3. Гирлянды изоляторов. Распределениенапряжения по элементамгирлянды

На напряжение 35 кВ и выше подвесные изоляторы собираются в гирлянды (рис. 2.10,а). Шарнирное соединение элементов гир- лянды обеспечивает гибкость гирлянды, что снижает механические нагрузки на изоляторы при обрыве провода и сильном ветре, а так- же создает удобствамонтажа.

Рис. 2.10. Гирлянды изоляторов:

а– схема подвеса на портале;б– схема замещения гирлянды изоляторов;

в– распределение напряжения по элементам гирлянды

Гирлянды подразделяются наподдерживающиеинатяжные. Поддерживающие гирлянды монтируются на промежуточных опо- рах, их нагрузка определяется весом проводов и возможными осад- ками (гололедом). Для подвеса проводов концевых, угловых и ан- керных опор используются натяжные гирлянды изоляторов, кото- рые кроме веса провода и гололеда воспринимают нагрузки, опре- деляемые тяжением провода. Поэтому они располагаются почти горизонтально. При использовании проводов больших сечений при- меняются сдвоенные и строенные гирлянды.

Основными электрическими характеристиками гирлянды явля- ютсясухоразрядноеи мокроразрядное напряженияперекрытия.Зна- чения этих напряжений зависятоттипа и количества используемых изоляторов.

Проведенные исследования и опыт эксплуатации показывают, что величины разрядных напряжений гирлянды не равны сумме

разрядных напряжений отдельных изоляторов. Это объясняется тем, что при перекрытии гирлянды дуга может на отдельных участ- ках отрываться от поверхности изолятора. Кроме того, в процессе эксплуатации имеет место загрязнение поверхности изолятора про- дуктами уноса промышленных предприятий и пылью, что снижает величину поверхностного сопротивления и увеличивает вероят- ность перекрытия.

Поэтому электрическую прочность гирлянды принято оценивать

по величине эффективной длины пути утечки удельной эффективной длины утечки

^Lэф

и коэффициенту

_эфL_эфU,

(2.2)

гдеU– амплитуда линейного напряжения.

Вероятность перекрытия будет тем меньше, чем больше значе- ние_эф.

Значение

^Lэф

зависит от геометрических размеров изолятораH

иD(см. рис. 2.7) и для внешней изоляцииможетбыть определено повыражению

L_эфLK. (2.3)

КоэффициентKзависитототношенияL H. Значениекоэффи-

циентаKлежит в пределах 1,0–1,4._эф

нормируется и приводится

в таблицах для районов с различной степенью загрязнения.

Для надежной работы изоляции необходимо, чтобы длина утеч- ки была

LK_эфU_рабmax, (2.4)

^гдеUраб max

ду фазами.

– наибольшее длительно допустимое напряжение меж-

Второй отличительной особенностью работы изоляторов в гир- лянде является неравномерность распределения напряжения по от- дельным элементам гирлянды.

Электрическаясхемазамещениягирляндыприведенанарис.2.10,б.

ЗдесьС– собственная емкость изолятора;С₁– емкостьизолятора

относительно опоры;С₂– емкость изолятора относительно провода. Для используемых в эксплуатации тарельчатых изоляторов значе-

ния емкостей колеблются в пределахС= 30–70 пФ;С₁С₂= 0,5–1,0 пФ.

= 4–5 пФ,

Рассмотрим характер изменения напряжения по гирлянде изоля-

торов для случая, когда провод имеет положительный потенциал относительно опоры. Направление токов для этого случая показано на рис. 2.10,б.

Допустим, что

С₁0 , а

С₂0 . Тогда наибольший ток будет

протекать через первый от провода изолятор (емкостьС). По мере приближения к опоре токи, протекающие через изоляторы, будут

уменьшаться в результате шунтирующего влиянияемкостей

С₁, и

через последний изоляторбудетпротекатьминимальныйток. В этом случае характер распределения по элементам гирляндыбудетиметь вид кривой1(рис. 2.10,в).

Для случаяС₁0

иС₂0

наибольший ток будет протекать че-

рез изолятор, расположенный у опоры, а наименьший – через пер-

вый изолятор за счет шунтирующего влияния емкостей

С₂. Поэто-

му характер распределения напряжения по элементам гирлянды бу- дет иметь вид кривой2.

ПриС₁0

иС₂0

токи, протекающие через изоляторы (емко-

стиС), будут определяться соотношением токовi₁С₁U₁и

i₂С₂U₂. Таккак

С₁С₂, то

i₁i₂

и напряжение на первомот

провода изоляторе будет больше, чем на последующих.

При значительном количестве изоляторов (n6 ) ток, проте- кающийчерезn-й изолятор, может быть больше тока черезn– 1-й засчетсоотношения токовi_1иi₂. В этомслучаенапряжение наn-м изоляторе может быть больше, чем наn– 1-м, а характер распреде- ления напряжения по гирлянде будет иметь вид кривой3. Таким образом, причиной неравномерного распределения напряжения по изоляторам является влияние емкостейС_1иС_2.

При количестве изоляторов 6 и более на первый изолятор от провода приходится 20–25 % полного фазного напряжения. Нерав-

номерность распределения напряжения не снижает электрическую прочность гирлянды, однако при напряжении 154 кВ и более на первом изоляторе возможно возникновение короны. Корона увели- чивает потери энергии, вызывает коррозию металла и создает зна- чительные радиопомехи. Поэтому требуются специальные меры по выравниванию напряжения на гирлянде изоляторов.

Наиболееэффективнымспособомвыравниваниянапряжения явля- етсяиспользованиезащитнойарматурыввидеметаллических колец, овалов,восьмерок,укрепленныхнаобоихконцахгирляндыилитольконалинейном конце. Арматура увеличивает емкость изоляторовотно-сительно провода, чтоприводитквыравниваниюнапряжения.

Сравнительно равномерное распределение напряжения имеетместо и при использовании расщепленных проводов. Придожденеравномерность распределения напряжения уменьшается за счетувеличения токов утечки по поверхности изоляторов, априсухойпогоде уменьшение неравномерности достигается засчетинтенсив-ной ионизации у наиболее загруженного по напряжению изолятора.При использовании более массивных изоляторовили сдвоенныхгирлянд неравномерность уменьшается за счет увеличения значениясквозного тока, протекающего через собственные емкости изолято-ровС. Защитная арматура предохраняет фарфоровую поверхностьизолятораотповреждения дугой при перекрытиях, так как разрядотводитсяотповерхности изолятора и дуга горит на кольцах за-щитной арматуры. Разрядные характеристики гирлянд, снабженныхарматурой, практически не отличаютсяотхарактеристик гирлянд

без арматуры.