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»

 

Филиал «НИУ «МЭИ» в г. Волжском

Кафедра «Электроэнергетика и электротехника»

 

Домашняя работа №1

по дисциплине «Техника высоких напряжений»

Выбор числа изоляторов в гирлянде

 

Вариант №____

 

 

Студент: _________________________

Курс: IV. Группа: ЭЭ-1-14 (ЭЭ-2-14)

Преподаватель:

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 L _у.

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 L_у, 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;

L _у – 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 l _эф:

(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 L _у1 – геометрическая длина пути утечки одного изолятора, см

U _{наиб.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)

Степень загрязненности атмосферы	, см/кВ (не менее)
для ВЛ при номинальном напряжении, кВ	для открытых распределительных уст-ройств при номинальном напряжении, кВ
	110-220	330-750		110-750
I	1,7	1,3	1,3	1,7	1,5
II	1,9	1,6	1,5	1,7	1,5
III	2,25	1,9	1,8	2,25	1,8
IV	2,6	2,25	2,25	2,6	2,25*
V	3,5	3,0	3,0	3,5	3,0**
VI	4,0	3,5	3,5	4,0	3,5**

* Кроме напряжения 750 кВ.

** Кроме напряжения 500 и 750 кВ.

Примечание:

I – сельскохозяйственные районы, луга, леса, болота, тундра;

II – районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные районы, в которых применяются химические удобрения, промышленные города;

III- VI – вблизи источника промышленного загрязнения.

300-900 м – минимальный защитный интервал.

 

Таблица 1.2. Номинальные и наибольшие рабочие напряжения электрических систем

U ном, кВ
U раб.наиб, кВ		40,5						787,5

Примечание: Расчет максимального рабочего напряжения производится по формуле:

U _{раб. макс}=1,15 U _ном для номинальных напряжений 3-220 кВ;

U _{раб. макс}=1,1 U _ном для 330 кВ;

U _{раб. макс}=1,05 U _ном для 500-1150 кВ.

Количество изоляторов в гирлянде определяется типом изолятора, номинальным напряжением линии, материалом опоры и рас­положением гирлянды. В общем виде можно записать

,

где n _расч­ –количество изоляторов, рассчитанное любым из методов,

n _зап – количество запасных изоляторов, принимаемых в зависимости от уровня номинального напряжения ВЛЭП и вида опоры.

Число изоляторов в поддерживающих гирляндах для учета возможных повреждений изоляторов в эксплуатации увеличивается:

- для линий на­пряжением 110–220 кВ на один по отношению к расчетному,

- для линий напряжением 330–500 кВ – на два,

- для линий напряжением более 500 кВ – на 5 % от n _расч.

В натяжных гирляндах число изоляторов берется на один больше, чем в поддерживающих, так как натяжные гирлянды ис­пытывают большие механические нагрузки, и вероятность по­вреждения изоляторов в этих гирляндах выше.

Для ВЛ напряжением до 220 кВ включительно с деревянными опорами количество изоляторов принимается на один меньше, чем указано в таблице.

На переходных опорах высотой более 40 м количество изоляторов в гирляндах следует увеличивать по сравнению с принятым на остальных опорах данной ВЛ на один изолятор на каждые 10 м высоты опоры сверх 40 м.

Количество изоляторов для ВЛ 110 кВ и выше, проходящих на высоте до 1000 м над уровнем моря, количество изоляторов в гирляндах следует определять по удельной длине пути утечки изоляции, которую следует увеличить:

при высоте от 1000 до 2000 м – на 5%;

более 2000 до 3000 м – на 10%;

более3000 до 4000 м – на 15 %.

Или по-другому

При высотах 1000¸2000м: ;

При высотах 2000¸3000м: ;

При высотах 3000¸4000м:

Количество подвесных и тип штыревых изоляторов для ВЛ 6-35 кВ выбираются независимо от высоты над уровнем моря.

При выборе изоляции для ОРУ в целях увеличения надежности число изоляторов увеличивают на 2 изолятора по сравнению с ВЛ.

Нормированная удельная эффективная длина пути утечки в загрязненных районах обеспечивается увеличением в гирлянде числа изоляторов обычного исполнения рис.1.1 (с L _у1=28¸42 см) или, что бывает целесообразнее, применением специальных грязестойких изоляторов (рис. 1.2), обладающих достаточно развитой поверхностью (с L _у1=40¸57 см). Основные характеристики подвесных линейных изоляторов приведены в табл.1.3.

Рис. 1.1 Подвесной изолятор тарельчатого типа

Рис. 1.2 Подвесные изоляторы для районов с загрязненной атмосферой:

а – для натяжных гирлянд; б – для поддерживающих гирлянд