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

мета на гирлянды, количество перекрытий при рабочем напряжении резко снизилось.

Мероприятия для повышения надежности эксплуатации линейной изоля­ ции в нормальных эксплуатационных режимах. Для обеспечения надежной работы изоляции в условиях загрязнения в процессе проектирования изучают­ ся условия прохождения трассы линии и в первую очередь определяются источники загрязнения.

Применительно к промышленным предприятиям следует установить род производства, высоту труб и наличие очистительных устройств. В случае естественных источников загрязнения определить степень засоленности грун­ тов, наличие других естественных источников повышенных загрязнений и их характеристики. Должен быть также произведен анализ химического состава загрязняющих веществ и, в частности, установлено процентное содержание солей в загрязнении. В процессе проектирования необходимо собрать средне­ годовые многолетние метеорологические данные, характеризующие рассматри­ ваемую трассу по числу дней с дождем различной интенсивности, туманом, моросящими осадками, росой и грозами. Следует также определить направ­ ление и скорость ветра, частоту и длительность пылевых бурь.

При анализе метеорологических условий, если данные о выпадении росы отсутствуют, особо следует выделить все случаи высокой влажности (больше 90%), которые представляют наибольшую опасность для изоляции.

Одновременно необходимо проанализировать опыт эксплуатации работа­ ющих в этом районе линий электропередачи, определить поверхностную плот­ ность загрязнения изоляторов и ее изменения в течение года, а также в ла­ бораторных условиях провести испытания демонтированных с линии изолято­ ров. Наиболее эффективно изучение опыта эксплуатации с помощью стендов, размещаемых вдоль трассы проектируемой линии, на которых устанавлива­ ются изоляторы.

При этом следует учитывать, что наличие напряжения не оказывает заметного влияния на интенсивность загрязнения изоляции. В тех случаях,

ривать габариты опор, позволяющие в случае необходимости в последующем усилить изоляцию. (С повышением высоты опор, а следовательно, и удале­ нием гирлянд изоляторов от земли, уменьшается степень загрязняемости изоляции).

В районах с интенсивным и регулярным выпадением осадков в виде дож­ дей систематически происходит самоочищение изоляторов. Опыт эксплуата­ ции показал, что при одинаковых условиях горизонтально подвешенные и Ѵ-об- разные гирлянды в большинстве случаев лучше самоочищаются при ветре и дожде от загрязнения, чем вертикальные. Исключение составляют случаи, когда натяжные гирлянды покрываются сплошным слоем снега или инея. В приморских районах ветры с моря переносят брызги соленой воды, в ре­ зультате чего частицы соли более интенсивно оседают на натяжных гирлян­ дах. Во влажную погоду перекрытие натяжной гирлянды, покрытой сплош­ ным слоем снега, загрязненного промышленными уносами, более вероятно, так как на поддерживающих гирляндах снег быстро опадает.

В рассматриваемых условиях эффективным эксплуатационным мероприя­ тием является применение АПВ. В одной энергосистеме СССР, где трасса большинства линий проходит в тяжелых с точки зрения загрязнения усло­ виях, в течение ряда лет производились исследования эффективности при­ менения трехфазного АПВ. Анализ опыта эксплуатации линий электропередачи, учитывающий около 20 000 км-лет наблюдений, показал, что количество ус­ пешных повторных включений после перекрытий, вызванных загрязнением изоляции, составляет на линиях ПО и 220 кВ соответственно 72,5 и 84,5%. Это обстоятельство показывает, что во время бестоковой паузы в большин­ стве случаев прочность перекрытых гирлянд изоляторов успевает восстано­ виться. Почти при всех случаях перекрытия процесс нарастания диэлектриче­

ской прочности протекает настолько быстро, что после повторного АПВ про­ исходит успешное включение линий, которые не удалось включать во время первого цикла АПВ. Эффективность АПВ непосредственно связана с уровнем изоляции линии. На линиях с сильно пониженным по сравнению с требуемым уровнем изоляции часто регистрируются случаи перехода однофазных замыка­ ний в многофазные, тогда резко возрастает вероятность устойчивых поврежде­ ний и снижается процент успешных АПВ. К числу мероприятий, которые мо­ гут применяться для повышения надежности эксплуатации линий электропере­ дачи в загрязненных районах, относится также снижение рабочего напряжения в пределах, допустимых по условиям режима работы электропередачи, на вре­ мя отмеченных выше неблагоприятных для работы изоляции метеоусловий. Например, это мероприятие можно рекомендовать для предотвращения ноч­ ных или утренних перекрытий, не совпадающих по времени с максимумом на­ грузки, когда в сети по режимным условиям не требуется поддержание наи­ большего или близкого к нему рабочего напряжения.

В некоторых районах, где дожди выпадают редко и поэтому изоляторы не самоочищаются, слой загрязнения слабо сцеплен с фарфором и поэтому легко удаляется. В этих условиях, когда все остальные возможности усиле­ ния изоляции уже исчерпаны, должна производиться периодическая чистка, эффективность которой зависит от скорости нарастания загрязнения на изоля­ торах. Необходимость проведения чистки может быть установлена по резуль­ татам регистрации опыта эксплуатации, а также токов утечки и визуальным наблюдениям за цветом частичных разрядов. Сроки проведения чисток уста­ навливаются в зависимости от конкретных условий прохождения трассы ли­ нии, как правило, 1—2 раза в год перед началом сезона туманов, выпадения

пример, химические уносы и т. п., чистка изоляции производится ежемесячно, а в летнее время раз в 2 мес. Чистка изоляции линии электропередачи явля­ ется трудоемким процессом и поэтому ее следует применять только на от­ дельных участках, где наблюдаются интенсивные загрязнения и увлажнения и вследствие этого происходят частые перекрытия.

Все более широкое применение получает механизированный обмыв изо­ ляции линии под напряжением. Это мероприятие эффективно в тех случаях, когда трасса линии проходит в солончаковых районах или при наличии про­ мышленных уносов, которые не цементируются на поверхности изоляторов. Обмыв изоляции увеличивает в несколько раз производительность труда и од­ новременно повышает эксплуатационную надежность, так как профилакти­ ческие работы производятся без отключения линии.

Для обмыва изоляции применяется сплошная струя воды высокого или низкого давления или прерывистая струя. Преимуществом прерывистой струи, требующей значительно большего расхода воды, являются повышенные ди­ электрические свойства, так как в случае ее применения отсутствует влияние проводимости воды на вероятность перекрытия. Для производства работ по обмыву изоляции прежде всего должны быть созданы условия, исключаю­ щие вероятность перекрытия по струе воды.

Применение сплошной струи высокого давления безопасно для эксплуа­ тационного персонала при выполнении следующих основных условий. На ли­ ниях 330—500 кВ минимально допустимое расстояние от сопла до гирлянды по струе должно составлять соответственно 5 и 6 м. Расстояние в свету между проводом линии 330—500 кВ и заземленной частью телескопической вышки должно быть соответственно не менее 3,5 и 4,5 м. Все металлические части обмывочного оборудования, включая и сопло, должны быть заземлены. Кро­ ме того, монтер изолируется от металлических частей резиновыми перчатками и диэлектрическими ботами. Обмыв изоляции может производиться при удель­ ном сопротивлении воды не ниже 700 Ом/см и ветрах не более 5—6 м/с.

В районах с наиболее интенсивными загрязнениями в тех случаях, когда все перечисленные выше мероприятия не дают требуемого эффекта, применя­ ют гидрофобные пасты, препятствующие образованию сплошной проводящей пленки на поверхности изоляторов и протеканию токов утечки.

170

7 -4 ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ИЗОЛЯТОРОВ В ГИРЛЯНДАХ

Выбор изоляции линий электропередачи является технико­ экономической задачей, решение которой должно обеспечить надежные условия эксплуатации при минимальном расходе средств. В нормальных условиях стоимость изоляции линий 330—500 кВ составляет 5—1 0 % стоимости всего сооружения,

ана линиях более высокого напряжения и в районах с загряз­ ненной атмосферой может быть значительно выше. Кроме того, сокращение длины гирлянды позволяет уменьшить расстояние между фазами и увеличить расчетный пролет при неизменной высоте опоры.

Следует также учитывать, что после перекрытия гирлянды ее разрядные характеристики снижаются в незначительной сте­ пени. Это объясняется тем, что характерное для современных релейных защит быстрое отключение линии предохраняет изо­ ляторы от опасности повреждения и позволяет, как правило, после успешного АПВ продолжать нормальное электроснабже­ ние потребителей.

Выбор количества элементов в гирляндах должен произво­ диться таким образом, чтобы абсолютное количество отключе­ ний линии сверхвысокого напряжения из-за перекрытия изоля­ ции было бы достаточно мало и, как правило, составляло не бо­ лее 0,1 —0,2 на 100 км в год.

Одним из основных условий, обеспечивающих выполнение этого требования, является применение на линиях электропере­ дачи изоляторов высокого качества. Эксплуатационная надеж­ ность изоляторов оценивается отбраковкой, производимой при профилактических измерениях. Для обеспечения надежной ра­ боты линейной изоляции прежде всего необходимо, чтобы отбра­ ковка дефектных элементов в гирлянде составляла не более 0,1% в год. Требования к изоляции учитывают, что при корот­ ких замыканиях на линиях электропередачи пробой дефектного фарфорового изолятора приводит к разрыву гирлянды и паде­ нию провода на землю со всеми вытекающими последствиями.

Значительно увеличиваются также эксплуатационные расхо­ ды, связанные с отысканием и заменой поврежденных изолято­ ров. С ростом номинального напряжения и одновременным сни­ жением расчетных кратностей коммутационных перенапряже­ ний увеличивается влияние рабочего напряжения на изоляцию,

аследовательно, и на надежность эксплуатации линий элек­ тропередачи. По этой причине, а также с учетом все возраста­ ющей степени загрязнения атмосферы выбор изоляции линий

электропередачи напряжением ПО кВ и выше производится по условию обеспечения нормальной работы линии при рабочем напряжении. Полученное в результате расчета количество эле­ ментов в гирляндах в случае применения грязестойких изолято­ ров с отношением 1/Н > 2,3 проверяется по сухоразрядному и мокроразрядному напряжениям.

Выбор количества элементов в гирляндах по рабочему напря­ жению. Определение эффективной длины пути утечки. Выбор

В расчетные формулы вводится не геометрическая длина пу­ ти утечки каждого изолятора, а ее эффективное значение /Эфф, т. е. только та часть диэлектрика, которая действительно прини­ мает участие в процессе разряда по поверхности изолятора той

учитывающий эффективность использования длины пути утечки при развитии разряда и различную загрязняемость изоляторов в естественных условиях.

Поправочные коэффициенты К устанавливаются по отноше­ нию к изоляторам простой конфигурации с отношением lyilD — = 0,9-М,1, у которых при разряде длина пути утечки исполь­

коэффициенты могут быть определены на основании анализа опыта эксплуатации или по результатам лабораторных изме­ рений.

Если гирлянды, скомплектованные из изоляторов простой конфигурации и грязестойкого исполнения, работают в одинако­ вых условиях и с одинаковой степенью надежности на линиях одного и того же напряжения, то величина поправочного коэф­ фициента определяется из отношения

Величина поправочного коэффициента по данным лаборатор­ ных измерений рассчитывается по формуле

где /ут и /Ут — длина пути утечки соответственно изолятора, у которого определяется поправочный коэффициент, и изолято-

172

Т абл и ц а 7-4

жения сравниваемых изоляторов.

Значения поправочного коэффициента К для некоторых ти­ пов подвесных изоляторов различной конфигурации приведены в табл. 7-4.

Определение удельной длины пути утечки. В качестве крите­ рия для определения количества элементов в гирлянде прини­ мается нормированная в зависимости от степени загрязнения атмосферы удельная эффективная длина пути утечки К, которая рассчитывается по формуле

Эффективная длина пути утечки гирлянды, скомплектован­

годы. До этого количество элементов в гирляндах выбиралось по мокроразрядным характеристикам в соответствии с расчет­ ной кратностью коммутационных перенапряжений.

В связи с тем что для линий 330 кВ по электромеханическим нагрузкам, как правило, требуются изоляторы типов ПФ6 и ПС6, имеющие относительно слабо развитую поверхность, удель­ ная длина пути утечки на линиях 330 кВ при гирляндах, выбран­ ных в соответствии с расчетной кратностью коммутационных пе­ ренапряжений 2,7 £/ф, значительно снизилась по сравнению с линиями ПО—220 кВ и оказалась равной А,= 1,1-М,2 см/кВ. Такое значительное снижение величины К, которая на линиях НО—220 кВ равняется 1,5 см/кВ, практически не отразилось на

173