4.2. Работа изоляторов при увлажненных загрязнениях поверхности

Степени загрязненности атмосферы. Методика определения степени загрязненности атмосферы, учитывающая все возможные источники загрязнения – промышленные предприятия, тепловые электростанции, засоленные почвы и соленые водоемы – подробно изложена в «Руководящих указаниях по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязненной атмосферой».

К первой, наименьшей степени загрязненности атмосферы относятся сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра. Второй степени загрязненности соответствуют районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы, в которых применяются химические удобрения и гербициды,а также территория городов.

Степень загрязненности атмосферы вблизи промышленных предприятий устанавливается в зависимости от вида и объема производства. Источник промышленного загрязнения оказывает влияние на запыленность атмосферы в пределах определенной зоны вокруг предприятий. Размеры этой зоны – так называемый минимальный защитный интервал – для различных производств составляет 300…9000 м. За пределами защитного интервала загрязненность относится ко II или к I степени. В пределах же защитного интервала в зависимости от расстояния до источника загрязнения устанавливаются III–VI степени загрязненности.

В районах засоленных почв степень загрязненности атмосферы устанавливается с учетом солесодержания почвы и подверженности ее ветровой эрозии в зависимости от площади засоленного массива и расстояния до этого массива. Имеются карты с указанием районов, в которых необходимо учитывать засоленность почв. Это юг Западной Сибири, Прикаспийские области.

Загрязненность атмосферы в прибрежной зоне морей и соленых озер определяется в зависимости от солености воды и расстояния от береговой линии.

При наложении зон загрязнения (защитных интервалов) от двух источников степень загрязнения устанавливается по источнику, создающему большее загрязнение, если второй источник дает III степень загрязнения. Если оба источника дают IV степень загрязнения, то в зоне наложения устанавливается V степень, а во всех других случаях – VI степень. При наложении зон загрязнения трех и более источников степень загрязненности атмосферы определяется по двум источникам, создающим наибольшую степень загрязненности, а в некоторых случаях должны проводиться специальные исследования.

Выбор изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы. Как показывает опыт эксплуатации, определяющим для выбора изоляторов является обеспечение надежной работы в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. Значение влагоразрядного напряжения изоляторов зависит от характеристик загрязняющего слоя: толщины и удельного сопротивления. При одинаковых загрязнениях оно пропорционально длине пути утечки изолятора L_y, представляющей собой наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами. Для составных изоляторов (гирлянд и колонок) – это сумма длин пути утечки отдельных изоляторов.

Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. Кроме того, поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются неравномерно. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются в условиях эксплуатации пропорциональными не L_y, а эффективной длине пути утечки

(1)

где К ≥ 1 – поправочный коэффициент, называемый также коэффициентом эффективности изолятора.

Значения К определяются экспериментально. При отсутствии опытных данных коэффициент эффективности для подвесных тарельчатых изоляторов может быть оценен по эмпирической формуле:

(2)

где D – диаметр тарелки изолятора.

Значения коэффициента К для подвесных изоляторов тарельчатого типа лежат в пределах 1,0…1,3.

Для внешней изоляции электрооборудования и опорных изоляторов открытых распределительных устройств значения К приведены ниже:

Lу/H	1,5…2,0	2,0…2,3	2,3…2,7	2,7…3,2	3,2…3,5 ;
К	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4 ,

где Н – строительная длина изоляционной части конструкции.

В качестве характеристики надежности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки. Необходимо чтобы выполнялось неравенство

(3)

Удельная эффективная длина пути утечки нормируется в зависимости от степени загрязненности атмосферы и номинального напряжения установки. Нормированные значения λ_эф приведены в табл. 4. Значения λ_эф увеличиваются с ростом степени загрязненности. Для сетей 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью, λ_эф имеют большие значения, чем для сетей 110 кВ и выше, поскольку такие сети могут продолжительное время работать при замыкании одной фазы на землю. При высотах 1000…2000 м над уровнем моря значения нормированной удельной длины пути утечки для гирлянд изоляторов должны быть увеличены на 5%, при высотах 2000…3000 м – на 10 % и при высотах 3000…4000 м – на 15 % по сравнению со значениями, указанными в табл. 4. Для внешней изоляции электрооборудования и опорной изоляции открытых распределительных устройств, расположенных на высотах до 2000 м, λ_эф принимается в соответствии с табл. 4, а при высотах 2000…4000 м λ_эф берется для следующей степени загрязнения атмосферы.

Нормированные значения удельной эффективной длины пути утечки по отношению к наибольшему рабочему фазному напряжению (высота до 1000 м). Таблица 4.

Степень загрязненности атмосферы	λэф, см/кВ (не менее)
	для воздушных линий при номинальном напряжении, кВ			для открытых распределительных устройств при номинальном напряжении, кВ
	35	110…220	330…750	35	110…750
I II III IV V VI	1,7 1,9 2,25 2,6 3,5 4,0	1,3 1,6 1,9 2,25 3,0 3,5	1,3 1,5 1,8 2,25 3,0 3,5	1,7 1,7 2,25 2,6 3,5 4,0	1,5 1,5 1,8 2,25* 3,0** 3,5**

* Кроме напряжения 750 кВ.

** Кроме напряжений 500 и 750 кВ.

Для надежной эксплуатации при рабочем напряжении геометрическая длина пути утечки изоляторов должна определяться как:

(4)

Применительно к гирляндам изоляторов условие (4) означает, что число изоляторов в гирлянде должно быть:

(5)

где L_y – геометрическая длина пути утечки одного изолятора; U_{наиб.раб} – наибольшее рабочее междуфазное напряжение.

Нормированная удельная эффективная длина пути утечки в загрязненных районах обеспечивается увеличением в гирлянде числа изоляторов обычного исполнения или, что бывает целесообразнее, применением специальных грязестойких изоляторов, обладающих достаточно развитой поверхностью (рис. 9). Если длина пути утечки у обычных изоляторов составляет 28…42 см, то у грязестойких – 40…57 см. Хорошие результаты дает также применение гладких длинностержневых изоляторов из полимерных материалов, однако они недостаточно надежны под дождем. Технические характеристики изолятора ПФГ 80-1 приведены в табл. 5.