Файл: Цимберов, А. И. Стеклянные изоляторы.pdf

принятая многими зарубежными фирмами США, Японии и др. (рис. 2-10,6). Как показывает многолетний опыт выпуска таких подвесных изоляторов как с фарфоровым, так и со стеклянным элементами, в конструкциях с ци­ линдрической формой головки удается получить лучшие техноэкономические показатели, чем в подвесных изоля­ торах с конической формой головки. За счет снижения высоты и диаметра головки изоляционного элемента изо­ лятора уменьшается конструктивная высота изолятора.

Рис. 2-10. Конструкции головок стеклянных подвесных изоляторов,

Достигается это благодаря более равномерному распре­ делению механических напряжений по внутренней по­ верхности диэлектрика через цементный камень при при­ ложении нагрузки к стержню изолятора. При комической же форме головки изоляционного элемента изолятора напряжение сосредоточивается в основном на головке стержня. Изложенное подтверждается исследованиями на моделях, выполненных в ВЭИ [Л. 24].

В табл. 2-3 приведены сравнительные данные стек­ лянных подвесных изоляторов с конической и цилиндри­ ческой формами головки, из которой видны преимуще­ ства по массе изоляторов с цилиндрической головкой для одних и тех же классов изоляторов, в особенности эхо касается изоляторов среднего и тяжелого типов.

Все большее внедрение линий электропередачи на вы­ сокие и сверхвысокие напряжения (500, 750 кв и выше)

53

потребовало глубоких исследовании и разработок мето­ дов борьбы с радиопомехами от короны на различных конструктивных элементах линий, в том числе и на изо­ ляторах. Как показал« исследования и опыт эксплуата­ ции, генерирование помех на подвесных изоляторах мо­ жет иметь место в воздушном зазоре между краем шап­ ки и тарелки стеклянного элемента изолятора и между стержнем и стеклянным элементом в месте выхода стержня из армировочной связки. В целях обеспечения безперебойное радиоприема установлены общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех [Л. 54]. Следует отметить, что разработка методов измерения уровней помех в зависимости от различных атмосферных и других факторов, а также способов бчрьбы с радиопо­ мехами является весьма сложной и требующей глубоких исследований.

Измерения напряжения помех от изоляторов впервые были разработаны в США Национальной ассоциацией энергопромышленииков (NEMA), а позднее несколько видоизменена и рекомендована в качестве международ­ ной— схема CISPR (Международный специальный ко­ митет по радиопомехам — Публикация № 308, октябрь, 1960 г.). Для измерения величины радиопомех сущест­ вуют специальные приборы различной конструкции [Л. 52].

В Советском Союзе разработай ГОСТ 11001-69 на измеритель помех. Следует отметить трудности, возни­ кающие при попытке определить долю радиопомех от изоляторов от общих помех на линии электропередачи. Такие испытания проводились рядом исследователей [Л. 26, 52], в результате чего были установлены следую-

54

Щие предельные напряжения для подвесных изоляторов в гирлянде, выше которых начинаются корониірования и интенсивные радиопомехи: 30 кв у стеклянного изолято­ ра ПС16, 32 кв у изолятора ПС12. Интересно отметить, что те же исследования определили вышеуказанные по­ казатели для идентичных фарфоровых подвесных изоля­ торов несколько выше, а именно: 35 и 40 кв у изолято­ ров ПФ6-Б и ПФ14. Это объясняется более равномерным распределением напряжения по гирлянде фарфоровых изоляторов. Стандартом на стеклянные подвесные изоля­ торы (ГОСТ 14197-69) установлены следующие мини­ мально допустимые напряжения уровня радиопомех от короны на одиночных изоляторах в сухом состоянии: 28 кв для ПС6, 35 кв для ПС12, 40 кв для ПС16 и ПС22 и 45 кв для ПСЗО.

Глава третья

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ и ВЫБОРА СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

3-1. ПОРЯДОК КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗОЛЯТОРОВ

Для проектирования изолятора разрабатывается тех­ ническое задание, содержащее следующие сведения: тип изолятора (штыревой, подвесной тарельчатый или стерж­ невой и т. д.), расчетные механические нагрузки в нор­ мальном и аварийном режимах, номинальное напряже­ ние установки, атмосферные и климатические условия, тип гирлянды для подвесных изоляторов, материал опор для штыревых изоляторов, высота расположения уста­ новки над уровнем моря и отношение Іу/Н для подвес­ ных изоляторов. Однако техническое задание может быть ограничено только некоторыми показателями, например могут быть заданы номинальное напряжение установки, данные атмосферных и климатических условий, марка провода и материал опор линии.

В этом случае предстоит установить тип изолятора, величину механических нагрузок на изолятор и другие данные, необходимые для разработки конструкции.

Порядок разработки новых конструкций изоляторов состоит в следующем.

После предварительных расчетов и разработки новой конструкции изготовляются опытные образцы, которые

55

подвергаются испытаниям. На основании результатов испытаний вносятся коррективы в конструкцию для изго­ товления опытной партии изоляторов. Эти изоляторы на­ правляются в различные климатические районы и уста­ навливаются для опытной эксплуатации. По.получении результатов полных исследований в специальных лабо­ раториях и данных эксплуатации новые конструкции и техническая документация к ним утверждаются соответ­ ствующими организациями для пуска изоляторов в се­ рийное производство.

При разработке новых конструкций стеклянных изо­ ляторов необходимо также учитывать особенности сте­ кольного производства, как-то: технологичность изготов­ ления принятой формы изолятора, возможность закалки, простоту процессов производства и их экономичность.

3-2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ИЗОЛЯТОРОВ

Первоочередной задачей при конструировании изоля­ торов является определение основных размеров: конст­ руктивной высоты, длины гирлянды подвесных изолято­ ров или, точнее, сухоразрядного расстояния, наибольше­ го диаметра, длины пути утечки и толщины диэлектрика в наиболее электрически напряженном месте.

Электрический расчет высоковольтных изоляторов в самый начальный период их создания производился на основе построения схематических электрических полей вокруг эскизных проектов изоляторов.

Основой для построения электрических полей изоля­ торов служит то обстоятельство, что каждый изолятор можно рассматривать как конденсатор с собственными

этом основании представляется возможным определить расчетным путем эти емкости и сопротивления, а также построить электрическое поле, т. е. найти количество и направление силовых линий вокруг изолятора. Проверка полученных расчетов может быть произведена на макете (образце) изолятора [Л. 24].

В настоящее время эти трудоемкие методы проектиро­ вания изоляторов не применяются, так как теорией и практикой изоляторостроения разработаны эмпирические

56

формулы и зависимости между отдельными параметра­ ми различных типов изоляторов, которые дают возмож­ ность создания подобных по форме изоляторов с требуе­ мыми характермстиками.

Как указывалось выше (§ 2-5), электрическая проч­ ность высоковольтного изолятора оценивается следую­ щими электрическими характеристиками: сухоразрядное, мокроразрядное, 50%-ное ,влагоразрядное напряжения промышленной частоты, сухоразрядное и мокроразряд­ ное напряжения гирлянд при

устанавливаются основные габаритные размеры изолято­ ров и в первую очередь сухоразрядное и мокроразрядное расстояние изоляторов.

Для определения сухоразрядного и мокроразрядного расстояний изоляторов рассмотрим разрядные явления на поверхности изоляторов. С известным приближением разрядное напряжение изолятора можно рассматривать как разрядное напряжение воздушного промежутка стер­ жень— заземленный стержень или стержень — зазем­ ленная плоскость.

Пробивные напряжения таких воздушных промежут­ ков в различных условиях (атмосферных и др.) изучены достаточно полно и освещены во многих литературных источниках [Л. 10, 51]. На рис. 3-1 приведена кривая за­ висимости разрядного напряжения от длины воздушного промежутка между электродами стержень — заземлен­ ный стержень при частоте 50 гц, нормальных атмосфер-

57

иых условиях 760 мм рт. ст., температуре 20 °С, влаж­ ности 11 г/мг.

Зависимость импульсного 50%-ного разрядного напря­ жения от длины воздушного промежутка между элек­ тродами стержень — заземленный стержень при волне 1,5/40 мксек приведена на рис. 3-2.

Как видно из обоих рисунков, разрядные напряжения

рис. 3-1 и 3-2, следует уточнить его основные размеры согласно кривым, представляющим зависимости разряд­ ных напряжений (сухоразрядного, мокроразрядного и импульсного) однотипных изоляторов от соответствую­ щих разрядных расстояний (см. ниже).

3-3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОПОРНЫХ СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Опорные изоляторы для внутренних установок на 6—10 кв

К опорным изоляторам для внутренних установок, связанным с воздушными линиями и подвергающимся коммутационным и атмосферным перенапряжениям, предъявляются требования по электрическим характери-

58

Стйкам согласно табл. 2-4, за исключением мокроразрйДных напряжений. Зависимость между сухоразрядным на­ пряжением и сухоразрядным расстоянием для опорных изоляторов на 6—10 кв выражается следующей эмпири­ ческой формулой (по ВЭИ):

г /с.н = 20 + 3,38L C.H

тренней полости опорных изоляторов с наружной арма­ турой от увлажнения к нижнему торцу изолятора при­ клеивается влагонепроницаемая прокладка.

На рис. 3-4 приведена кривая зависимости импульс­ ного напряжения опорных изоляторов от разрядного рас­ стояния при волне 1,5/40 мксек, по которой можно про­ верить разрядные расстояния изолятора при перенапря­ жениях. Определив тип изолятора (наружная или внутренняя заделка арматуры), сухоразрядное расстояние и длину пути утечки, устанавливают остальные размеры: верхний и нижний диаметры, толщину диэлектрика со­

59