Разряд по загрязненной поверхности изоляторов

Загрязнение поверхности изоляторов полупроводящими осадками является одной из главных причин перекрытия изоляторов при рабочем напряжении. Поэтому проблема выбора изоляции и профилактических мер в районах с загрязненной атмосферой имеет важнейшее значение.

Условия разряда по загрязненной поверхности таковы. Загрязнение в сухом состоянии обычно не снижает U_P. Однако под действием влаги слой загрязнения приобретает ионную проводимость. Проводимость этого слоя значительно выше проводимости дождевой воды. Механизм разряда по загрязненной поверхности аналогичен разряду по увлажненной поверхности: под действием токов, протекающих по проводящей пленке, подсушиваются отдельные участки поверхности, что создает резко неравномерное распределение напряжения по поверхности и приводит к образованию дужек, растягивающихся вплоть до искрового перекрытия изолятора. Вследствие высокой проводимости загрязняющего слоя, все эти явления резко усиливаются по сравнению с явлениями при увлажнении незагрязненного изолятора, и поверхностное разрядное напряжение снижается тем в большей степени, чем больше степень загрязнения изолятора.

Увлажнение слоя загрязнения происходит особенно интенсивно во время туманов, росы, моросящего дождя, таяния снега и гололеда. Напротив, интенсивные дожди смывают слой загрязнения (либо вымывают из него проводящую фракцию) и очищают изоляторы. Благоприятные условия для отложения загрязнений имеют место при небольших скоростях ветра, не превышающих 1 – 4 м/сек. Весьма часты перекрытия изоляции, в ранние утренние часы, когда при восходящем солнце на изоляторах выпадает роса. Поскольку перекрытия происходят при загрязнениях и увлажнениях, говорят о грязеразрядном U_ГР или влагоразрядном U_BР напряжениях изоляторов.

Особенно опасными для изоляции являются уносы котельных; химических, металлургических, цементных заводов; брызги морской воды и пыль почвы, обильно содержащей соли (например, солончаков). Радиус зоны интенсивного загрязнения, если считать от источника, составляет примерно 1 – 2 км, а для химических заводов доходит до 2,5 км. В крупных промышленных центрах и их предместьях атмосфера загрязнена продуктами отработки множества предприятий, транспорта с паровозной тягой, тепловых станций на больших площадях.

В полевых условиях возникают загрязнения изоляции вследствие выветривания почвы (так называемые полевые загрязнения).

Основным конструктивным фактором, влияющим на разрядное напряжение увлажненного изолятора, является длина его пути утечки, которая может сравнительно просто регулироваться в широких пределах. Поэтому обычным путем борьбы с перекрытиями, вызванными загрязнением изоляции, является нормирование достаточных длин пути утечки, величина которых может быть поставлена в связь с проводимостью загрязняющего слоя, т.е. с его толщиной и удельной электропроводностью.

Таблица 3.1 – Допустимы длины пути утечки по поверхности изоляторов

нормируются минимально допустимые удельные длины пути утечки изоляции L_УТ. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство

(3.7)

где L_УТ.ЭФФ — эффективная длина пути утечки изоляции (отличающаяся от истинной поправочным коэффициентом k_УТ≤1; U_ф — рабочее фазное напряжение.

Действующие в СССР нормы на удельную длину пути утечки приведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 не охватывает прибрежных морских районов, где опасны соляные отложения. Для таких районов принимают λ_УТ = 4,0-5,2 см/кв_действ.

В сетях с изолированной нейтралью возможно длительное существование замыкания фазы на землю, при котором напряжение на здоровых фазах возрастает до линейного. Казалось бы, что для таких сетей нормы на удельную длину пути утечки должны соответственно в раз превышать нормативы для сетей с эффективно заземленной нейтралью. Однако, как видно из табл. 3.1, действующими нормами признается достаточным увеличение удельной длины пути утечки всего на 15—30%. Последнее объясняется небольшой вероятностью совпаде­ния существования однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью и наиболее неблагоприятных погодных условий.

Как видно, из табл. 3.1, для подстанционной изоляции, имеющей обычно больший диаметр изоляторов D, чем линейная изоляция, желательно иметь несколько большую длину пути утечки. Эта рекомендация согласуется с выводами, вытекающими из формулы (3.2).

В районах так называемых полевых загрязнений нормируемый путь утечки минимален. Этот путь утечки не рассчитан на сколько-нибудь интенсивное загрязнение. Между тем, в таких районах иногда встречаются (в основном на линиях электропередачи) зоны интенсивного загрязнения изоляторов птицами, садящимися на конструкции опор. Опыт эксплуатации показывает, что этот вид загрязнений нередко является причиной поверхностного разряда по изоляторам.

Хотя загрязнение поверхности изоляторов в основном сказывается на снижении разрядных напряжений при рабочем напряжении, интенсивные загрязнения ведут также к существенному снижению U_P при коммутационных импульсах и незначительно снижают U_P при грозовых импульсах.