Решение ТОЭ онлайн
Техника высоких напряжений ТВН
Электротехника, основы электроники
Электрические измерения, электрические материалы

 
» » Общая характеристика внешней изоляции
на правах рекламы

Общая характеристика внешней изоляции

Общая характеристика внешней изоляции

Внешняя изоляция. Особенности внешней изоляции. Регулирование электрических полей во внешней изоляции

Особенности внешней изоляции

К внешней изоляции установок высокого напряжения относят изоляционные промежутки между электродами (проводами линий, шинами распределительных устройств и т. д.), в которых роль основного диэлектрика выполняет воздух.

Целесообразность использования диэлектрических свойств воздуха в энергетических установках разных классов напряжения объясняется меньшей стоимостью и сравнительной простотой создания изоляции. Для ее выполнения изолируемые электроды (провода, шины и др.) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли и закрепляются с помощью изоляционных конструкций из твердых диэлектриков — изоляторов. При этом чисто воздушные промежутки и промежутки в воздухе вдоль поверхностей изоляторов образуют внешнюю изоляцию установки. Сами изоляторы в состав внешней изоляции не входят, так как они имеют еще и свою внутреннюю изоляцию, свойства которой существенно иные.

Для внешней изоляции характерна зависимость электрической прочности от метеорологических условий, определяющих состояние основного диэлектрика — воздуха, а также состояние поверхностей изоляторов, т. е. количество и свойства загрязнений на них. Так, на разрядные напряжения чисто воздушных промежутков и вдоль изоляторов внутренней установки оказывают влияние давление p, температура T и абсолютная влажность H воздуха, а на разрядные напряжения вдоль изоляторов наружной установки — кроме того, вид и интенсивность атмосферных осадков, количество и состав загрязнений в атмосфере и ветровые условия.

Показатели метеорологических условий непрерывно меняются во времени: на относительно регулярные суточные и сезонные колебания накладываются случайные изменения, скорость и размах которых могут быть весьма большими.

В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так, чтобы они имели требуемую электрическую прочность и при таких неблагоприятных сочетаниях давления, температуры и влажности воздуха, вероятность появления которых мала, но достаточна, чтобы влиять на надежностные и, следовательно, на экономические показатели установок высокого напряжения. Для определения расчетных значений p, T и H используются данные метеонаблюдений за длительные периоды времени (десятки лет).

В некоторых случаях смена метеорологических условий (например, появление мокрых осадков) может качественно изменять состояние поверхностей изоляторов наружной установки и механизм развития разрядов вдоль них, что сильно сказывается на значениях разрядных напряжений. Чтобы учесть это, электрическую прочность промежутков вдоль изоляторов наружной установки измеряют в условиях, соответствующих разным механизмам разрядных процессов, а именно, когда поверхности изоляторов чистые и сухие, чистые и смачиваются дождем, загрязнены и увлажнены. Разрядные напряжения, измеренные при указанных состояниях поверхностей изоляторов, называют соответственно сухоразрядными, мокроразрядными и грязе- или влагоразрядными.

Влияние метеорологических условий на электрическую прочность внешней изоляции учитывается и при проведении испытаний. Для этого контролируются давление, температура и абсолютная влажность воздуха, а измеренные значения разрядных напряжений с помощью специальных поправочных коэффициентов пересчитываются или, как говорят, приводятся к нормальным условиям: р = 1,013·105 Па, или 760 мм рт. ст., Т = 20°C и Н = 11 г/м3 (ГОСТ 1516-73). При измерениях мокро- и влагоразрядных напряжений изоляторов искусственный дождь (ГОСТ 1516-73) и увлажненные загрязнения (ГОСТ 10390-71) создаются строго регламентированными способами. Эти меры обеспечивают не только правильную имитацию соответствующих эксплуатационных условий, но и возможность сравнения результатов, полученных в разных лабораториях или в разное время.

Средние значения параметров, характеризующих метеорологические условия, и вероятности их отклонения для различных местностей могут быть существенно разными. Наряду с относительным постоянством этих показателей на больших территориях могут наблюдаться и резкие местные изменения. Например, вблизи некоторых крупных промышленных предприятий, в районах с солончаковыми почвами и на морских побережьях резко увеличивается концентрация загрязняющих веществ в воздухе, снижающих влагоразрядные напряжения изоляторов. Поэтому на территории страны выделяются климатические зоны, отдельные районы классифицируются по степени и характеру загрязненности атмосферы, а внешняя изоляция оборудования проектируется для этих зон или районов с учетом их особенностей.

Внешняя изоляция, как правило, обладает способностью быстро восстанавливать свою электрическую прочность до исходного уровня после пробоя и отключения ее от источника напряжения.

В тех случаях, когда допустимы отключения установки на короткое время (доли секунды), это обстоятельство позволяет существенно снизить требования к электрической прочности внешней изоляции, уменьшить ее габариты и стоимость. Достигается это за счет того, что допускаются пробои изоляции при наиболее высоких, но редких электрических воздействиях, но, однако, предусматривается их быстрое устранение путем отключения напряжения на короткий интервал времени с последующим автоматическим повторным включением (АПВ) установки.

Способность внешней изоляции восстанавливать электрическую прочность позволяет без необратимого разрушения измерить фактическое разрядное напряжение у каждого экземпляра изоляционной конструкции и многократно испытывать одну и ту же конструкцию, что значительно облегчает накопление статистических данных, необходимых для проектирования изоляции.

Основной диэлектрик внешней изоляции — атмосферный воздух — не подвержен старению, т. е. независимо от воздействующих на изоляцию напряжений и режимов работы оборудования его средние характеристики остаются неизменными во времени. Поэтому для чисто воздушных промежутков, составляющих основу внешней изоляции, не существует проблемы сроков службы, которая при создании внутренней изоляции является одной из наиболее сложных.

Регулирование электрических полей во внешней изоляции

Электрическая прочность воздуха при нормальных условиях относительно невелика: при расстояниях между электродами более 1 см она не превосходит 25…30 кВ/см, т. е. в 10…30 раз меньше, чем у твердых диэлектриков. Поэтому изоляционные расстояния по воздуху в установках высокого и особенно сверхвысокого напряжения получаются большими, достигая нескольких метров. Размеры же электродов (проводов, шин и др.), выбранных по плотности тока, механической прочности и другим соображениям, оказываются сравнительно небольшими, и радиусы кривизны их поверхностей составляют не более единиц сантиметров. При таких соотношениях размеров электродов и межэлектродных расстояний электрические поля во внешней изоляции получаются резконеоднородными, для которых коэффициент неоднородности kн, равный отношению наибольшей напряженности Еmax к средней Еср в промежутке, превышает 3.

Создание внешней изоляции в таких условиях сильно затрудняется. Во-первых, при резконеоднородных полях во внешней изоляции возможен коронный разряд, т. е. разряд, распространяющийся на часть изоляционного промежутка. Появление короны не нарушает работу установок высокого напряжения, однако вызывает дополнительные потери энергии и интенсивные радиопомехи. Во-вторых, электрическая прочность воздуха в таких полях значительно ниже: при расстоянии около 1 м она составляет 5…6 кВ/см, а при расстояниях около 10 м снижается еще приблизительно в 2 раза и продолжает падать при дальнейшем увеличении межэлектродных расстояний. Поэтому с ростом номинального напряжения габариты и стоимость внешней изоляции возрастают настолько, что сооружение установок с внешней изоляцией на напряжения выше некоторого предельного становится экономически нецелесообразным.

В связи с этим большое значение имеют меры по уменьшению степени неоднородности электрических полей, которые позволяют ограничить мощность потерь на корону до экономически оправданного уровня, снизить интенсивность радиопомех до допустимых значений, а также дают некоторое увеличение разрядных напряжений.

Неоднородность электрических полей во внешней изоляции уменьшается главным образом путем увеличения радиусов кривизны поверхностей электродов. С этой целью на воздушных линиях высоких классов напряжений используются расщепленные и расширенные провода, а на арматуре изоляторов устанавливаются специальные экраны.

Электрические поля вдоль поверхностей изоляторов выравнивают иногда и с помощью полупроводящих покрытий. На поля у поверхностей изоляторов сильное влияние оказывает устройство их внутренней изоляции. Поэтому для регулирования этих полей используют также дополнительные электроды, располагаемые внутри изоляторов.


Теги: внешняя изоляция

Комментарии:

Оставить комментарий
  1. ЦитатаОтветить
    Админ не могу разобраться с регистрацией!!!Где просмотр правил форума увидеть???Спасибо
    • Нравится
    • 0
    1. ЦитатаОтветить
      • Администратор

      • 11 марта 2019
      Не нужна регистрация.
      • Нравится
      • 0