Внешняя изоляция линий и распределительных устройств Изоляторы высокого напряжения Основные понятия и определения Вид изоляторов Применение Линейные Изоляция и крепление проводов воздушных линий (ВЛ) Станционные Изоляция и крепление шин токопроводов в распределительных устройствах электрических станций и подстанций Аппаратные Элементы конструкции электрических аппаратов различного назначения Базовые требования A) Электрическая прочность Б)Механическая прочность В) Трекингостойкость
Материалы изоляторов Электротехнический фарфор E пр= 20-25 кВ/мм Собственная электрическая прочность Механическая прочность Устойчив к трекингу и агрессивным воздействиям Малощелочное закаленное стекло Мало уступает фарфору по основным характеристикам Литые эпоксидные изоляторы и полимерные изоляционные конструкции Более низкая механическая прочность, трекингостойкость, меньшая масса
Материалы арматуры крепления Чугун, сталь, цветные металлы, сплавы, высококачественный цемент Разрядное расстояние Разрядное напряжение 1, 2 – среднее и минимальное значение, 3 - без защитной арматуры Правило выбора материала и геометрии : U перекрытия = 0.6 U сквозного пробоя
Элементы выбора изоляторов Нормируется длина пути утечки по ГОСТ L эфф= L у /1.3 U выдерживаемое > U наибольшее рабочее* K, K – кратность коммутационных перенапряжений K<=3 U выдерживаемое измеряется при искусственном дожде Нормируются U выдерж. при грозовом импульсе ( K и = 1.2 -1.3 при полной волне) При U н > 220 кВ нормируется напряжение выдерживаемое при коммутационных импульсах Собственная прочность изолятора Электромеханическая прочность для подвесных изоляторов при воздействии механической нагрузки Величина минимальной разрушающей механической нагрузки на изолятор, находящийся по напряжением (0.6-0.7) U разр
Нормируемые механические характеристики изолят j ров : Подвесные: выдерживаемое растягивающее усилие Опорные: выдерживаемое изгибающее усилие Линейные изоляторы имеют два вида - штыревые и подвесные
Монтаж штыревых изоляторов Боковая вязка провода Головная вязка провода
Подвесные изоляторы делятся на тарельчатые и стержневые Подвесной изолятор стержневого типа СФ 110/2.25
Монтаж подвесных изоляторов
Опорные изоляторы
Стержневой изолятор на 330 кВ (свыше 330 кВ одиночные изоляторы не применяются)
Полимерные изоляторы Механическая основа - стеклопластиковый стержень Электроизоляционная оболочка – кремнийорганическая композиция ( трекингостойкая резина )
Клееной (шашлычной) конструкции с кремнийорганической защитной оболочкой Цельнолитой с кремнийорганической оболочкой и клеевой герметизацией узла сопряжения оконцевателя с защитной оболочкой «ИНСТА» Цельнолитой с кремнийорганической оболочкой и защитой от проникновения влаги узла сопряжения оконцевателя с защитной оболочкой У полимерных подвесных изоляторов тоже есть своя эволюция: Цельнолитой с полиэфиновой защитной оболочкой I поколение II поколение III поколение Особые требования к технологии полимерной изоляции на ВЛ с точки зрения надежности.
Литьевые машины Двухместные прессформы для отливки защитных оболочек изоляторов типа ЛК на напряжение 110 и 220 кВ Современная технология полимерных изоляторов
Участок отливки защитных оболочек изоляторов типа ЛК на напряжение 10 - 35 кВ Участок испытаний на механическую прочность
Производство линейных полимерных изоляторов
Современное производство стеклянных тарельчатых изоляторов
Технологический процесс производства стеклянных подвесных изоляторов
Технологическая схема
Поддерживающие зажимы изолирующей подвески
Траверсы изолирующие для ВЛ 110-220 кВ
Двухцепная промежуточная опора ВЛ 72 кВ ( I soele c tric, Италия ) Общий вид двухцепной ВЛ 120 кВ Венгрии ( Капосвар ) Анкерно-угловая безтраверсная опора ВЛ 72 кВ ( I soele c tric, Италия ) )
Экранирование для выравнивания распределения напряжения вдоль изолятора
Проходные изоляторы Внутренней установки 3-10 кВ (полые) б) Наружной установки 6-35 кВ (сплошные) 1 –тело изолятора 2 – концевые колпачки 3- токоведущий стержень, 4 –фланец, 5-воздушная полость
Изоляция воздушных линий. Принципы выбора параметров изолирующей подвески проводов Допускается незначительное число перекрытий изоляционных промежутков, т.к. полное исключение перекрытий ведет к чрезмерным затратам и экономически нецелесообразно. Средства изоляции проводов линий ВЛ – изоляторы и воздушные промежутки Гирлянды изоляторов : натяжные, поддерживающие, одиночные, сдвоенные Выбор числа изоляторов в гирлянде: U= 6-10 кВ - 1 тарельчатый или штыревой изолятор U >=35 кВ А) Районы полевого (обычного ) загрязнения: ограничивающий фактор – импульсное мокроразрядное напряжение E мр= 200-260 кВ/м - средний мокроразрядный градиент, H - строительная высота изолятора, n - число изоляторов в гирлянде, k 1 =1.1 – учитывает временные повышения напряжения, k 2 – расчетная кратность внутренних перенапряжений
Выбор изоляторов с учетом загрязнений. Данный метод является основным Основной критерий – удельная длина пути утечки I – полевые загрязнения без внешних источников (лес, луга), II – земледельческие и промышленные районы за пределами защитной зоны III – IV – в пределах защитной зоны предприятий, загрязняющих атмосферу, V- VI – загрязняемые зоны вблизи предприятий, соленых почв, морей и озер
Выбор числа изоляторов в гирлянде Различие деревянных и железобетонных опор Т.к. используются изолирующие свойства дерева В IV-VI районах при использовании деревянных опор арматура изоляторов заземляется для избежания возгорания опор при больших токах утечки По опасности уносов для внешней изоляции все предприятия разделены на категории А, Б. В,Г, Д, для каждой из которых определена длина защитной зоны
Проблемы длинных изоляторов (гирлянд) Эффект применение экранной арматуры ( тороиды ) Рачетный пример Comsol MultiPhysics Задача электростатики Коронирование и другие разрядные процессы на участках с высоким градиентом напряжения в сухом состоянии
Выбор воздушных промежутков ВЛ k – наибольшая расчетная кратность внутренних перенапряжений Высота над уровнем моря, м β 500 0.89 1000 0.84 2000 0.74
Внешняя изоляция распределительных устройств
Внешняя изоляция распределительных устройств Параметры поддерживающих и натяжных гирлянд выбираются аналогично ВЛ с поправкой в сторону увеличения числа изоляторов в гирлянде Класс напряжения, кВ Число дополнительных изоляторов в гирлянде 35-330 1-2 500 3 750 4 Категории электрооборудование, применяемого на ОРУ ( I-II) нормальное (III-IV) усиленное (V) особо усиленное Для размещения ОРУ 500, 750 кВ Допускаются районы со степенью загрязнения не выше III
Таблица изоляционных расстояний по воздуху для различных классов напряжения
