Выбор изоляции на линиях с металлическими опорами

В настоящее время установилась практика выбора изоляции линий электропередачи по коммутационным перенапряжениям и максимальному рабочему напряжению. Необходимый уровень грозоупорности линий устанавливается не путем усиления изоляции, а путем защиты линий хорошо заземленными тросами.

Коммутационные перенапряжения U_K задаются расчетной кратностью k по отношению к амплитудному значению фазового рабочего напряжения U_Ф:

(5.3)

Кратность коммутационных перенапряжений зависит от режима нейтрали в системе, свойств электропередачи, в частности ее длины и резонансных характеристик, свойств выключателей, наличия реакторов и продольной компенсации, характеристик разрядников и других факторов. Процесс развития коммутационных перенапряжений и их ограничение будут подробно изучаться во второй части учебного пособия. Здесь же приведем лишь значения расчетных кратностей k для сетей разных напряжений: при U_H=35 кВ k=3,5;при U_H=110-200 кВ k=3,0; при U_H=330 кВ k=2,7; при U_H=500 кВ k=2,5; при U_H=750 кВ k=2,1.

При выборе линейной изоляции по коммутационным перенапряжениям используются средние разрядные характеристики изоляции. Известно, что разряд при коммутационных импульсах имеет значительный статистический разброс, характеризуемый величиной σ. Поэтому вводится понятие о выдерживаемом напряжении, которое должно быть ниже нижнего предела кривой распределения разрядного напряжения. Количественно переход от к выдерживаемому напряжению осуществляется умножением на коэффициент k_σ = 1-2σ≈0.85.

В современной проектной практике используется следующая методика выбора линейной изоляции.

а) По значению U_Н определяют необходимое среднее мокроразрядное напряжение гирлянды U_МР:

(5.4)

где k_Р — поправка на возможное отличие давления от стандартного;

k_γ —поправка на возможную загрязненность поверхности изолятора и отличие электропроводности и интенсивности дождя от стандартных;

k_τ – коэффициент импульса.

В проектных разработках обычно принимают k_γ=1.1. Величина k_τ определяется по формуле (3.3). В среднем можно принять следующие значения k_τ для различных номинальных напряжений ВЛ:

Таблица 5.1 – Выбор коэффициента импульса в зависмости от номинального напряжения линии

Величина k_P определяется по формуле (3.6). В частности, для наибольшей высоты 1 000 м над уровнем моря k_P =0,94; для 500 м k_P = 0,96.

б) По значению U_МР с помощью формулы (5.2) определяют необходимое число изоляторов в гирлянде

в) Для учета возможности образования в поддерживающей гирлянде дефектных (нулевых) изоляторов вычисленное значение n увеличивается на один элемент для линий 35—330 кВ и на два элемента длилиний 500—750 кВ.

г) Найденное полное число изоляторов в гирлянде N проверяют на длину пути утечки при рабочем напряжении. При этом необходимо, чтобы удовлетворялось неравенство (3.7)

Длина пути утечки изоляторов l_УТ указана в технической документации на изоляторы, а допустимые удельные длины λ_ут для разных районов загрязнения атмосферы приведены в табл. 3.1. Заметим, что в нормированных значениях λ_ут учтена возможность появления дефектного .изолятора в гирлянде.

Если полученная удельная длина пути утечки будет незначительно уступать допустимой, число изоляторов N следует соответственно увеличить; если же отличие l_УТ от λ_ут значительно, целесообразно перейти к использованию специальных грязестойких изоляторов, имеющих резко увеличенную длину пути утечки.

д) Определяется величина минимального изоляционного промежутка провод (либо арматура) – опора s₁ необходимая по условию воздействия рабочего напряжения. Для этого вычисляется расчетное значение среднего разрядного напряжения промежутка:

(5.5)

где – поправка на отличие плотности и влажности воздуха от стандартных. Величина принимается по данным рис. 3.6 для вероятности около 5%. В частности, для высоты до 1 000 м над уровнем моря =0,84, для 500 м — 0,89.

По найденному значению и кривой на рис. 5.7 вычисляется необходимый изоляционный промежуток s₁.

е) Определяется величина изоляционного промежутка s_1k, необходимая по условию воздействия коммутационных перенапряжений. Расчетное значение U_P.K равно:

(5.6)

По найденному значению U_P.K и кривой на рис. 5.7 определяется необходимый изоляционный промежуток s_1.K.

ж) Осуществляется координация импульсной прочности промежутка провод – опора и гирлянды. В основу координации кладется требование об их импульсной равнопрочности. Импульсное 50%-ное разрядное напряжение выбранной гирлянды (с учетом всех изоляторов в гирлянде) определяется по рис. 5.10. По найденному значению разрядного напряжения и кривым зависимости разрядного напряжения от расстояния между электродами различной формы для промышленной частоты, определяется необходимый изоляционный промежуток s_1И.

з) При отклоненных положениях гирлянды, соответствующих скоростям ветра v_M, 0,4v_м и 10 м/сек, вычерчиваются изоляционные зоны радиусом, соответственно равным s₁, s_1K, s_1И. С помощью этих зон устанавливается необходимое расстояние от точки подвеса гирлянды до стойки опоры, как это показано на рис. 5.11.

и) Найденное по п. «з» расстояние между фазами сравнивается с нормируемым ПУЭ по условию сближения проводов в пролете (s₂ является функцией длины пролета), и в качестве окончательного значения принимается наибольшая величина.

Рис. 5.11 – Определение расстояния от точки крепления гирлянды до стойки опоры. 1 — положение гирлянды при скорости ветра v_M; 2– то же при 0,4v_М; 3 – то же при v =10 м/сек.