Распределение напряжения по гирлянде изоляторов

В линиях высокого напряжения обычно применяют подвесные изоляторы в виде гирлянд, состоящих из последовательно сцеплен­ных изоляторов. Гирлянды выполняются поддерживающими и на­ тяжными (рис. 3.10). Поддерживающие гирлянды подвешиваются вертикально на промежуточных опорах, а натяжные — крепятся на анкерных или угловых опорах. Естественно, что натяжные гир­лянды испытывают большие механические нагрузки, чем поддер­живающие.

Количество подвесных изоляторов в гирлянде выбирается в за­висимости от величин номинальных напряжений линий электро­передачи и мокроразрядных напряжений гирлянды. Количество изоляторов в гирляндах на напряжение 110—500 кВ в зависимости от величины напряжения с изоляцией нормального уровня норми­руется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) (табл. 3.2). Количество подвесных и тип штыревых изоляторов для линий на напряжение 6 кВ выбираются из условия обеспечения надежно­сти работы их в соответствии с «Инструкцией по проектированию изоляции в районах с чистой и загрязненной атмосферой», обыч­но для ВЛ 35 кВ число подвесных изоляторов выбирается равным трем.

На линиях напряжением до 110 кВ включительно в натяжных гирляндах число изоляторов увеличивается на единицу, а на лини­ях напряжением до 150 кВ и выше число изоляторов в натяжной и поддерживающей гирляндах принимается одинаковым.

Гирлянду изоляторов можно представить в виде емкостной це­почки (рис. 3.11, а), в которой С — собственная емкость тарельча­того изолятора (50—70 пФ); Cj — емкость отдельных тарельчатых изоляторов на землю и С2 — емкость изоляторов на провод. Значе­ния емкостей по отношению к земле и проводу зависят от положе­ния изолятора в гирлянде; в среднем находятся в пределах: С1 = 4—5 пФ, С2 = 0,5—1,0 пФ.

Наличие емкостей С1 и С2 и обусловливает неравномерное распределение напряжения по элементам гирлянды (рис. 3.11, б). Рассмотрим влияние только емкостей по отношению к земле (рис. 3.11, а). Вследствие ответвления тока в эти емкости токи, про­ходящие через собственные емкости изоляторов, а следовательно, и падения напряжения на изоляторах будут тем меньше, чем даль­ше от провода находится изолятор. Если теперь рассмотреть влия-

Напряжение

на изоляторе

Рис. 3.11. Распределение напряжения по гирлянде изоляторов:

а — гирлянда изоляторов и схема ее замещения; б — распределение напряжения

по гирлянде

ние только емкостей по отношению к проводу, то картина изме­нится: токи через емкости С и соответственно падения напряжения будут меньше на тех изоляторах, которые находятся в гирлянде дальше от заземленного конца.

В реальных условиях на первый изолятор гирлянды от провода приходится наибольшее напряжение, наименьшее — на изоляторы в ее середине и несколько повышенное — на изоляторы у заземлен­ного ее конца. Однако неравномерное распределение напряжения вдоль гирлянды мало влияет на разрядные напряжения при сухой и мокрой поверхности изоляторов, так как при повышенных на­пряжениях напряженность поля вдоль гирлянды выравнивается действием коронного разряда.

Как показывают измерения, при одиночных проводах и числе изоляторов п > 6—10 на первый изолятор от провода приходится 20—25 % напряжения, приложенного ко всей гирлянде. В таких ус­ловиях на линиях напряжением 330 кВ и выше на ближайших к про­водам изоляторах рабочее напряжение будет достаточным для по­явления коронного разряда. Однако на таких линиях применяются расщепленные провода, относительно которых емкость изолято­ров будет значительно больше. Поэтому распределение напряже­ния вдоль гирлянды получается более равномерным, и корона при «хорошей» погоде отсутствует.

На гирляндах линий на напряжения 330кВ и выше для вырав­нивания распределения напряжения по изоляторам устанавли­вается экранная арматура, чаще всего овальной формы с плос­костью овала, располагающегося против вылета ребра ближай­шего к проводу изолятора (см. рис. 3.10, б, в). Такая арматура снижает напряжение на ближайших к проводу изоляторах до уровня ниже коронного и повышает разрядное напряжение при импульсах, сохраняя мокроразрядное напряжение гирлянды на прежнем уровне.

При воздействии импульсного напряжения (разряд молнии) гир­лянда ведет себя по-разному в зависимости от длительности дей­ствующей волны. При временах разряда более 3 мкс импульсный разряд по длинным гирляндам проходит по кратчайшему расстоя­нию, т.е. по воздуху. При очень малых временах разряда, т.е. на фронте импульсной волны, разряд проходит по поверхности каж­дого изолятора.