Разрядные характеристики линейной изоляции при напряжении промышленной частоты и при коммутационных импульсах

Разрядные характеристики воздушных промежутков. Воздушные промежутки в отношении их разрядных характеристик можно подразделить на две группы: промежутки с симметричными электродами типа стержень – стержень и промежутки с резко несимметричными электродами типа стержень – плоскость. Разрядные характеристики этих промежутков являются предельными. На рис. 5.7 приведены разрядные характеристики типовых воздушных промежутков линий электропередачи при коммутационных импульсах. На опоре промежутком, определяющим уровень изоляции линии, является промежуток s₁ провод – стойка опоры при отклоненной под действием ветра гирлянде (рис. 5.1). У гирлянд СВН, снабженных защитной арматурой, промежуток s₁ образован арматурой и стойкой опоры или траверсой. Указанный промежуток по симметрии электродов занимает среднее положение между крайними типами стержень – стержень и стержень – плоскость. Поэтому кривая разрядных напряжений для него также занимает среднее положение (кривая 3 на рис. 5.7).

Рис. 5.7 – Кривые средних разрядных напряжений U_Р воздушных промежутков на линиях.

В пролете уровень изоляции линии определяется промежутками провод – провод s₂ и провод – земля s₃ (рис. 5.1). Промежуток провод – провод симметричен, и для него действительна кривая 1. Разрядное напряжение промежутка провод – земля определяется по кривой 4. При оценке необходимых в отношении уровня изоляции габаритов линии следует считаться с появлением в пролете возвышающихся предметов (комбайнов, автомашин и пр.). В качестве расчетного в этом случае принимается промежуток провод – стержень, возвышающийся над землей на 4 м (кривая 5).

Кривые U_Р=f(s) на рис. 5.7 определяют 50%-ные разрядные напряжения при коммутационных импульсах, которые близки к значениям разрядных напряжений на промышленной частоте. В то же время при коммутационных импульсах наблюдается существенный разброс разрядных напряжений, вследствие которого с вероятностью порядка 0,025 можно ожидать снижения разрядных напряжений до 0,85 U_Р.

Сухоразрядные и мокроразрядные характеристики гирлянд изоляторов. Для разряда по гирлянде могут быть намечены три возможных пути (рис. 5.8); путь вдоль всех изгибов фарфорового тела изоляторов 1, кратчайший путь между шапками изоляторов 2 и кратчайший для всей гирлянды путь 3. Направление развития канала разряда зависит от предразрядного тока и частоты воздействующего напряжения.

На частотах порядка десятков и сотен герц и при сухой поверхности гирлянды разряд развивается только по путям 2 или 3 в зависимости от отношения длины пути утечки l_УТ к высоте изолятора h. Опыт показал, что если l_УТ/h≥1.3, разряд развивается на пути 3, т.е. целиком по воздуху. При меньшем отношении l_УТ/h более слабым участком оказывается путь 2. При заданной длине гирлянды путь 3 соответствует максимально возможному сухоразрядному напряжению. Поэтому при конструировании изоляторов стремятся соблюсти условие l_УТ/h≥1.3 путем увеличения диаметра тарелки или, что более экономично, путем снижения диаметра шапки изолятора. Условие l_УТ/h≥1.3 соблюдается для современных изоляторов, поэтому сухоразрядное напряжение гирлянды практически полностью определяется разрядным напряжением воздушного промежутка 3 и не зависит от типа изоляторов. Значения сухоразрядного напряжения гирлянд в зависимости от их строительной длины приведены на рис. 5.9 На опорах портального типа с большей площадью металли­ческих конструкций разрядное напряжение гирлянд снижается. При наличии арматуры длина l_УТ берется равной промежутку в свету между арматурой и траверсой. Кривые на рис. 5.9 относятся к поддерживающим гирляндам. Разрядные напряжения натяжных гирлянд повышаются примерно на 10%.

Рис. 5.8. Возможные путиперекрытия гирлянды изоляторов.

Рис. 5.9 – Сухоразрядные напряжения поддерживающих гирлянд изоляторов в функции строительной длины. 1 — гирлянды без защитной арматуры ВЛ до 220 кВ; 2– гирлянды с защитной арматурой ВЛ 330—750 кВ.

При дожде путь разряда прилегает к поверхности фарфора значительно плотнее. На относительно коротких гирляндах разряд развивается по пути 1 (рис. 3.15); на более длинных гирляндах (110 кВ и выше) он приближается к пути 2. Распределение напряжения по изоляторам при дожде почти равномерно, вследствие чего мокроразрядное напряжение гирлянды U_МР пропорционально числу изоляторов n:

U_МР=E_МРnh, (5.2)

где Е_МР – мокроразрядный градиент, усредненное значение которого указывается в документации на изоляторы.

При воздействии коммутационных импульсов сухоразрядное напряжение гирлянд практически не отличается от измеренного на промышленной частоте, лишь у длинных гирлянд отмечено небольшое увеличение U_СР. Мокроразрядное же напряжение на коммутационных волнах может заметно превышать определенное на промышленной частоте.