6 Дәріс Әуелік желілер мен қосалқы станциялардың оқшаулатқыштары

Дәріс мақсаты:

Дәріс мазмұны:

1. Оқшаулатқыштың негізгі сипаттамалары

2. Желілік және станциялық оқшаулатқыштар

3. Оқшаулатқыштар тізбесі бойымен кернеу таралуы

1. Оқшаулатқыштар деп электр қондырғысының әртүрлі потенциалдық бөліктерін оқшаулауға, яғни электр қондырғысының осы бөліктері арасында электр тогының өтуін болдырмауға және ток өткізетін бөліктерді механикалық бекітуге арналған электртехникалық бұйымдарды айтады.

Ток өткізетін бөліктердің орналасуы бойынша тіректік (опорные), өтпелі (проходные) және ілмелі оқшаулатқыштар деп бөлінеді. Олардың арналулары атауларына сәйкес келеді. Конструктивті жасалуы бойынша оқшаулатқыштар тәрелкелік (оқшаулатқыштың бөлігі тәрелке тәріздес), стерженьдік (стержень немесе цилиндр тәріздес) және штырлы тәріздес деп бөлінеді. Қондырылатын орны бойынша желілік және станциялық деп бөлінеді. Желілік оқшаулатқыштар электр беру желілері мен түйіспелік тораптардың сымдарын ілуге қолданылады.

Станциялық оқшаулатқыштар электр станцияларда, қосалқы станцияларда және секциялау бекеттерінде қолданылады. Соңғысында ілмелік тәрелкелік оқшаулатқыштар желілік те, станциялық та болуы мүмкін.

Оқшаулатқыштардың негізгі сипаттамалары ретінде разрядтық кернеулер, геометриялық параметрлері және механикалық сипаттамалары, сонымен бірге электр қондырғының номинал кернеуі алынады. Оқшаулатқыштардың разрядтық кернеулеріне үш жабынды және бір тесіп өту кернеуі жатады:

• құрғақ разрядты кернеу U - таза құрғақ оқшаулатқыштың 50 Гц жиіліктегі кернеуі кезіндегі жабынды кернеу;

• ылғал разрядты кернеу U - таза оқшаулатқыштың вертикалға 45 С бұрыштан құлайтын жаңбырмен жуылған 50 Гц жиіліктегі кернеуі кезіндегі жабынды кернеу;

• импульстік разрядтық кернеу U - стандартты атмосфералық импульстардан болатын 50%- дық жабынды кернеу оқшаулатқышқа берілетін 10 кернеудің 5-ін жабынды кернеу туғызады;

• тесіп өту кернеуі U - 50 Гц жиіліктегі оқшаулатқыш бойындағы тесіп өту кернеуі; бұл сипаттама сирек қолданылады, өйткені тесіп өтуден соң оқшаулатқыш жарамсыз күйге енеді.

Ілмелі тәрелкелік оқшаулатқыштарда ылғал разрядты кернеуі құрғақ разрядты кернеуге қарағанда 1,8-2 есе аз болады. Мұндай оқшаулатқыштарды жобалағанда құрғақ күйдегі тесіп өту кернеуі жабынды кернеуден шамамен 1,6 есе үлкен. Яғни, асқын кернеу кезінде тесіп өтуді болдырмайтындай етіп жасау көзделеді. Стерженьдік оқшаулатқыштарда ылғал разрядты кернеу мен құрғақ разрядты кернеудің айырмашылығы соншалықты үлкен болады, 15-20%-ды құрайды. Импульстік разрядтық кернеу практика жүзінде оқшаулатқыштың ылғалдануы мен ластануына тәуелді болмайды және әдетте, құрғақ разрядты кернеудің амплитудасынан шамамен 20%-ға үлкен болады. Оқшаулатқыштың бетіндегі ластану оның ылғал разрядты кернеуін едәуір азайтады.

Геометриялық параметрлеріне келесілер жатады:

• құрылыстық биіктігі, яғни қондырылғаннан кейінгі оқшаулатқыштың алатын габариті; кейбір оқшаулатқыштарда, мысалы, тәрелкелік ілмелі түрінде құрылыстық биіктігі оқшаулатқыштың нақты биіктігінен төмен болады.

• оқшаулатқыштың ең үлкен диаметрі D;

• оқшаулатқыштың бетіндегі ағып кету (утечка) жолының ұзындығы ;

• ауа бойынша электродтар арасындағы ең қысқа арақашықтық (құрғақ разрядты арақашықтық lс), құрғақ разрядты кернеу оған тәуелді болады.

• ылғал разрядты арақашықтық lм , егер оқшаулатқыш бетінің бір бөлігі жаңбыр әсерінен өткізгішке айналды деп ұйғарылса.

Оқшаулатқыштың ағып кету жолының ұзындығы ГОСТ 99-20-89 стандарты бойынша анықталады. Ағып кету жолының тиімді ұзындығы деп ластанған бетінде разряд дамуы болатын бөлігін айтады.

2. Желілік және станциялық оқшаулатқыштар. Әуелік электр беру желілерінің оқшаулатқыштары көбінесе тәрелкелік, штырьлі және стерьженьдік болады. Ең көп тарағаны - тәрелкелік оқшаулатқыштар (6.1 - сурет). Оқшаулаудың сенімділігін және разрядтық кернеулерді көтеру үшін тәрелкелік оқшаулатқыштарды тізбе (гирлянда) етіп жасайды. Тәрелкелік оқшаулатқыштардың бекіту түйіні шарнирлі етіп жасалады, сондықтан, оқшаулатқышқа тек қана соғушы күш әсер етеді.

6.1.- сурет. ПФ-70А оқшаулатқышы

Стерженьдік оқшаулатқыштарды жоғары беріктіктегі фарфордан және полимерлік материалдардан жасайды (6.2 - сурет).

Фарфордан жасалған стерженьдік оқшаулатқыштардың механикалық беріктігі тәрелкелікке қарағанда төмендеу, өйткені стерженьдік оқшаулатқыштардағы фарфор созылуға, кейде майысуға бейім болады, ал, тәрелкелік оқшаулатқыштың беріктігі оқшаулатқыштың шойын қалпақшасының ішіндегі сығылуға жұмыс істейді.

Полимерлік оқшаулатқыштың салмақ түсетін конструкциясы ретінде доғаға әлсіз төтеп беретін шыны пластикті стержень алынады. Бұл стерженьді суға және ластануға төтеп беретін қасиеті бар кремний органикалық резеңкеден немесе фторопласттан жасалған қырлы жабындымен жабады.

Штырьлі оқшаулатқыштар тіректерге металдан жасалған штырь немесе ілмек арқылы бекітіледі (6.3 - сурет). Майыстырушы күштің әсері өте үлкен болатындықтан, 35 кВ-тан жоғары болмайтын кернеуге арналған штырьлі оқшаулатқыштар қолданылады.

6.2 – сурет. Стерженьдік фарфорлы және стерженьдік полимерлік оқшаулатқыштар

6.3 – сурет. ШФ-10В оқшаулатқышы

4 - кестеде кеңінен таралған оқшаулатқыштардың бірнеше түрі келтірілген.

4 - кесте

Оқшаулатқыштардың кейбір түрлерінің негізгі сипаттамалары

Түрі	Hc, мм		D, мм	lут, мм		Uсхр, кВ		Uмкр, кВ		Бұзушы күш, кН
										созушы		сығылу		майысу
Стерженьдік фарфорлы
VKL-60/7	544		120	-			140		100		80		-		2
ИКСУ-27.5	565		195	-			140		110		60		-		5.2
Штырьлі фарфорлы
ШФ-10А	105		140	215	60				34		-		-		14
ШФ-10Г	140		146	265	100				42		-		-		12.5
Штырьлі шынылы
ШС-10А	110		150	210	60				34		-		-		14
Кремний органикалық резеңкеден жасалған полимерлік қырлы
НСК-120/27.5	350	115		950	140				100		120		-		-
ФСК-70/0.9	540	150		950	140				100		70		-		4
ОСК-70/0.9	440	150		950	140				100		70		200		5
Фторопласты қорғаныс түтікшемен жабылған шыныпластикті стержень
НСФт-120/1.2	1514	14		1200	-				215		90		-		-
Тәрелкелік фарфорлы
ПФ-70А	146	255		303	70				40		70		-		-
ПФГ-60Б	125	270		375	70				40		60		-		-
Тәрелкелік шынылы
ПС-70Д	146	255		303	-				40		70		-		-

Станциялық оқшаулатқыштар ретінде негізінен стержень түріндегі тіректік оқшаулатқыштар, әртүрлі өтпелі оқшаулатқыштар және ілмелі оқшаулатқыштар (тәрелкелік оқшаулатқыштар тізбесі) қолданылады.

3. Оқшаулатқыштар тізбесі бойымен кернеу таралуы. Ілмелі тәрелкелік оқшаулатқыштардан құралған оқшаулатқыштар тізбесі әуелік желілер сымдарын оқшаулаудың ең көп кездесетін түрі. Оған түсірілетін кернеу таралуы біркелкі болмайды және әрбір оқшаулатқышқа кернеудің әртүрлі үлесі сәйкес келеді, мұның өзі тәж басталуының кернеуі мен тізбенің жабынды кернеуін азайтады. Қолайсыз жағдайға тап болатыны - сымға ең жақын орналасқаны.

Оқшаулатқыштардағы кернеудің біркелкі таралмау себебі жерге қатысты алғандағы оқшаулатқыштардың металл бөліктерінің паразиттік сыйымдылықтарының орын алуында деуге болады (6.4-сурет). Тізбедегі сыйымдылықтарды үш түрге бөлуге болады: оқшаулатқыштардың өзіндік сыйымдылықтары C₀, жерге қатысты алғандағы оқшаулатқыштардың металл бөліктерінің сыйымдылықтары C₁, сымға қатысты алғандағы сыйымдылықтар C₂ . Сыйымдылықтар шамаларының реті мынадай болады: C₀ ≈50 пФ, C₁≈5 пФ, C₂ ≈ 0.5 пФ.

6.4-сурет. Оқшаулатқыштар тізбесі және ауыстыру сұлбасы

Бірінші жақындауда сымға қатысты оқшаулатқыштың сыйымдылығын елемеуге болады, сол кезде құрғақ оқшаулатқыштардың тізбесінің ауыстыру сұлбасы 6.4,б-суреттегідей болады. Айнымалы кернеуде сыйымдылықты элементтерде сыйымдылық тогы өтеді, астыңғы жағынан бірінші болатын оқшаулатқыштағы ток сыйымдылықты элементке және тізбенің басқа бөліктеріне тармақталады. Астыңғы жағынан екінші болатын оқшаулатқыштан аз шамадағы сыйымдылықты ток өтеді, сымға жақын орналасқан астыңғы оқшаулатқыштағы кернеу түсуі ең қолайсыз жағдайда болғандықтан, максимал шамада болады. Оқшаулатқыштар саны үш-төрттен көп болғанда ең минимал шамадағы кернеу ең жоғары орналасқан оқшаулатқышқа сәйкес келеді деуге болмайды. C₂ сыйымдылығының болуы кейбір кернеу түсуінің біркелкі еместігін түзетеді де, минимал шамадағы кернеу жоғарыдағы екінші-үшінші (одан әрі тізбедегі оқшаулатқыштар санына байланысты) оқшаулатқыштарға сай болады.

6.5-суретте 500 кВ әуелік желінің 22 оқшаулатқышы бар тізбесінде кернеу таралуы көрсетілген; бір оқшаулатқышқа 9-дан 29 кВ-қа дейінгі кернеу шамасынан келеді.

5-сурет. 22 оқшаулатқышы бар тізбедегі кернеу үлестері

Тізбе оқшаулатқыштары бойымен кернеудің тегіс таралуы үшін тороид, сопақ, сегіз бейнесіндегі экрандарды тізбенің астыңғы жағына бекітеді; тарамдалған фазалы желілерде жақын орналасқан оқшаулатқыштарды тарамдалған фазалардың сымдарының арасына батырады; тізбені сымның жанынан екіге тарамдайды. Осы шаралардың барлығы C₂ сыйымдылығының ұлғаюынан кернеу таралуын тегістейді.