1.2.3.Тепловой расчет кабеля.

Тепловыделением в изоляции кабеля вследствие его малости пренебрегаем. Расчет перепадов температур на 1м длины кабеля производим, учитывая только тепловыделение в токопроводящих жилах.

Приняв температуру жилы кабеля равной найдем для сечения жилы тепловыделения в единицу времени от рабочего тока:

где - удельное сопротивление материала жилы при 20⁰С,  , [9,табл.5-2];

- коэффициент зависимости сопротивления жилы от температуры, 1/⁰C [9,табл.5-2].

В кабелях с 3-мя секторными жилами тепловое сопротивление изоляции, отнесенное к тепловыделению во всех жилах, найдем по формуле:

где – внутренний радиус оболочки рассчитывается по формуле:

- теплопроводность полиэтилена [9, табл. стр.190], Вт/м⁰С.

Перепад температур внутри кабеля

.

Задаемся перепадом температур Δt₃₁=+20˚С, тогда температура окружающей среды составит

.

Числа Грасгофа и Прандтля при температуре окружающей среды получим по формулам:

,

где g – ускорение свободного падения,

- температурный коэффициент объемного расширения среды,

- кинематический коэффициент вязкости среды,

- характерный линейный размер системы (диаметр кабеля), м.

Рr=0.175

Число Нуссельта по (5-59)[7]:

Коэффициент теплоотдачи определим по (5-55)[5]:

Перепад температур

Поверхность кабеля длиной 1 м

Так как полученный перепад температур отличается от заданного значения, то зададим перепад температур и . При этом

Pr_B=0,719;

Рис.2.Определение перепада температур от поверхности кабеля в окружающую среду.

По рисунку получим искомый перепад температур .

Температура окружающей среды при

.

Задаваясь температурами жил +70 и -15⁰С, проводим аналогичный расчет. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Таблица 1

	,0С
95	70	43,1	8,06	49,5	12,44	57,56
95	30	32,6	6,094	49	-25,094	55,1
95	-15	31,54	5,90	50	-32,5	17,5

По данным таблицы строим зависимость перепада температур от температуры окружающей среды (рис.3)

Рис.3.Зависимость перепада температур от температуры окружающей среды

1.3. Подвесные высоковольтные изоляторы

1. Стеклянные изоляторы

При сооружении линий электропередач высокого напряжения наибольшее распространение получили тарельчатые стеклянные изоляторы. Широкий диапазон технических характеристик и конструкций тарельчатых подвесных изоляторов позволяет использовать их для оснащения современных ЛЭП, передающих электроэнергию напряжением 35 – 1150 киловольт.

Отечественная промышленность освоила массовое производство подобных изоляторов, рассчитанных на механические нагрузки до 300 кН, которые широко используются, как внутри страны, так и при строительстве высоковольтных ЛЭП за рубежом.

Для производства стеклянных изоляторов используется отожженное или закаленное стекло с хорошими электротехническими характеристиками, высокой механической прочностью, устойчивое к воздействию химически агрессивных сред и значительных температурных перепадов.

Процедура закалки стеклянных изоляторов позволяет добиться высокой механической прочности и термической устойчивости этих изделий. Специальные термические испытания изоляторов дают возможность производителю выпускать изделия гарантированного качества. Кроме того, все стеклянные изоляторы после термических испытаний проходят обязательный контроль геометрических размеров и состояния поверхности. Полностью собранные стеклянные изоляторы также подвергаются механическим испытаниям и испытаниям их устойчивости к воздействию потока искр.

Сегодня в электроэнергетике наиболее распространен стеклянный подвесной изолятор типа ПС. Изоляторы этого типа начали производить еще в 1963 году. Именно тогда стеклянные изоляторы стали рассматриваться, как альтернатива керамическим (фарфоровым). Новые изоляторы были на 20% легче фарфоровых, обладали большей прочностью и допускали эффективный визуальный контроль качества. Сегодня многие миллионы стеклянных изоляторов с успехом используются в самых разнообразных электрических сетях.

Самыми распространенными стеклянными изоляторами в настоящее время считаются ПС70, которые используются, главным образом, в электросетях с напряжением от 10 до 500 кВ, а также в электрических сетях РЖД.

Для стеклянных изоляторов используется закаленное стекло, с которым они становятся прочнее, долговечнее, меньше весят (от 1 до 9 кг). Однако эти изоляторы имеют меньшее электрическое сопротивление.

В современном мире стеклянные изоляторы используются гораздо чаще, чем фарфоровые, благодаря своим качествам. Также стеклянный изолятор обойдется дешевле в цене.

Еще одно преимущество стеклянных изоляторов перед фарфоровыми — быстрое выявление поломок. В изоляторе из фарфора обнаружить неисправность можно только при помощи специальных измерительных приборов, в то время, как стеклянный изолятор позволит это сделать визуально.

Состоит подвесной изолятор из изолирующей детали — стеклянной или фарфоровой «тарелки», чугунной «шапки» и стержня в форме пестика. На шапке имеется специальный замок, помогающий скреплять пестик с ней, чтобы гирлянда изоляторов не распадалась самопроизвольно. Для еще лучшего сцепления используется связка из цемента.

Для районов с повышенной загрязненностью атмосферы существует специальный класс грязестойких подвесных изоляторов. К примеру, в России часто используют грязестойкие изоляторы ПСД-70Е, ПСВ210А, ПСВ120Б. Используют их на морских побережьях, в районах промышленных предприятий, на горнодобывающих заводах и в прочих местах повышенного загрязнения.

В местах с обычными атмосферными условиями используются простые изоляторы: ПСВ40В, ПС120Б, ПСВ160А и другие. [5]