. 7-1.

Характер развития разряда при коммутационных волнах су­ щественно отличается от явлений при плавном подъеме напря­ жения. Из-за кратковременности воздействия влияние тепловых процессов не всегда одинаково, и поэтому наблюдаются раз­ личные пути разряда по гирлянде: каскадирующий по поверх­ ности изоляторов, полностью по воздушному промежутку, а также частично по воздуху с последующим переходом на изоляторы.

Существенным является то обстоятельство, что разрядные напряжения при коммутационных импульсах значительно выше, чем при плавном подъеме напряжения. Это явление характери­ зуется коэффициентом упрочнения а, который представляет со­ бой отношение разрядного напряжения при коммутационных импульсах к разрядному напряжению той же гирлянды, изме­ ренному при дожде одинаковой интенсивности и плавном подъ­ еме напряжения. Коэффициент а изменяется в диапазоне 1— 1,5 и снижается при увеличении количества элементов в гир­ лянде. Пределом снижения коэффициента а является сухораз­ рядное напряжение, которое ни при каких услових не может быть ниже мокроразрядного. У гирлянд длиной 5 м и более мокроразрядное и сухоразрядное напряжения практически не различаются.

Импульсные разрядные напряжения гирлянд изоляторов.

В случае прямого удара молнии в тросы или опору на изоляции линии электропередачи возникают перенапряжения, которые при недостаточной импульсной прочности гирлянды могут при­ вести к ее перекрытию. Для определения количества грозовых отключений необходим ряд исходных данных, в числе которых 50%-ное импульсное разрядное напряжение гирлянды, измерен­

162