Выбор изоляторов

Выбор изоляторов

Выбор изоляторов

· Выбор изоляторов на стороне 110 кВ

– Выбор опорных изоляторов

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах.

Выбираем опорные изоляторы внешней установки на напряжение кВ С8-450 1 УХЛ Т1 с минимальной разрушающей силой на изгиб Н.

Проверка опорных изоляторов:

1) По номинальному напряжению:

2) По допустимой нагрузке:

где Fрасч — сила, действующая на изолятор;

Fдоп — допустимая нагрузка на головку изолятора.

где Fразр — разрушающая нагрузка на изгиб.

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила Fрасч, Н, определяется:

где — ударный ток при трехфазном коротком замыкании, А;

l — длина пролета между опорными изоляторами, м;

а — расстояние между фазами, м;

kh — поправочный коэффициент на высоту шины, kh?1.

– Выбор подвесных изоляторов

Выбираем подвесной изолятор типа ПС-11А, в гирлянде их будет 7 штук.

· Выбор изоляторов на стороне 35 кВ

– Выбор опорных изоляторов

Выбираем опорные изоляторы внешней установки на напряжение кВ С6-200 1 УХЛ Т1 с минимальной разрушающей силой на изгиб Н.

Проверка опорных изоляторов:

3) По номинальному напряжению:

4) По допустимой нагрузке:

– Выбор подвесных изоляторов

Выбираем подвесной изолятор типа ПС-11А, в гирлянде их будет 4 штук.

· Выбор изоляторов на стороне 10 кВ

— Выбор опорных изоляторов

Выбираем опорные изоляторы внутренней установки на напряжение кВ С6-80 1 УХЛ Т1 с минимальной разрушающей силой на изгиб Н.

Проверка опорных изоляторов:

1) По номинальному напряжению:

2) По допустимой нагрузке:

– Выбор проходных изоляторов

Проходные изоляторы предназначены для проведения проводника сквозь заземленные кожухи трансформаторов и аппаратов, стены и перекрытия зданий.

Выбираем проходной изолятор по наибольшему току:

По наибольшему току А выбираем проходные изоляторы на напряжение кВ ИП-10/1600-3000,У,ХЛ,Т2 с допустимым номинальным током А, с минимальной разрушающей силой на изгиб Н.

Проверим изоляторы по допустимой нагрузке.

Максимальную силу, действующую на изгиб, вычисляют по формуле

что меньше допустимого Н.

Выбор выключателей и разъединителей

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Привод выключателя предназначен для операции включения, для удержания во включенном положении и для отключения выключателя.

Разъединитель — коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединители могут быть внутренней и наружной установок. Заземляющие ножи могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах.

Включение и отключение разъединителей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим произвести эти операции дистанционно. Для управления заземляющими ножами используются ручные рычажные приводы (ПР,ПЧ).

Выключатели и разъединители выбираем по следующим параметрам:

— по напряжению установки;

— по длительному току ;

— по отключающей способности.

· Выбор выключателей и разъединителей на напряжение 110 кВ

а) Выбираем выключатель элегазовый марки ВГБ-110А.

б) Разъединитель типа РДЗ-110Б/1000Н УХЛ1

Тип привода ПД-5У1(ХЛ1).

Расчетные и каталожные данные сведены в таблицу 5.1.

Выбор изоляторов очень важный процес!

Выбор изоляторов для ВЛ

Несомненно, одним из значимых элементов электрооборудования электрических сетей, в том числе и на ВЛ являются стержневые изоляторы. Качество применяемых изоляторов, правильность их выбора по типу и количеству, их надежная работа — составляющая бесперебойности и качества поставок электроэнергии. Зачастую от надежности стержневых изоляторов зависит здоровье, а то и жизнь персонала обслуживающего электроустановку.

Поэтому основным ориентиром при выборе наиболее надежных изоляторов для высоковольтных линий электропередачи становится их соответствие принципу «повесил и забыл», что означает минимальный объём диагностики и профилактических мероприятий.
До настоящего времени в электроэнергетике применялись исключительно фарфоровые и стеклянные стержневые изоляторы. Но сегодня на рынке электротоваров России начался стремительный рост предложений изоляторов изготовленных из полимерных материалов.

Но все же количество полимерных изоляторов, применяемых на объектах электроэнергетики России, пока что составляет около 10 % от общего числа установленных изоляторов. Энергетики все еще опасаются массового применения полимерных изоляторов на линиях напряжением более 220 кВ. И возможно не зря. Например, зафиксированы случаи когда на линиях напряжением свыше 110 кВ оконцеватели просто обрывались, а на линиях 35-110 кВ случалось их возгорание.
А так как производство изоляторов из полимеров не требует ни значительных финансовых вложений, ни каких-то особых помещений, как при производстве изоляторов из фарфора или стекла, рост числа предприятий работающих с полимерами насколько значителен, что уже превысил число заводов выпускающих фарфоровые изоляторы. Да собственно и назвать их предприятиями будет некоторым преувеличением, так как полимерные изоляторы можно изготавливать и в небольшой мастерской.
И в этом таится значительная опасность, незаметная, возможно, на первый взгляд. Ведь из-за кажущейся простоты процесса изготовления изоляторов из полимерных материалов за их производство берутся очень многие предприниматели, не имеющие порой ни малейшего понятия об электроэнергетике. В лучшем случае нарушения технологических процессов в производстве изоляторов однозначно приводят к отказам полимерных изоляторов в процессе их эксплуатации. Но ведь и жизнь обслуживающего персонала при этом подвергается опасности.
Такие предположения получили свое подтверждение при достаточно широком опыте эксплуатации первого поколения изоляторов изготовленных из некерамических материалов. Излом хрупкого стеклопластикового стержня, эрозия защитной оболочки, трек и т.д. Очень часто приводили, в лучшем случае, к перекрытиям изоляторов, но известны случаи и более тяжелых аварий, в результате которых на земле оказывались высоковольтные провода.
Многочисленные аварии и повреждения на линиях электропередач, где использовались некерамические изоляторы, вынудили их производителей прекратить производство. Некоторые предприятия, в поисках новых возможностей при производстве изоляторов, пытались улучшать как их конструкцию, так и технологию их изготовления. Не секрет, что и конструкция существующих изоляторов, и технология их производства («шашлычное» оформление рёбер защитной оболочки) имеет некоторые недостатки. Поэтому часть производителей изоляторов по пути разработки и освоения новой технологии изготовления защитной оболочки изолятора — формование за один цикл цельнолитых конструкций.
Технология изготовления, которую применяют разные производители, рецептура композиций полимерных материалов имеют различную степень разброса, что не лучшим образом влияет на выбор изоляторов для эксплуатации в различных условиях. Казалось бы, одинаковые начальные электрические и механические характеристики изоляторов от разных изготовителей, через несколько лет эксплуатации могут быть абсолютно разными по надёжности работы.
Следствием применения различных добавок и наполнителей, которые используются при изготовлении материала для защитной оболочки изоляторов, термином «кремнийорганическая резина» можно обозначить широкий набор абсолютно различных по свойствам, материалов. И как подтверждается международным опытом эксплуатации полимерных изоляторов, причисление их к классу «кремнийорганический» есть ещё далеко не достаточной гарантией их надёжной работы при эксплуатации в электроэнергетике.
Положение ухудшается и тем, что в действующих нормативных документах на полимерные изоляторы, в отличие от нормативных документов на керамические изоляторы, отсутствуют технические требования к материалам, из которых изготавливаются составные части изоляторов, за исключением арматуры.
И хотя опыт эксплуатации линейных изоляторов второго поколения из полимеров еще весьма ограничен, что не позволяет с уверенностью говорить о надежности или ненадежности таких изоляторов, некоторые мнения уже неоднократно высказывались в средствах массовой информации. Единственное, о чем можно говорить уверенно так это то, что каждый отказ изолятора сопряжен с необходимостью его замены.
«Хрупкое разрушение» стержня и пробой изоляторов под оболочкой составляют максимальное число причин отказов, как и разрушение стержня от действия частичных разрядов. Вызываются такие отказы главным образом проникновением влаги через соединение изоляционной детали с металлическим оконцевателем, растрескивание стеклопластика вызванного перегревом стержня при литье оболочки и проникновение влаги через оболочку. Согласитесь, что отыскать место повреждения линии очень сложно, на установление повреждения и проведение восстановительных работ потребуется значительное количество времени.
Вопросы, связанные с ресурсом износа полимерных изоляторов, долгосрочной надёжности материалов, которые используются при их производстве и т.д. Требуют дополнительного изучения, лабораторных испытаний, и опыта эксплуатации в реальных условиях. Только тогда возможной станет выработка единого мнения о достоинствах и недостатках полимерных изоляторов.
Но все же наблюдается мировая тенденция отказа потенциальных потребителей от применения полимерных изоляторов как недостаточно надёжных, руководствуясь опытом своих коллег или собственным опытом. Не секрет что и фарфоровые и полимерные изоляторы, обладают рядом недостатков. Но все же положительных признаков у керамических изоляторов больше.
Полимеры есть продуктом органической химии. Химические и физические и свойства непрерывно изменяются, что вызвано не прекращающимся химическим процессом, продолжающимся до полного распада полимеров на мономеры. Из-за старения полимера и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность. Ультрафиолетовое излучение и солнечная радиация ускоряет старение полимера. Подвержен влиянию практически всех выбросов металлургических и химических производств. Водопроницаемый и пожароопасный материал.
Механические свойства. У разных изоляторов значение прогиба в момент приложения усилия изгиба может быть разной. Поэтому полимерные изоляторы крайне нежелательно применять в разъединителях класса напряжения 220 кВ и более. Как показал опыт эксплуатации, даже незначительные повреждения полимерных изоляторов нарушают их электрические характеристики, что вызывает ускоренное старение полимерных изоляторов. Из-за старения полимерных материалов и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность.
Электрические свойства. На поверхности изолятора из-за электрических разрядов возможно появление треков и, как следствие, эрозия. Из-за старения полимерных материалов неизменно уменьшается электрическая прочность. Разгерметизация изолятора может привести к его пробою, как по воздушному промежутку полости трубы, так и по внутренней поверхности трубы изолятора.

Читайте также  Гбц на нексию поменять прокладку

Эксплуатационные свойства. Незначительный вес. Более стойки к актам вандализма, однако существует возможность повреждения защитной оболочки при эксплуатации острыми предметами, как и при упаковке и транспортировании. Для предотвращения повреждения защитной оболочки при монтаже необходимо соблюдать осторожность. Отсутствие гарантий качества, эффективности в работе и безопасности из-за несоблюдения технологии при изготовлении изоляторов мелких фирмами, не имеющими необходимого инструментария контроля. Диагностика изоляторов довольно дорогостоящая, но не всегда позволяет выявить имеющиеся скрытые дефекты. Низкое качество нанесенного цинкового покрытия не сохраняет оконцеватели некоторых изоляторов от возникновения ржавчины, после пяти- десятилетнего периода эксплуатации.
Можно уверенно говорить, что пока что отсутствие опыта эксплуатации полимерных изоляторов в течение достаточно длительного времени их производства свидетельствует не в их пользу.

Фарфор является продуктом неорганической химии. Химические и физические свойства материала остаются с течением времени неизменными, так как химические реакции закончились при температуре 1300ºС. В течение всего срока эксплуатации, механическая прочность не изменяется. Материал изолятора устойчив к ультрафиолетовому излучению и солнечной радиации, как и ко всем, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Нулевая водопроницаемость и негорючесть материала.
Механические свойства фарфора – отсутствует деформация в момент приложения усилия изгиба. Для фарфора не существует термина «остаточная деформация». Температура эксплуатации изолятора практически не влияет на его механическую прочность.
Электрические свойства. На материал изолятора не оказывают влияния поверхностные электрические разряды. Со временем электрические свойства изолятора не изменяются. Высокие диэлектрические свойства фарфора практически исключают пробой изолятора.
Эксплуатационные свойства. Значительная масса. Транспортировка изоляторов требует особого внимания, так как из-за хрупкости изоляторов высока вероятность боя их посторонними предметами. Стабильность технологического процесса обеспечивает высокую надёжность изолятора. Фарфоровые изоляторы практически невозможно изготовить в кустарных условиях. Для контроля состояния изоляторов при процессах изготовления и эксплуатации достаточно достоверных и эффективных методик. Повысить качество и продолжить срок службы арматуры и оконцевателей возможно при применении технологий термодиффузионного покрытия и горячего оцинкования. Налажен входной и выходной контроль качества цинкового покрытия.

Хотя наибольшая доля изоляторов, находящихся в эксплуатации приходится на фарфор, изоляторы из закаленного стекла начинают их вытеснять.

Преимущества стеклянных изоляторов:
Не требуют периодических испытаний под напряжением, потому что любое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом;
Процесс изготовления этих изоляторов может быть полностью автоматизирован;
их прозрачность позволяет без проблем обнаружить дефекты при осмотре.

По эксплуатации можно сказать, что разрушение стеклянной части изолятора не является критическим фактором: поскольку сама гирлянда при этом остается целой и какое-то время еще может эксплуатироваться. Но если разрушение идет по механической части, с расцеплением гирлянды, что приводит к обрыву провода — это уже экстренный случай, и необходим оперативный выезд бригады для замены поврежденного участка. По фарфору ситуация аналогичная, с той лишь разницей, что на стеклодетали пробой визуально определить проще.

Критические факторы состояния линейных стеклянных изоляторов:
— электрический пробой изолятора;
— механическое разрушение изолятора или его стеклянного элемента;
— изменение степени загрязненности окружающей среды в месте расположения объекта и не соответствие изолятора существующей степени загрязненности окружающей среды.

У всех типов изоляторов применяемых на ВЛ, имеются свои достоинства и недостатки, в настоящее время и без учета конкретных условий эксплуатации, рейтинг можно распределить следующим образом:
1. стеклянные,
2. фарфоровые,
3. полимерные.

Полимеры или фарфор? Выбираем изолятор

Стержневые фарфоровые изоляторы являются одним из основных элементов коммутационных аппаратов и другого электрооборудования распределительных устройств, от надежной работы которых зависит качество и бесперебойность поставок электроэнергии, а нередко жизнь и здоровье обслуживающего персонала.

Использование силикатного фарфора для изготовления опорно-стержневых изоляторов (ОСИ) подорвало веру производителей электрической энергии России в отечественные фарфоровые изоляторы. В РФ эксплуатируется более 2 млн. шт. изоляторов серии ИОС старых типов в составе разъединителей и шинных опор 110-500 кВ.

В соответствии с «Техническими требованиями на изоляторы керамические опорные на напряжение свыше 1000 В повышенной надежности для поставок в электро — и атомную энергетику», разработанными РАО «ЕЭС России», было начато создание нового поколения модернизированных ОСИ с повышенной надежностью работы в эксплуатации.

Новые «Технические требования» устанавливали:

  • на вновь разрабатываемую или модернизированную продукцию выпуск технических условий и согласование их с потребителями;
  • применение материала керамического электротехнического подгруппы 120 (высокоглинозёмистого материала) ГОСТ 20419-83 взамен подгруппы 110 (кварцевого фарфора);
  • исключение применения серого чугуна для изготовления арматуры изоляторов;
  • обязательное проведение испытаний изоляторов на надёжность.

Весомым аргументом в пользу безотказного применения модернизированных ОСИ является многолетний опыт эксплуатации изолятора ИОС-110-1250 М УХЛ1, в конструкции которого с момента его «рождения» был применен высокопрочный чугун при изготовлении фланцев и высокоглинозёмистый материал для изоляционной части изолятора. На протяжении всего времени изготовления ИОС-110-1250 М УХЛ претензий от потребителей по качеству изоляторов не было.

ОАО «ЭЛИЗ» первыми в России в 2001 году освоил выпуск модернизированных изоляторов ИОС-110-600 М УХЛ1, ИОС-110-400 М УХЛ1 и провёл испытания в известных испытательных центрах России: НИИПТ, ФГУП ВЭИ им. Ленина и ВНИИЭ.

В последующие годы в 2003 году ОАО «ЭЛИЗ» освоило изоляторы ИОС-110-1250 М УХЛ1, в 2005 году — ИОС-110-2000 М УХЛ1 и ИОС-110-2000 М-01 УХЛ1 и усовершенствовал конструкцию изоляторов ИОС-110-600 М УХЛ1, ИОС-110-400 М УХЛ1 с целью снижения весовых характеристик изоляторов. Снижение весовых характеристик в сравнении с освоенными ранее изоляторами составило в среднем 23 %. Результаты механических испытаний изоляторов облегчённых конструкций, проведенных в процессе проведения испытаний на надежность, не уступали достигнутым ранее результатам.

Перевод изоляторов на надёжные материалы, как для изготовления изоляционной части изолятора, так и для изготовления арматуры изолятора, вернул веру у производителей электроэнергии, как в России, так и в странах ближнего зарубежья, в качество новой продукции.

Все выпускаемые опорно-стержневые изоляторы сертифицированы в системе ГОСТ Р, в органе сертификации «Энергосерт» и по желанию потребителей — в «ЭнСЕРТИКО».

В настоящее время в России стремительно расширяется выпуск и применение полимерных изоляторов.
Число предприятий, выпускающих полимерные изоляторы, в несколько раз превышает производителей фарфоровых изоляторов. Ни для кого не секрет, что производство полимерных изоляторов не требует огромных вложений и помещений, как при производстве фарфоровых изоляторов. Производство полимерных изоляторов можно освоить в небольшой мастерской, тогда как для производства фарфоровых изоляторов нужен завод.

Кажущаяся простота изготовления полимерных изоляторов привлекает многих предпринимателей. Однако не всегда в процессе производства соблюдаются технологические требования, что и приводит к отказам изоляторов в эксплуатации.

Достаточно широкий опыт эксплуатации некерамических изоляторов первого поколения (1970-1985 г.) в целом был не очень благоприятным: наблюдались трек и эрозия защитной оболочки, хрупкий излом стеклопластикового стержня и другие повреждения. Это приводило во многих случаях, как к перекрытиям изоляторов, так и к тяжёлым авариям, в том числе с падением проводов на землю.

Читайте также  Гул при движении киа спортейдж

В результате произошедших повреждений и аварий многие производители перестали выпускать некерамические изоляторы, а другие фирмы пошли по пути улучшения, как конструкции изолятора, так и технологии их изготовления. Учитывая недостатки конструкции изоляторов и изготовления изоляторов по технологии «шашлычного» оформления рёбер защитной оболочки, многие производители освоили новую технологию изготовления защитной оболочки изолятора — цельнолитое формование за один цикл.

Опыт эксплуатации линейных полимерных изоляторов второго поколения ещё весьма ограничен и не позволяет сделать заключение о показателе надёжности таких изоляторов.

У различных производителей технология изготовления и рецептура кремнийорганических композиций не являются полностью одинаковыми, что делает выбор изоляторов для эксплуатации крайне сложным. Изоляторы различных изготовителей с одинаковыми начальными электрическими и механическими характеристиками могут стать неодинаковыми по надёжности работы через несколько лет старения в условиях эксплуатации.

Под термин «кремнийорганическая резина» попадает широкий набор различных по свойствам материалов вследствие применения различных наполнителей и добавок, используемых при изготовлении материала для защитной оболочки изоляторов. В связи с этим причисление полимерного изолятора к классу «кремнийорганический» ещё недостаточно для гарантии его надёжной работы в эксплуатации, что подтверждается международным опытом эксплуатации таких изоляторов. Действующие нормативные документы на полимерные изоляторы не содержат технических требований к материалам для изготовления составных частей изоляторов, за исключением арматуры, в отличие от нормативных документов на керамические изоляторы.

Несмотря на сравнительно небольшое количество отказов, каждый из них сопряжен с необходимостью замены изолятора.

Наибольшее число отказов связано с «хрупким разрушением» стержня и пробоем изоляторов под оболочкой, а также разрушением стержня от частичных разрядов. Главными причинами, вызвавшими эти отказы, является проникновение влаги через соединение металлического оконцевателя с изоляционной деталью, проникновение влаги через оболочку и перегрев стержня при литье оболочки, вызвавший растрескивание стеклопластика. На отыскание места повреждения линии и проведение восстановительных работ требуется большое количество времени.

До сих пор нет единого мнения о ресурсе полимерных изоляторов и долгосрочной надёжности материалов, используемых при их производстве. Эти вопросы требуют дополнительного изучения, как в лабораторных условиях, так и в реальных условиях эксплуатации.

Бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией в значительной мере зависит, как от качества применяемых изоляторов, так и от правильности их выбора (типа и количества). В случае применения недостаточно качественных изоляторов (например, из-за экономических соображений) заботы по поддержанию требуемой надёжности ВЛ перекладываются на эксплуатирующие организации (МЭС, АО-энерго и др.).

При выборе изоляторов для ВЛ лучше ориентироваться на наиболее надёжные типы изоляторов, которые отвечают принципу «повесил и забыл», то есть требуют минимального объёма профилактических мероприятий и диагностики.

Пока что энергетики с опаской смотрят на массовое применение полимерных изоляторов на линиях напряжением 220 кВ и выше. И для их опасений есть основания. Например, случаи обрыва оконцевателей, имевшие место на линиях напряжением свыше 110 кВ, на линиях 35-110 кВ оконцеватели не отрываются, а только горят.

Объём полимерных изоляторов, установленных на объектах электроэнергетики, составляют около 10 % от общего числа применяемых в России изоляторов.

Вместе с тем в мире наблюдается примечательная тенденция, когда потенциальные потребители на линиях напряжения отказываются от применения полимерных изоляторов как недостаточно надёжных, основываясь либо на собственном опыте, либо на опыте своих коллег.

Полимерные изоляторы так же, как и фарфоровые, обладают рядом недостатков. При этом положительных признаков присутствует все-таки больше у керамических изоляторов. Ниже приводятся основные отличительные признаки фарфоровых и полимерных изоляторов.

Выбор числа изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Кафедра «Электроэнергетика и электротехника»

Домашняя работа №1

по дисциплине «Техника высоких напряжений»

Выбор числа изоляторов в гирлянде

Курс: IV. Группа: ЭЭ-1-14 (ЭЭ-2-14)

Доцент, к.т.н., доцент Е.Г. Зенина

Дата выполнения работы:

Дата сдачи работы:

Волжский, 2017 г.

Задание на работу

В соответствии с исходными данными, на основании материала, приведенного в таблице задания 1.5, требуется выбрать количество изоляторов в гирлянде.

Рассчитанные значения сравнить с рекомендуемыми по ПУЭ. Сделать вывод о методиках расчетов, сравнить результаты расчетов и выбрать окончательный вариант решения.

Рекомендуемая литература:

1. Техника высоких напряжений/ под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1964. – 471 с.

2. Техника высоких напряжений/ под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.

3. Техника высоких напряжений/ под ред. М.В. Костенко. – М.: Высшая школа, 1973. – 1968. –463 с.

4. Долгинов А.И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. – М. Энергия, 1968. – 463 с.

5. Лифанов В.Н., Шайдуров И.Г. Техника высоких напряжений на ЭВМ. /Метод. пособие,- Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. 44c

Основные теоретические сведения

Провода воздушных линий электропередач должны быть надежно изолированы друг от друга и от земли. Для этого они с помощью изоляторов подвешиваются на опорах таким образом, чтобы соблюдались определенные расстояния между проводами, а также между каждым проводом и землёй.

Опоры в отношении изоляции являются слабыми точками линии электропередачи (изоляторы загрязняются и увлажняются, что приводит к снижению их разрядных напряжений, провода ближе всего подходят к заземленным металлическим конструкциям), и ее надёжная работа во многом определяется правильным выбором числа изоляторов в гирляндах и изоляционных расстояний между проводами и опорой.

Определяющим для выбора числа изоляторов является обеспечение надёжной работы в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. Проверка выбранного количества изоляторов производится по условиям работы гирлянд под дождём при воздействии внутренних перенапряжений.

Выбор числа изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы

Значение влагоразрядного напряжения изоляторов зависит от характеристик загрязняющего слоя, толщины и удельного сопротивления. При одинаковых загрязнениях оно пропорционально длине пути утечки изолятора Lу.

Длина пути утечки изолятора – наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами.

Разряд на отдельных участках изолятора может отрываться от поверхности и развиваться в воздухе. В результате этого влагоразрядные напряжения оказываются пропорциональны на Lу, а эффективной длине утечки:

(1.1)

где K³1 — коэффициент эффективности изолятора.

Значения К определяются экспериментально. Для подвесных тарельчатых изоляторов К может быть оценен по эмпирической формуле:

(1.2)

где D – диаметр тарелки изолятора, мм;

Lу – длина пути утечки изолятора, мм.

Для подвесных тарельчатых изоляторов: К = 1,0…1,3.

В качестве характеристики надёжности изоляторов при рабочем напряжении принята удельная эффективная длина пути утечки lэф:

(1.3)

Удельная эффективная длина пути утечки нормируется в зависимости от степени загрязненности атмосферы и номинального напряжения установки (см. табл. 1.1)

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

(1.4)

Применительно к гирляндам изоляторов условие (1.4) означает, что число изоляторов гирлянде должно быть:

(1.5)

где Lу1 – геометрическая длина пути утечки одного изолятора, см

Читайте также  Daewoo nexia расход бензина на 100 км

Uнаиб.раб – наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ

Значения наибольших рабочих напряжений приведены в табл.1.2.

Таблица 1.1. Нормированные удельные эффективные длины пути утечки (высота до 1000 м)

Выбор токоведущих частей РУ 3,3 кВ

На тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог РУ 3,3 кВ выполняют закрытыми (ЗРУ). В качестве токоведущих частей в них используют жёсткие алюминиевые проводники прямоугольного сечения (шины) марки АДО. Фидера и отсасывающий провод контактной сети РУ-3,3 выполняются гибкими алюминиевыми проводами марки А-150 или А-185.

Сечение алюминиевых проводников прямоугольного сечения для ЗРУ постоянного тока выбирается по условию

, (5.13)

где IДОП – максимально допустимый ток проводника выбранного сечения;

IpMAX – максимальный рабочий ток данного элемента РУ.

При выборе сечения алюминиевых проводников прямоугольного сечения необходимо учитывать их расположение в РУ. Проводники могут быть расположены «на ребро» или «плашмя». Если проводники расположены «плашмя», то их допустимый ток уменьшается: при при .

Токоведущие части ЗРУ 3,3 кВ не проверяются на электродинамическую и электротермическую стойкости т.к. защищены быстродействующими выключателями.

Для ввода и сборных шин ЗРУ 3,3 кВ, по условию (5.13) выбираем двухполосный алюминиевый проводник АДО-100´10 (h=100 мм, b=10 мм). При расположении «на ребро». Аналогичным образом выбираем проводники для остальных участков РУ 3,3 кВ. Результаты выбора сведём в таблицу 5.4

Таблица 5.4 – Результаты выбора проводников на участках РУ 3,3 кВ

Выбор изоляторов

Выбор изоляторов ОРУ 110, 35 кВ

Сталеалюминевые провода открытых РУ 110 кВ, РУ 35 кВ, РУ 27,5 кВ подвешиваются на одинарных гирляндах, составленных из подвесных изоляторов типа ПФ-6А (ПС-6А). Тип изоляторов расшифровывается следующим образом: П – подвесной, Ф – фарфоровый (С – стеклянный), 6 – разрушающая нагрузка 60 кН, А – исполнение.

Их число и расстояние между проводами фаз приведено в таблице 5.5.

Таблица 5.5 – Число изоляторов в гирлянде (NИ) и расстояние между проводами

Изоляторы ОРУ на коронирование, электродинамическую и термическую устойчивость не проверяются.

Для ОРУ-110 кВ выбираем изоляторы ПС-6А по 8 штук в гирлянде.

Для ОРУ-35 кВ выбираем изоляторы ПС-6А по 5 штук в гирлянде.

Выбор изоляторов РУ 6 кВ

Токоведущие части ЗРУ (жесткие алюминиевые проводники прямоугольного сечения) крепятся на опорных изоляторах типа ИО. Опорный изолятор ИО-10-3,75 УЗ расшифровывается следующим образом: И – изолятор, О – опорный, 10 – номинальное напряжение в кВ, 3,75 – наименьшая разрушающая нагрузка при изгибе в кН, УЗ – для внутренней установки.

Выбираем опорные изоляторы по следующему условию:

, (5.14)

где UУСТ – номинальное напряжение установки или РУ;

UН – номинальное напряжение изолятора.

Опорные изоляторы ЗРУ переменного тока проверяются на электродинамическую стойкость, то есть на механическую прочность при протекании по проводам ударного тока КЗ. Условие проверки:

, (5.15)

где FРАСЧ – сила, действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ; определяем по следующей формуле:

, (5.16)

где iу – ударный ток КЗ в данном РУ, кА;

l – расстояние между осями изоляторов;

а – расстояние между осями проводников разных фаз;

kН – поправочный коэффициент для проводников расположенных

FРАЗР – наименьшая разрушающая изолятора нагрузка при изгибе.

Выбираем опорные изоляторы для ЗРУ 6 кВ.

По условию (5.14) выбираем опорный изолятор ИО-6-3,75 УЗ: UН=6 кВ, FРАЗР=3,75 кН, Н=100 мм.

Тогда сила действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ будет равна:

Н

Условие (5.15) выполняется ( , поэтому для ЗРУ 6 кВ окончательно выбираем изолятор ИО-6-3,75 УЗ.

Выбираем проходные изоляторы по следующему условию:

(5.17)

где UУСТ – номинальное напряжение установки или РУ;

UН – номинальное напряжение изолятора.

Опорные изоляторы ЗРУ переменного тока проверяются на электродинамическую стойкость, то есть на механическую прочность при протекании по проводам ударного тока КЗ. Условие проверки:

, (5.18)

где FРАСЧ – сила, действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ; определяем по следующей формуле:

, Н, (5.19)

где iу – ударный ток КЗ в данном РУ, кА;

l – расстояние между осями изоляторов;

а – расстояние между осями проводников разных фаз;

kН – поправочный коэффициент для проводников расположенных

FРАЗР – наименьшая разрушающая изолятора нагрузка при изгибе.

Выбираем проходные изоляторы для ЗРУ 6 кВ.

По условию (5.17) выбираем проходной изолятор ИП-10/630-7,5 УХЛ1: UН =10 кВ, FРАЗР = 7,5 кН, IН = 630 А.

Тогда сила действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ будет равна:

Н

Условие (5.18) выполняется ( , поэтому для ЗРУ 6 кВ окончательно выбираем проходной изолятор ИП-10/630-7,5 УХЛ1.

Выбор изоляторов РУ 3,3 кВ

Токоведущие части ЗРУ (жесткие алюминиевые проводники прямоугольного сечения) крепятся на опорных изоляторах типа ИО. Опорный изолятор ИО-10-3,75 УЗ расшифровывается следующим образом: И – изолятор, О – опорный, 10 – номинальное напряжение в кВ, 3,75 – наименьшая разрушающая нагрузка при изгибе в кН, УЗ – для внутренней установки.

В РУ 3,3 кВ опорные изоляторы выбираются по следующему условию:

, (5.20)

Для проведения токоведущих частей сквозь стены и перекрытия зданий служат проходные изоляторы типа ИП.

В качестве проходных в РУ 3,3 кВ изоляторы выбираются по следующему условию:

(5.21)

Так как токоведущие части ЗРУ постоянного тока защищены быстродействующими выключателями, то на электродинамическую стойкость опорные и проходные изоляторы не проверяются.

В качестве опорного изолятора в РУ 3,3 кВ выбираем ИО-6-3,75 У3.

В качестве проходного изолятора в РУ 3,3 кВ выбираем ИП-10/5000-4250 УХЛ1.