Выбор количества изоляторов в гирлянде

Обновлено: 10.01.2025

Выбор числа изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы

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.

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}=1,15U_ном для номинальных напряжений 3-220 кВ;

U_{раб. макс}=1,1U_ном для 330 кВ;

U_{раб. макс}=1,05U_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 %.

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.

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

Изоляторы и арматура

2.5.97. На ВЛ 110 кВ и выше должны применяться подвесные изоляторы, допускается применение стержневых и опорно-стержневых изоляторов. ¶

На ВЛ 35 кВ должны применяться подвесные или стержневые изоляторы. Допускается применение штыревых изоляторов. ¶

На ВЛ 20 кВ и ниже должны применяться: ¶

1) на промежуточных опорах — любые типы изоляторов; ¶

2) на опорах анкерного типа — подвесные изоляторы, допускается применение штыревых изоляторов в районе по гололеду I и в ненаселенной местности. ¶

2.5.98. Выбор типа и материала (стекло, фарфор, полимерные материалы) изоляторов производится с учетом климатических условий (температуры и увлажнения) и условий загрязнения. ¶

На ВЛ 330 кВ и выше рекомендуется применять, как правило, стеклянные изоляторы; на ВЛ 35-220 кВ – стеклянные, полимерные и фарфоровые, преимущество должно отдаваться стеклянным или полимерным изоляторам. ¶

На ВЛ, проходящих в особо сложных для эксплуатации условиях (горы, болота, районы Крайнего Севера и т.п.), на ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах, на ВЛ, питающих тяговые подстанции электрифицированных железных дорог, и на больших переходах независимо от напряжения следует применять стеклянные изоляторы или, при наличии соответствующего обоснования, полимерные. ¶

2.5.99. Выбор количества изоляторов в гирляндах производится в соответствии с гл.1.9. ¶

2.5.100. Изоляторы и арматура выбираются по нагрузкам в нормальных и аварийных режимах работы ВЛ при климатических условиях, указанных в 2.5.71 и 2.5.72 соответственно. ¶

Горизонтальная нагрузка в аварийных режимах поддерживающих гирлянд изоляторов определяется согласно 2.5.141, 2.5.142 и 2.5.143. ¶

Расчетные усилия в изоляторах и арматуре не должны превышать значений разрушающих нагрузок (механической или электромеханической для изоляторов и механической для арматуры), установленных государственными стандартами и техническими условиями, деленных на коэффициент надежности по материалу γ_м. ¶

Для ВЛ, проходящих в районах со среднегодовой температурой минус 10 °C и ниже или в районах с низшей температурой минус 50 °C и ниже, расчетные усилия в изоляторах и арматуре умножаются на коэффициент условий работы γ_d=1,4 , для остальных ВЛ γ_d =1,0. ¶

2.5.101. Коэффициенты надежности по материалу γ_м для изоляторов и арматуры должны быть не менее: ¶

1) в нормальном режиме:

при среднеэксплуатационных нагрузках для изоляторов

2) в аварийном режиме:

3) в нормальном и аварийных режимах:

2.5.102. В качестве расчетного аварийного режима работы двух- и многоцепных поддерживающих и натяжных гирлянд изоляторов с механической связкой между цепями изоляторов (2.5.111) следует принимать обрыв одной цепи. При этом расчетные нагрузки от проводов и тросов принимаются для климатических условий, указанных в 2.5.71 в режимах, дающих наибольшие значения нагрузок, а расчетные усилия в оставшихся в работе цепях изоляторов не должны превышать 90% механической (электромеханической) разрушающей нагрузки изоляторов. ¶

2.5.103. Конструкции поддерживающих и натяжных гирлянд изоляторов должны обеспечивать возможность удобного производства строительно-монтажных и ремонтных работ. ¶

2.5.104. Крепление проводов к подвесным изоляторам и крепление тросов следует производить при помощи глухих поддерживающих или натяжных зажимов. ¶

Крепление проводов к штыревым изоляторам следует производить проволочными вязками или специальными зажимами. ¶

2.5.105. Радиопомехи, создаваемые гирляндами изоляторов и арматурой при наибольшем рабочем напряжении ВЛ, не должны превышать значения, нормируемые государственными стандартами. ¶

2.5.106. Поддерживающие гирлянды изоляторов ВЛ 750 кВ должны выполняться двухцепными с раздельным креплением к опоре. ¶

2.5.107. Поддерживающие гирлянды изоляторов для промежуточно-угловых опор ВЛ 330 кВ и выше должны выполняться двухцепными. ¶

2.5.108. На ВЛ 110 кВ и выше в условиях труднодоступной местности рекомендуется применение двухцепных поддерживающих и натяжных гирлянд изоляторов с раздельным креплением к опоре. ¶

2.5.109. В двухцепных поддерживающих гирляндах изоляторов цепи следует располагать вдоль оси ВЛ. ¶

2.5.110. Для защиты проводов шлейфов (петель) от повреждений при соударении с арматурой натяжных гирлянд изоляторов ВЛ с фазами, расщепленными на три провода и более, на них должны быть установлены предохранительные муфты в местах приближения проводов шлейфа к арматуре гирлянды. ¶

2.5.111. Двух- и трехцепные натяжные гирлянды изоляторов следует предусматривать с раздельным креплением к опоре. Допускается натяжные гирлянды с количеством цепей более трех крепить к опоре не менее чем в двух точках. ¶

Конструкции натяжных гирлянд изоляторов расщепленных фаз и их узел крепления к опоре должны обеспечивать раздельный монтаж и демонтаж каждого провода, входящего в расщепленную фазу. ¶

2.5.112. На ВЛ 330 кВ и выше в натяжных гирляндах изоляторов с раздельным креплением цепей к опоре должна быть предусмотрена механическая связка между всеми цепями гирлянды, установленная со стороны проводов. ¶

2.5.113. В натяжных гирляндах изоляторов ВЛ 330 кВ и выше со стороны пролета должна быть установлена экранная защитная арматура. ¶

2.5.114. В одном пролете ВЛ допускается не более одного соединения на каждый провод и трос. ¶

В пролетах пересечения ВЛ с улицами (проездами), инженерными сооружениями, перечисленными в 2.5.231-2.5.268, 2.5.279, водными пространствами одно соединение на провод (трос) допускается: ¶

при сталеалюминиевых проводах с площадью сечения по алюминию 240 мм 2 и более независимо от содержания стали;
при сталеалюминиевых проводах с отношением A/C 1,49 для любой площади сечения алюминия;
при стальных тросах с площадью сечения 120 мм 2 и более;
при расщеплении фазы на три сталеалюминиевых провода с площадью сечения по алюминию 150 мм 2 и более.

Не допускается соединение проводов (тросов) в пролетах пересечения ВЛ между собой на пересекающих (верхних) ВЛ, а также в пролетах пересечения ВЛ с надземными и наземными трубопроводами для транспорта горючих жидкостей и газов. ¶

2.5.115. Прочность заделки проводов и тросов в соединительных и натяжных зажимах должна составлять не менее 90% разрывного усилия проводов и канатов при растяжении. ¶

Выбор количества изоляторов в гирлянде

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ВЫБОРУ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Срок действия с 01.10.90
до 01.10.95*
________________
* См. ярлык "Примечания"

РАЗРАБОТАНО Научно-исследовательским институтом по передаче электрической энергии постоянным током высокого напряжения (НИИПТ), Среднеазиатским отделением института "Энергосетьпроект", Украинским отделением института "Сельэнергопроект"

ИСПОЛНИТЕЛИ Е.А.СОЛОМОНИК (НИИПТ), В.А.КРАВЧЕНКО (Среднеазиатское отделение Энергосетьпроекта), В.Г.САНТОЦКИЙ (Украинское отделение Сельэнергопроекта)

УТВЕРЖДЕНО Министерством энергетики и электрификации СССР 23.04.90 г.

Заместитель министра Д.А.КОЧКИН

Настоящая Инструкция содержит основные положения по выбору изоляции ВЛ, внешней изоляции электрооборудования распределительных устройств и трансформаторов классов напряжения 6-750 кВ, расположенных в районах с чистой и загрязненной атмосферой, и предназначена для работников проектных, эксплуатационных и научно-исследовательских организаций, занимающихся выбором уровней линейной и подстанционной изоляции в районах с чистой и загрязненной атмосферой.

С выходом настоящей Инструкции отменяется "Инструкция по проектированию изоляции в районах с чистой и загрязненной атмосферой. И 34-70-009-83" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1984).

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Настоящая Инструкция распространяется на выбор изоляции электроустановок переменного тока на напряжения 6-750 кВ: воздушных линий электропередачи (ВЛ), внешней изоляции электрооборудования и изоляторов распределительных устройств (РУ) и трансформаторов.

Инструкция не распространяется на выбор изоляции из полимерных материалов.

1.2. Длина пути утечки изолятора - наименьшее расстояние по поверхности изолирующей детали между металлическими частями разного потенциала. Длина пути утечки составной изоляционной конструкции или изолятора - сумма длин пути утечки последовательно соединяемых элементов.

1.3. Эффективная длина пути утечки - длина пути утечки, фактически используемая при работе изолятора или изоляционной конструкции в условиях загрязнения и увлажнения. Удельная эффективная длина пути утечки - отношение эффективной длины пути утечки к наибольшему рабочему междуфазному напряжению сети, в которой работает электроустановка.

1.4. Степень загрязненности атмосферы (СЗА) - характеристика атмосферы, отражающая ее влияние на работу изоляции электроустановок.

1.5. Коэффициент эффективности - поправочный коэффициент, учитывающий эффективность использования длины пути утечки изолятора или изоляционной конструкции.

2. ВЫБОР ИЗОЛЯЦИИ

2.1. Общие положения

2.1.1. Выбор изоляции должен производиться по удельной эффективной длине пути утечки в зависимости от СЗА в месте расположения электроустановки и ее номинального напряжения.

Степень загрязненности атмосферы для выбора изоляции, как правило, следует определять по картам уровней изоляции (КИ), утвержденным в установленном порядке.

При отсутствии карт уровней изоляции C3A определяется по характеристикам источников загрязнения в зависимости от расстояния от них до электроустановки согласно разд.3 настоящей Инструкции.

Выбор изоляции может производиться также по разрядным характеристикам изоляторов и изоляционных конструкций в загрязненном и увлажненном состоянии, определенным в соответствии с требованиями ГОСТ 26720-85 и ГОСТ 9984-85.

Выбор изоляции по КИ является обязательным в районах:

с тремя и более промышленными предприятиями, зоны с III и выше СЗА которых накладываются одна на другую;

загрязнения от промышленных предприятий, в которых могут оказывать влияние на загрязненность атмосферы в целом;

в которых во время неблагоприятных метеорологических ситуаций неоднократно наблюдались случаи повторяющихся перекрытий изоляции нескольких ВЛ или ОРУ, вызванных загрязнением изоляции;

с почвенными солевыми загрязнениями (как правило).

Выбор изоляции может также производиться по данным опыта эксплуатации в тех же или идентичных условиях загрязнения или на основе исследований в естественных условиях. В этих случаях выбор изоляции должен быть согласован в установленном порядке.

2.1.2. Длина пути утечки (см) изоляторов и изоляционных конструкций должна определяться по формуле

, (1)

где - удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ. Значения приведены в табл.1 и 4;

- наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (ГОСТ 721-77);

Значения коэффициентов эффективности () для основных типов изоляторов и изоляционных конструкций приведены в приложения 1.

Длина пути утечки междуфазной изоляции ВЛ определяется по формуле

. (2)

2.2. Выбор изоляции ВЛ

2.2.1. Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд изоляторов и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах в зависимости от СЗА и номинального напряжения на высоте до 1000 м над уровнем моря должна приниматься по табл.1.

Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд изоляторов
и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах

Степень
загрязненности атмосферы

Удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ (не менее),
при номинальном напряжении, кВ

Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд, а также штыревых изоляторов ВЛ 6 кВ и выше, проходящие на высоте свыше 1000 м над уровнем моря, должна быть увеличена по сравнению с приведенной в табл.1:

от 1000 до 2000 м вкл. - на 5%;

св. 2000 до 3000 м вкл. - на 10%;

св. 3000 до 4000 м вкл. - на 15%.

При этом округление до значений , приведенных в табл.1, не требуется.

Выбор изоляции этих ВЛ на высоте свыше 4000 м следует производить на основании исследований.

2.2.2. Изоляционные расстояния по воздуху от токоведущих до заземленных частей опор должны удовлетворять требованиям п.2.5.72 "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ) - М.: Энергоатомиздат, 1985.

2.2.3. Количество подвесных тарельчатых изоляторов в поддерживающих гирляндах, а также в каждой гирлянде специальной конструкции (, , , и др.), составленной из изоляторов одного типа (в одной последовательной ветви), ВЛ на металлических, железобетонных и деревянных опорах с заземленными креплениями гирлянд определяется по формуле

, (3)

где - длина пути утечки одного изолятора, см.

2.2.4. Количество подвесных тарельчатых изоляторов в натяжных гирляндах ВЛ 6-20 кВ и 150 кВ и выше должно определяться по п.2.2.3 настоящей Инструкции. На ВЛ 35-110 кВ с металлическими, железобетонными и деревянными опорами с заземленными креплениями гирлянд количество подвесных тарельчатых изоляторов в натяжных гирляндах в районах с I-IV СЗА следует увеличивать в каждой гирлянде на один изолятор по сравнению с количеством, полученным по п.2.2.3.

На ВЛ 6-15 кВ с указанными опорами количество изоляторов в натяжных и поддерживающих гирляндах следует принимать не менее двух.

2.2.5. На ВЛ 110-220 кВ с деревянными опорами в районах с I-III СЗА и на ВЛ 35 кВ в районах с I-II СЗА количество подвесных тарельчатых изоляторов следует принимать на один меньше, чем для ВЛ на металлических и железобетонных опорах. На ВЛ 35 кВ в районах с III СЗА удельная эффективная длина пути утечки изоляторов в гирлянде должна быть не менее 1,5 см/кВ.

На ВЛ 6-20 кВ с деревянными опорами или деревянными траверсами на металлических и железобетонных опорах в районах с I-III СЗА должны применяться штыревые и подвесные тарельчатые изоляторы с удельной эффективной длиной пути утечки не менее 1,5 см/кВ.

2.2.6. Рекомендуемые типы и количество подвесных тарельчатых изоляторов в гирляндах ВЛ 6-750 кВ для районов с различной СЗА на высоте до 1000 м над уровнем моря приведены в приложении 2.

2.2.7. Рекомендуемые типы штыревых изоляторов для ВЛ 6-20 кВ в районах с различной СЗА приведены в приложении 3.

На деревянных траверсах железобетонных опор рекомендуется применять такие же типы штыревых изоляторов, как и для ВЛ на деревянных опорах.

2.2.8. При использовании в районах с IV-VII СЗА деревянных опор или деревянных траверс на опорах должны быть заземлены крюки, штыри или крепления гирлянд изоляторов. На деревянных опорах ВЛ 6-20 кВ в районах с IV-V СЗА допускается выполнять соединение между собой крюков, штырей или креплений гирлянд изоляторов без их заземления. При этом присоединение шунтирующей перемычки к крюкам, штырям или креплениям гирлянд должно выполняться с помощью сварки.

Сопротивления заземляющих устройств этих опор ВЛ должны соответствовать требованиям п.2.5.76 ПУЭ. Сечения заземляющих спусков и шунтирующих перемычек должны приниматься согласно п.2.5.80 ПУЭ.

2.2.9. При выборе изоляции по разрядным характеристикам гирлянды ВЛ 110-750 кВ, расположенные в районах с I-VII СЗА, должны иметь 50%-ные разрядные напряжения промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии не ниже значений, приведенных в табл.2.

50%-ные разрядные напряжения гирлянд ВЛ 110-750 кВ в загрязненном
и увлажненном состоянии

Количество изоляторов в гирлянде ВЛ

Постараюсь кратко но ёмко раскрыть этот вопрос.

380 вольт и распределительных сетей (

10 кВ (кабельные

20 кВ)
Для нужд троллейбусных и трамвайных контактных сетей напряжением =600 В используются натяжные изоляторы, в метрополитене контактный рельс =825 В удерживают специфические опорные изоляционные крепления.
В контактных сетях железнодорожного транспорта =3 кВ и

25 кВ применяются уже подвесные, натяжные и опорные изоляторы.
А для линий электропередач высокого напряжения применяются только подвесные изоляторы в составе гирлянд, чем выше напряжение тем больше будет длина этой самой гирлянды пример:

35 кВ (от 2-х до 5 в зависимости от опоры)

110 кВ (от 7 до 10 в зависимости от опоры)

154 кВ (от 9 до 12)

Есть ещё и такая табличка(нажмите чтобы увеличить):

Количество подвесных изоляторов в гирляндах.

Если хочется более тщательно изучить этот вопрос, Вам поможет ПУЭ пункт 1.9 и РД 34.51.101-90-Инструкция по выбору изоляции электроустановок.

Как определить напряжение ЛЭП по внешнему виду и количеству изоляторов

Умение распознать напряжение ЛЭП

Многие люди даже и не задумываются над этим вопросом. Ведь чаще всего рядового гражданина интересует электричество внутри дома, а внешними линиями (ЛЭП), как он думает, должны заниматься специалисты. Но важно учесть каждому, что незнание простых различий между воздушными линиями электропередач (ВЛ) может стать причиной увечий или даже смерти человека.

Что обозначают надписи на опорах ВЛ?

Наверняка многие видели надписи на опорах ЛЭП в виде букв и цифр, но не каждый знает, что они означают.

Фото 10. Обозначения на опорах ЛЭП.

Означают они следующее: заглавной буквой обозначается класс напряжения, например Т-35 кВ, С-110 кВ, Д-220 кВ. Цифра после буквы указывает на номер линии, вторая цифра указывает на порядковый номер опоры.

Т- значит 35 кВ.
45- номер линии.
105- порядковый номер опоры.

Данный способ определения напряжения ЛЭП по количеству изоляторов в гирлянде не является точным и не дает 100% гарантии. Россия огромная страна, поэтому для разных условий эксплуатации ЛЭП (чистота окружающего воздуха, влажность и т.д.) проектировщики рассчитывали разное количество изоляторов и использовали разные типы опор. Но если к вопросу подходить комплексно и определять напряжение по всем критериям, которые описаны в статье, то можно достаточно точно определить класс напряжения. Если Вы далеки от электроэнергетики, то для 100% определения напряжения ЛЭП Вам все же лучше обратится в местное энергетическое предприятие.

Данная стать написана на основании пункта 1.9 ПУЭ и инструкции по выбору изоляции электроустановок РД 34.51.101-90.

Количество изоляторов на ЛЭП (в гирлянде ВЛ)

Количество подвесных изоляторов в гирляндах ВЛ на металлических и железобетонных опорах ЛЭП в условиях чистой атмосферы (с обычным полевым загрязнением).

ЛЭП и санитарные зоны

Начиная какую-либо деятельность вблизи ЛЭП нужно учесть и установленные санитарно-контрольные зоны. В таких местах действуют множество ограничений. Запрещено:

проводить ремонт, демонтаж и строительство любых объектов;
препятствовать доступу к ЛЭП;
размещать вблизи стройматериалы, мусор и т.д.;
разжигать костры;
организовывать массовые мероприятия.

Пределы санитарно-контрольной зоны следующие:

ниже 1кВ – 2м (по обеим сторонам);
20кВ – 10м;
110кВ – 20м;
500кВ – 30м;
750кВ – 40м;
1150кВ – 55м.

Может ли обычный человек визуально определить напряжение ЛЭП?

Некоторые отклонения возможны, но в большинстве случаев, учитывая определенные параметры, можно вполне легко определить напряжение ЛЭП по внешнему виду.

В зависимости от вида изолятора

Основное правило здесь: «Чем мощнее ЛЭП, тем больше изоляторов вы увидите на гирлянде».

Рис.1 Внешние изоляторы ЛЭП 0,4 кВ, 10 кВ, 35 кВ

Наиболее распространенные изоляторы ВЛ-0,4кВ. На вид они небольшого размера, обычно из стекла либо фарфора.

ВЛ-6 и ВЛ-10 на вид той же формы, но размером значительно больше. Помимо штыревого крепления, иногда используют данные изоляторы наподобие гирлянд по одному/двум образцам.

На ВЛ-35кВ в основном монтируют подвесные изоляторы, хотя иногда встречаются еще штыревые. Гирлянда состоит из трех-пяти экземпляров.

Рис.2 Изоляторы типа гирлянд

Изоляторы типа гирлянд свойственны исключительно для ВЛ-110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ. Количество образцов в гирлянде следующее:

ВЛ-110кВ – 6 изоляторов;
ВЛ-220кВ – 10 изоляторов;
ВЛ-330кВ – 14;
ВЛ-500кВ – 20;
ВЛ-750кВ – от 20.

В зависимости от количества проводов

ВЛ-0,4 кВ свойственно число проводов: для 220В – два, для 330В – 4 и больше.
ВЛ-6, 10кВ – только три провода на линии.
ВЛ-35кВ, 110кВ – для отдельной ступени свой одиночный провод.
ВЛ-220кВ – для каждой ступени используется один толстый провод.
ВЛ-330кВ – в фазах по два провода.
ВЛ-500кВ – ступени осуществляются за счет тройного провода наподобие треугольника.
ВЛ-750кВ – для отдельной ступени 4-5 проводов в виде квадрата или кольца.

В зависимости от вида опор

Рис.3 Типы опор высоковольтных линий

Сегодня в качестве опор для линий электропередач напряжением 35-750 кВ наиболее часто используют железобетонные стойки СК 26.

Для ВЛ-0.4 кВ стандартно используют одинарную опору из дерева.
ВЛ-6 и 10 кВ – опоры деревянные, но уже угловой формы.
ВЛ-35 кВ – бетонные или металлические конструкции, реже деревянные, но также в виде строений.
ВЛ-110 кВ – железобетонные или смонтированные из металлоконструкций. Деревянные опоры встречаются очень редко.
ВЛ свыше 220 кВ бывают только из металлоконструкций или железобетонные.

Если же у вас есть намерение проводить на определенном участке какие-либо серьезные работы, и вы сомневаетесь в защитной зоне ЛЭП, то надежнее будет обратиться за информацией в энергетическую компанию вашего населенного пункта.

Выбор числа изоляторов в гирлянде

Выбор числа изоляторов в зависимости от степени загрязненности атмосферы

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 K1 - коэффициент эффективности изолятора

(1.2)

где D - диаметр тарелки изолятора, мм;

L_у - длина пути утечки изолятора, мм

Для подвесных тарельчатых изоляторов значения коэффициента К лежат в пределах 1,0-1,3.

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

(1.3)

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

Степень загрязненности атмосферы

, см/кВ (не менее)

для воздушных линий при номинальном напряжении, кВ

для открытых распределительных устройств при номинальном напряжении, кВ

* Кроме напряжения 750 кВ.

** Кроме напряжения 500 и 750 кВ.

Примечание: При высотах 10002000м н.у.м: =1,05

При высотах 20003000м н.у.м: =1,1

При высотах 30004000м н.у.м: =1,15

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

II – районы с сильной ветровой эрозией почвы, сельскохозяйственные

районы, в которых применяются химические удобрения, промышленные

III- VI – вблизи источника промышленного загрязнения.

300-900м – минимальный защитный интервал.

(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.

Номинальные и наибольшие рабочие напряжения электрических систем

П р и м е ч а н и е. Расчет максимального рабочего напряжения производится по

U_{раб. макс}=1,15U_ном для номинальных напряжений 3-220 кВ;

U_{раб. макс}=1,05U_ном для 500-1150 кВ.

В связи с возможностью выхода из строя отдельных изоляторов во время эксплуатации и относительно большой трудоёмкостью их замены количество изоляторов, определенное по (1.5), увеличивается на один для линий 110, 220 кВ и на два для линий 330 кВ и выше. На сложных переходах через реки количество изоляторов может быть увеличено на 5 штук. Таким образом, условие выбора изоляторов в зависимости от степени загрязнения атмосферы запишется как:

для ВЛ 110, 220 кВ: (1.6) (3.30)

для ВЛ 3301150 кВ: (1.7) (3.31)

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.

12.Распределение напряжения по гирлянде изоляторов, выбор числа изоляторов в гирлянде.

Для увеличения электрической прочности между электродами применяют экраны, которые способствуют созданию более однородного поля. Применение экранов увеличивает радиус кривизны электродов, что повышает и снижает напряженность поля. Напряжение распределяется

по изоляторам неравномерно. Чем больше изоляторов в гирлянде, тем больше эта неравномерность.

–собственная ёмкость изолятора ( С=50-70 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к земле( С₁=4-5 пФ)

–ёмкость изолятора по отношению к фазному проводу(С=0,5-1 пФ)

Если , то распределение напряжений равномерное.

Если , то распределение напряжений неравномерное.

Если , то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.

Если , то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.

В реальных условиях , то есть максимальное падение напряжения на первом изоляторе от фазы.

При удалении от первого изоляторападение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.

–падение напряжения на i-м изоляторе.

При возникает корона, и именно применение специальной арматуры в виде колец, восмерок и овалов, укрепляемые на концы гирлянды со стороны фазы увеличивает, что приводит к снижению величинына первом изоляторе от фазы.

При дожде распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, так как будет определяться уже сопротивлением утечки. Для правильно выбранного экрана начальное напряжение короны должно быть больше максимального рабочего фазного напряжения.

Выбор числа изоляторов в гирлянде

Для равномерно загрязненного и увлажненного изолятора (– геометрическая длина утечки). Реально же поверхность изолятора загрязнена неравномерно, поэтому заряд может отрываться и развиваться по наикратчайшему пути в воздухе. В результате, используется не вся геометрическая длина, а её часть. Поэтому(– эффективная длина утечки,– коэффициент формы изолятора).Характеристики надежности при рабочем напряжении принимают удельную эффективную длину утечки. Эффективная длина определяет способность длительно удерживать рабочее напряжение в условии загрязнения, то естьнормируется в зависимости от степени загрязненности и номинального напряжения.

При рабочем напряжении геометрическая длина (условие нормальной эксплуатации при рабочем максимальном напряжении). Для гирлянды изоляторов.

13.Регулирование электрических полей во внутренней изоляции.

Для нормальной работы изоляции должно выполняться условие:

Где – коэффициент неоднородности поля.

Толщина изоляции определяется:

За счет регулирования полей достигается уменьшение толщины изоляции.

Скругление краёв электродов. Напряженность характеризуется зависимостью от.

При поле слабо неоднородное.

Полупроводящее покрытие. Применяется, когда электрод с острой кромкой находится в газе или жидкости и примыкает к твердому диэлектрику. При этом эффект от скругления электрода будет наименьший из-за щели, где напряженность поля увеличивается из-за различия проницаемости двух сред.

При отсутствии покрытия определяется удельным поверхностным сопротивлениеми удельной поверхностной ёмкостью. При наличии покрытия. Следовательно, напряженностьуменьшается враз.

Применяется в случае многослойной изоляции. В качестве электродов используется фольга. С помощью электродов достигается разделение изоляции наслоёв. Тогда допустимое напряжение для изоляции сэлектродами равно.в. Размеры каждой области с повышенной напряженностью оказываются меньшими вблизи этих электродов. Это затрудняет появление разрядов. Применяется в проходных изоляторах, в кабельной изоляции и в изоляции вводов.

Градирование изоляции.

Без градировании ;

С градированием

Применяется для электродов в виде цилиндров. Регулирование достигается с помощью ы проницаемости и выравнивании поля в радиальном направлении. При этом, толщина градированной изоляции будет меньше однослойной.

Виды внутренней изоляции:

Бумажная пропитанная изоляция. Сначала изоляция подвергается сушке под вакуумом, затем пропитке, а после этого она прессуется для исключения газовых включений;

Маслонаполненная изоляция (например, бак трансформатора);

Маслобарьерная изоляция. Между электродами устанавливаются барьеры из картона для повышения разрядного напряжения;

Изоляция на основе слюды. Слюда обладает высокойнагревостойкостью, используется во вращающихся машинах. Из слюды и пропитки на основе битумных компаундов получают компаундированную изоляцию. Её недостаток – она термопластична (размягчается при нагревании). Термореактивная изоляция слюда пропитана эпоксидными смолами. Плюсы: не размягчается под действием температуры.

Литая изоляция на основе эпоксидных смол. Такую изоляцию заливают под давлением для исключения газовых включений. Плюсы: стойкость к воздействию воды и масел.

6.1.1 Определение числа изоляторов по величине средней допустимой мокроразрядной напряжённости

Основной электрической характеристикой гирлянды является мокроразрядное напряжение перекрытия. Величина мокроразрядного напряжения U_м.р.должна быть выше возможных внутренних перенапряжений и, как показывают исследования, прямо пропорциональна числу изоляторов (n) в гирлянде:

, (6.1)

где Н – строительная высота одного изолятора, см;

E_м.р.– мокроразрядный градиент в гирлянде, кВ/см, принимаемый равным 2,1 кВ/см.

Следовательно, число элементов в гирлянде из условий расчетной кратности внутренних перенапряжений можно определить по следующему соотношению:

, (6.2)

где k_з1– коэффициент запаса, учитывающий влияние эксплуатационных условий на величину мокроразрядного напряжения, а также возможное повышение напряжения на ЛЭП относительно номинального линейного напряжения U_ном; и некоторый необходимый запас для перехода от разрядных напряжений к выдерживаемым (табл. 6.2);

k_пер– расчетная кратность внутренних перенапряжений, (табл. 6.4).

Основные характеристики подвесных линейных изоляторов приведены в табл. 6.4.

6.1.2 Определение числа изоляторов по величине средней допустимой длины пути утечки

Приведенный ранее метод выбора числа изоляторов в гирлянде не учитывал возможности значительного снижения разрядного напряжения при загрязнении изоляторов. Вид и интенсивность загрязнений бывают разными, и основным конструктивным фактором, влияющим на разрядное напряжение влажного загрязненного изолятора, является длина пути утечки тока. Для предупреждения перекрытий увлажненных изоляторов в районах повышенного загрязнения при рабочем напряжении или при коммутационных перенапряжениях нормируется минимально допустимая удельная длина утечки:

, (6.3)

где L_эф– эффективная длина пути утечки одного изолятора, см,

_,(6.4)

где L_ут– геометрическая длина пути утечки одного изолятора (табл. 6.4), см;

k_эф – коэффициент эффективности использования длины пути утечки одного изолятора, определяемый по формуле

, (6.5)

где D_и– диаметр тарелки изолятора, см.

Из выражения (6.3) мы получаем, что число n_расчизоляторов в гирлянде должно быть

, (6.6)

где k_з2– коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2÷1,4;

U_нб.раб. – наибольшее рабочее фазное напряжение согласно ГОСТ1516.1-764, см. табл. 6.2.

Для целей проектирования изоляции воздушных линий и на основании многолетних эксплуатационных данных, относящихся к районам с разными источниками загрязнения и метеоусловиями, установлена система классификации местностей по степени загрязненности атмосферы и нормированы минимально допустимые значения _ут, при которых обеспечивается приемлемо малое число отключений под действием рабочего напряжения. Нормированные значения_утуказаны в табл. 6.3.

6.1.3 Определение числа изоляторов по нормативным документам

Согласно ПУЭ, на ВЛ 110 кВ и выше должны применяться только подвесные изоляторы; на ВЛ 35 кВ и ниже могут применяться подвесные и штыревые (в том числе опорно-стержневые) изоляторы.

Количество подвесных изоляторов с длиной пути утечки не менее 25 см в гирляндах ВЛ 635 кВ рекомендуется принимать следующим: для ВЛ до 10 кВ1 изолятор, 20 кВ2 изолятора, 35 кВ3 изолятора. На ВЛ 35 кВ с деревянными опорами в поддерживающей гирлянде рекомендуется применять два изолятора.

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

Количество подвесных изоляторов для ВЛ 110500 кВ выбирается из условия обеспечения надежной работы при рабочем напряжении, для чего минимальная удельная длина пути утечки гирлянды в районах с чистой атмосферой и с обычными полевыми загрязнениями, расположенных на высоте до 1000 м над уровнем моря, должна быть не менее 1,3 см/кВ действующего значения наибольшего рабочего напряжения с учетом коэффициента эффективности использования длины пути утечки изолятора.

Количество изоляторов в гирлянде, полученное из условия минимальной удельной длины пути утечки, для компенсации возможного появления нулевых (поврежденных) изоляторов должно быть увеличено на один изолятор для ВЛ 110220 кВ и на два изолятора для ВЛ 330500 кВ. При применении изоляторов с отношением длины пути утечки к строительной высоте более 2,3 гирлянда, выбранная по рабочему напряжению, проверяется по условию воздействия коммутационных перенапряжений.

Количество элементов наиболее распространенных типов изоляторов в поддерживающих гирляндах ВЛ 10500 кВ, проходящих на высоте до 1000 м над уровнем моря, рекомендуется принимать по таблице 3 (в указанное количество включены запасные изоляторы).

На ВЛ 110220 кВс деревянными опорамив районах, где не наблюдается возгорания деревянных опор, количество изоляторов в гирлянде принимается на один меньше, чем рекомендовано по таблице 6.5.

Задача для самостоятельного решения

Определить необходимое число подвесных изоляторов для линии электропередач номинальным напряжением U_ном, выполненной на металлических опорах с учетом условий окружающей среды.

а) по методу оценки длины пути для токов утечки,

б) по величине средней допустимой мокроразрядной напряженности.

Читайте также: