2. Механический расчет

В процессе работы высоковольтные вводы подвергаются воздействию различных механических нагрузок (рабочие изгибающие нагрузки за счет сил натяжения проводов или шин, электродинамические силы при токах короткого замыкания, внешние нагрузки от ветра и гололеда и др.). К основным элементам, которые подвергаются этим нагрузкам, относится фарфоровая покрышка и узел ее крепления к фланцу.

2.1. Расчет фарфоровой покрышки.

Под воздействием приложенных механических нагрузок фарфоровая покрышка подвергается изгибу. Учитывая, что прочность фарфора на изгиб самая низкая, произведем ее расчет на изгиб. Наиболее опасным сечением покрышки является место ее соединения с фланцем.

2.2. Расчет узла крепления покрышки и фланца к корпусу

К репление фарфоровой покрышки к фланцу может осуществляться с помощью цементной заделки или съемного кольца. Во всех случаях между фарфоровой покрышкой и фланцем для уплотнения ставится прокладка (из резины, электрокартона, паронита и др.) чтобы устранить возможность просачивания масла.

В се элементы конструкции соединяются друг с другом тем или иным способом для обеспечения герметичности ввода. Наиболее распространенным и простым способом является болтовое крепление. В наиболее нагруженном состоянии находится болтовое крепление верхней фарфоровой покрышки к фланцу. Произведем расчет болтового крепления.

В качестве материала для изготовления болтов можно выбрать различную конструкционную сталь (Ст3, Ст30, Ст40). Из справочной литературы нужно найти значение их допустимой прочности на разрыв (растяжение) и сравнить с расчетным значением бол. Если условие прочности не выполняется необходимо выбрать другую сталь, увеличить количество болтов или их размер.

3. Тепловой расчет

Одной из причин отказа ЭИК является тепловое разрушение при нарушении тепловой устойчивости (теплового равновесия). Это может наблюдаться, когда выделяемое в ЭИК тепло (потери энергии) при приложении электрической нагрузки превышает теплоотдачу в окружающую среду. Основными причинами выделения тепла в ЭИК являются:

=> потери энергии в токопроводящих элементах (ТПС, ТПЖ, обмотки трансформаторов, обкладки конденсаторов и др.);

=> диэлектрические потери в изоляции (за счет электропроводности и поляризации);

:=> потери в металлических частях ЭИК (конденсаторные обкладки в/в вводов, экраны в кабелях и др.).

Теплоотвод, в свою очередь, определяется:

=> теплопроводностью материалов, входящих в электроизоляционную конструкцию (материала диэлектрика, обкладок, корпуса и др.);

=> рассеивающей поверхностью ЭИК;

=> температурой окружающей среды;

=> условиями внешнего теплоотвода (естественное воздушное, искусственное).

В основе теплового расчета лежит подобие тепловых и электрических полей, которые описываются математически аналогичными уравнениями. Например, электрическому току условно соответствует тепловой поток, разности потенциалов – разность температур, электрическому сопротивлению – тепловое сопротивление, электропроводности – теплопроводность и т.д.

Благодаря этой аналогии можно пользоваться основными соотношениями теории электрических цепей и рассматривать эквивалентные схемы из тепловых сопротивлений для заданной конструкции.

3.1. Для проведения теплового расчета сделаем следующие допущения:

тепловые потоки в аксиальном направлении малы и ими можно пренебречь;
все тепло отводится через верхнюю (воздушную) фарфоровую покрышку;
теплоотвод через нижнюю (масляную) покрышку практически невозможен из-за большого теплового сопротивления.

3.2. При проведении расчета диэлектрических потерь в изоляции необходимо знать зависимость от температуры. Однако в справочной литературе такая информация для многих материалов либо отсутствует, либо приводятся значения для отдельных компонентов изоляции при одной или двух температурах. Для приближенных расчетов можно принять экспоненциальный характер изменения от температуры. В этом случае достаточно знать только два значения при разных температурах для каждой компоненты комбинированной изоляции.