книги / Техника высоких напряжений

Как видно

из

графика,

мини­

и

может

осуществляться

только

мальное значение £ макс имеет вели­

с помощью счетных машин. Такие

чину около

12,7

кв/см, в

то

время

расчеты показали, что влияние зем­

как напряженность поля на поверх­

ли и соседних фаз для линий раз­

ности одиночного провода того же

личных

номинальных

напряжений

сечения 3X480=1 440 мм2 (диаметр

практически одинаково. Для линий

около 5,4 см) была бы равна 14 кв/см.

с

горизонтальным

расположением

Поскольку потери очень быстро воз­

проводов

ориентировочно

можно

растают с

увеличением напряжен­

считать, что на средней фазе напря­

ности

поля,

целесообразность

при­

женность поля на 5—10% выше, чем

менения

расщепленных

проводов

на крайних фазах.

очевидна.

расстояние между

про­

Наиболее точным методом опре­

Однако

деления

напряженности

поля

яв­

водами расщепленной фазы целесо­

ляется

измерение

емкостных токов

образно принимать несколько боль­

в реальной линии, при котором учи­

ше оптимального. В частности, для

тывается влияние опор, изоляторов,

линии

Волжская

ГЭС

имени

различных стрел

провеса

провода

В.

И.

Ленина — Москва

принято

и т. д.

D = 40 см. Дело в том, что примене­

ние

расщепленных

проводов,

поми­

8-6. ПРАКТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ

мо уменьшения потерь на корону и

РАСЧЕТА ПОТЕРЬ НА КОРОНУ

удобств монтажа линии, имеет еще

ПРИ ПЕРЕМЕННОМ НАПРЯЖЕНИИ

одно

существенное

преимущество,

Из

предложенных

в

различное

связанное с уменьшением индуктив­

время

довольно

многочисленных

ности линии. При этом, как изве­

формул для расчета мощности по­

стно, увеличивается пропускная спо­

терь на корону наиболее употреби­

собность

передачи,

что

особенно

тельной в настоящее время являет­

важно для линий сверхвысоких на­

ся уже упоминавшаяся выше фор­

пряжений,

предназначенных

для

мула Майра, которая может исполь­

передачи очень больших мощностей.

зоваться как для одиночных, так и

При

увеличении

расстояния

D

для расщепленных проводов:

индуктивность

линии

на

единицу

Р =

nkfrl E a(Ea — Ек) X

длины монотонно уменьшается, а не­

большое отклонение от оптимально­

квпг/км -ф а­

го расстояния приводит к весьма не­

X

^ 2 ,3 ~ ^

0 £э- —

l j - 1 0 " s

значительному

увеличению

макси­

за,

(8 -2 2 )

мальной напряженности.

где п — число проводов

в фазе;

Для того чтобы закончить вопрос

f — частота,

гц\

об

определении

напряженности по­

г0— радиус

провода,

см\

ля

на

поверхности

провода,

напом­

Ек — критическая

напряженность

ним,

что

во

всех

предыдущих

поля,

кв/см:

формулах

s означает

среднегеомет­

рическое расстояние между фазами.

/? м а к с

“1“

Ecu

_

Е э = — 2

— —— эквивалентная

В

частности,

для

горизонтального

напряженность поля, кв/см.

расположения

проводов с

расстоя­

нием между соседними фазами а

Формула

предусматривает,

что

$ = У'а-а'-2а= 1,26 а.

все разнообразие атмосферных усло­

вий

сводится

к

двум

категориям:

Во

всех

предыдущих

расчетах

хорошая

погода

и

плохая

погода,

для

которых

принимаются

следую­

не

учитывалось

влияние

земли и

щие

значения

коэффициента

k и

взаимное

влияние

отдельных

фаз

критической напряженности поля:

друг на друга. Определение напря­

k =

женностей

поля

в

трехфазной

си­

хо р о ш ая п о го д а

44;

значение);

стеме с учетом зеркальных изобра­

Е и =

17 кв/см

(д ей ству ю щ ее

п л о х ая

п о го д а

À = 31,5;

жений является весьма громоздким

£ к =

И

кв/см

(д ей ству ю щ ее

значение).

J ijj ср

0—0,5

0,5—1

1—2

2—3

2—4

4—5

5—6

Л</^д

0,6

0,14

0,12

0,06

0,03

0,014

0,008

J ill ср

6—7

7—8

8—9

9—10

10—11

11—12

hilh д

0,005

0,0035

0,0025

0,002

0,0015

0,001

осадков в виде дождя и мокрого

■А—ZP х.п^х.пЧ- Рсн^си~\~

(8-24)

снега Я, мм, и общей продолжи­

Риз Аиз

Лд,

тельностью Лд, я.

Величины Лд и Я

где

Ах.п, Асн и Аиз—соответственно

для

каждого

района

определяются

число часов

в

метеорологическими

наблюдениями.

Из данных табл. 8-2 следует, что

год

хорошей

погоды,

снега

в 60% всех случаев интенсивность

дождя

не превышает

0,5

средней,

и изморози;

в

14%

всех

случаев

она

лежит

PjL.m Рея. Риг — соответствую­

в пределах (0,5—1)/ср и т. д. Зная

щие величины

величины Ад и Я из метеорологиче­

средней

мощ­

ских

наблюдений,

можно опреде­

ности

потерь,

лить

абсолютную

величину / Ср Для

определяемые

данного района, а следовательно, и

с помощью кри­

величину каждого интервала интен­

вых рис. 8-17.

сивностей, приведенных в табл. 8-2.

В табл. 8-3 приведены необхо­

С помощью кривых рис. 8-18 для

димые

метеорологические

данные

рассматриваемой

линии

нетрудно

для

некоторых

районов

Советского

определить

потери

для

соответ­

Союза и подсчитанные по изложен­

ствующей интенсивности дождя Рд{.

ной

методике

отдельные

состав­

Очевидно, что среднегодовые поте­

ляющие среднегодовых

потерь

для

ри на корону при дожде

напряженности

что

на

проводе

Лд = 2Яд1Д^.

(8-23)

21

квмакс/с-и,

приблизительно

соответствует линии 220 кв с про­

С

учетом

предыдущего, суммар­

водом диаметром 2,5—2,6 см. Как

ные среднегодовые потери на корону

видно из таблицы, при таких напря­

будут равны:

женностях,

для

большинства

рай-

Таблица 8-3

Метеорологические характеристики некоторых районов Советского Союза

и величины отдельных составляющих потерь на корону

при максимальной

напряженности на проводе £ м = 21 кв]см

О сн овн ы е м етео р о л о ги ч еекп е

О т д е л ь н ы е с о с т а в л я ю щ и е

С у м м арн ы е

с р е д ­

п о тер ь

н а ко рон у,

х а р а к те р и с т и к и

р ай о н а

KomjKM -см *

н его д о вы е п отери

Г о р о д

на

корон у

^ х .п

^ с п

■4 из

4д _

— — ,

к е т /к м см*

ч

Лс в -*

А „ .*

мм

*4

-4

-4

иго

ni

Луганск

7 660

464

90

546

300

310

80

280

490

1 160

Волгоград

7 988

125

296

351

200

320

20

920

310

1 570

Москва .

7 035

790

291

644

472

280

140

900

630

1 850

Ленинград

6 796

742

417

805

461

270

130

1 290

720

2410

Кострома

6 016

1 164

732

843

464

250

210

2 260

750

3 470

при пробое изолятор может быть

определенное

при

относительной

разрушен

механически.

Во втором

плотности

воздуха

Ô,

приводится

случае

изолятор может

повредить­

к разрядному напряжению Ucv при

ся только

за

счет

теплового

воз­

нормальной плотности воздуха 0=1

действия дуги на его поверхность.

по формуле

Если после перекрытия напряжение

с изолятора будет быстро снято,

например,

под

действием релейной

Сухоразрядное

напряжение

при

защиты, в большинстве случаев изо­

лятор

остается

неповрежденным.

промышленной частоте увеличивает­

Поэтому

все изоляторы

конструи­

ся с ростом влажности воздуха. При­

руются таким образом, чтобы их

ведение разрядного напряжения, по­

пробивное

напряжение

было выше

лученного

при данной

влажности

напряжения

перекрытия по поверх­

воздуха, к нормальной

абсолютной

ности.

образом

электрическая

влажности воздуха 11 г/ж3 произво­

Таким

дится умножением

разрядного

на­

прочность

изоляторов

характери­

пряжения на коэффициент /С, опре­

зуется

их

напряжениями перекры­

деляемый по номограмме рис. 9-U

тия

или

разрядными

напряжения­

Таким образом, сухоразрядное

на­

ми.

Оценка

электрической прочно­

пряжение Ucр, приведенное к нор­

сти

и

величины

выдерживаемого

мальным

атмосферным

условиям,

изоляторами

без

перекрытия

на­

получаем

по формуле

пряжения в общем случае делается

tfcp= £

/ - г -

на основе трех характеристик: сухо­

(9 -1)

разрядного

напряжения

при

про­

Мокроразрядное

напряжение

мышленной

частоте,

мокроразряд­

ного

напряжения

при

промышлен­

имеет существенное значение

для

ной частоте и вольт-секундной ха­

изоляторов

наружной

установки.

рактеристики, полученной при стан­

дартной волне

напряжения.

Сухоразрядное напряжение при

50 гц

является главной

характери­

стикой

изоляторов,

предназначен­

ных для работы в закрытых поме­

щениях, так называемых изолято­

ров внутренней установки. Опреде­

ляется

сухоразрядное

напряжение

при чистой и сухой -поверхности изо­

ляторов. Для удобства

сравнения

разрядные

напряжения

приводятся

к нормальным атмосферным

усло­

виям.

Сухоразрядное

напряжение

Рис. 9-1.

График для определения поправки

изоляторов

пропорционально

отно­

на влажность воздуха.

сительной

плотности

воздуха

6=

П ри н ап р я ж ен и и ,

м ен ьш ем , чем

14! к в м а к с , п о ­

Р

(см. раздел

1, гд. 3), по­

п р ав ка в

п р о ц ен тах

у м ен ьш ается

п рям о п р о п о р ­

= 0,386 у

ц и о н ал ьн о

н ап р я ж ен и ю . П р и и м п у л ьсн о м н а п р я ­

ж ен и и и вр ем ен и р а з р я д а м ен ьш е 10 м к с е к , п о ­

этому сухоразрядное напряжение^,

п р ав к а в

п р о ц ен тах

у м ен ьш ается

п р о п о р ц и о н ал ь ­

но п р ед р а зр я д н о м у врем ен и .

Изоляторы,

применяемые

для

вреждение диэлектрика под шатгкой

изоляции

проводов линий

электро­

обнаруживается при этом по элек­

передач, испытывают

нагрузки,

со­

трическому

пробою

изолятора. Ве­

здаваемые тяжением и весом про­

личина механической

нагрузки,

по­

водов., Нагрузки эти зависят от се­

вреждающей

изолятор,

при таком

чения применяемых проводов и длин

испытании называется электромеха­

пролетов между опорами. Кроме то­

нической прочностью изолятора.

го, на их величину оказывают влия­

Основной

эксплуатационной

ме­

ние температура, сила ветра, нали­

ханической

характеристикой

под­

чие гололеда. Для штыревых линей­

весных

изоляторов

является часо­

ных изоляторов эти нагрузки явля­

вая

испытательная

нагрузка,

ука­

ются главным

образом изгибающи­

зываемая обычно в маркировке под­

ми. Подвесные

изоляторы

благода­

весного

изолятора.

Часовая испы­

ря

шарнирному

соединению

их

тательная нагрузка составляет при­

в

гирлянды

подвергаются

только

близительно

75%

электромеханиче­

растягивающим усилиям.

изолято­

ской

прочности. Испытание ведется

ры

Опорные

и

проходные

при

одновременном

приложении

в

распределительных устрой­

электрического

напряжения, равно­

ствах

и

аппаратах

испытывают

го 75—80%

сухоразрядного. Изоля­

в основном

изгибающие

нагрузки,

тор должен выдержать без повреж­

обуслосиленные

электродинамиче­

дения

такое

испытание в

течение

скими силами при коротких замы­

1 ч. Максимально допустимые экс­

каниях в установке, механическими

плуатационные нагрузки на подвес­

усилиями

при

работе

разъедините­

ные

изоляторы

по

установившейся

лей, а также тяжениями проводов и

практике составляют

половину

ча­

ветровыми усилиями.

совой

испытательной

нагрузки.

Для опорных, 'Проходных и шты­

ревых линейных изоляторов

норми­

9-3. МАТЕРИАЛЫ

руется прочность на изгиб, для под­

ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯТОРОВ

весных

изоляторов — на

растяже­

.Конструкция изолятора, а также

ние.

его

электрические

и

механические

Основной механической характе­

характеристики

в значительной

ме­

ристикой

изоляторов

является

га­

ре зависят от применяемых для его

рантированная

механическая

проч­

изготовления

материалов.

ность на изгиб или растяжение, т. е.

Изоляторы

состоят

из

диэлек­

минимальная разрушающая нагруз­

трика,

металлической

арматуры,

ка, определяемая при плавном подъ­

служащей

для

их

механического

еме нагрузки

до

видимого

разру­

крепления, и материалов, связываю­

шения изолятора.

щих

арматуру

с диэлектриком.

не

Однако

разрушающая

нагрузка

Диэлектрические

материалы, из

дает

полного

представления

которых

изготовляются

изоляторы,

о способности

изоляторов

противо­

должны

иметь

высокую электриче­

стоять

механическим

воздействиям.

скую прочность на пробой, доста­

му

У подвесных

изоляторов

полно­

точную

механическую

прочность и

разрушению

предшествует

по­

хорошо

противостоять

неблагопри­

вреждение

диэлектрика

(мелкие

ятным

атмосферным

воздействиям.

трещины)

под

металлической шап­

Всем

этим

требованиям удовлетво­

кой, невидимое для испытателя. По­

ряет

электротехнический

фарфор,

этому

подвесные

изоляторы

испы­

являющийся

наиболее

распростра­

тываются комбинированно: к изоля­

ненным

диэлектриком,

применяе­

тору одновременно с плавно повы­

мым

для изготовления

изоляторов.

шаемой

механической

нагрузкой

Электрическая

прочность

фарфора

прикладывается

электрическое

на­

в

однородном

поле

при

толщине

пряжение,

составляющее

75—80%

образца

1,5

мм

составляет

22—

сухоразрядного.

Механическое

по­

28

ябдеиств/мм. С

увеличением

тол-

Толщина

фарфоровых

стенок

в изоляторах обычно не превышает

30—40 см. Если такая толщина по

электрической и механической проч­

ности

оказывается

недостаточной,

применяются

составные

конструк­

ции. Только в стержневых изолято­

рах, где пробой фарфора невозмо­

жен, допускается большая толщина

фарфора.

В проходных изоляторах из фар­

фора

делаются

только

наружные

покрышки. Для

внутренней

изоля­

ции этих

изоляторов

применяются

трансформаторное

масло,

бумага,

изоляционные

массы,

которые

пре­

дохраняются

от

атмосферных

воз­

Рис.

9-2.

Расчетная

электриче­

действий

фарфоровыми

покрыш­

ская прочность фарфора в не­

ками.

изготов­

равномерном поле

при

пере­

В последнее время для

менном

напряжении 50 гц.

ления тарелочных и штыревых изо­

ляторов

все

шире

применяется

щины

фарфора средние

пробивные

стекло.

изоляторы

значи­

градиенты его уменьшаются. В изо­

Стеклянные

тельно дешевле

фарфоровых,

вме­

ляторах поле неоднородно, поэтому

сте с

тем

по

своим электрическим

средняя

электрическая

прочность

и

механическим

характеристикам

фарфора

в

них

еще

меньше.

На

они не уступают последним. Харак­

рис. 9-2 приведена средняя электри­

теристики

в значительной мере за­

ческая

прочность

фарфора в

неод­

висят от химического состава стек­

нородном поле при переменном на­

ла, особенно от содержания в стек­

пряжении в зависимости от толщи­

ле щелочей. Наличие в составе стек­

ны

образца. При

импульсных

на­

ла

растворимых щелочей повышает

пряжениях

электрическая

проч­

гигроскопичность

поверхности

изо­

ность фарфора на

50—70%

выше,

ляторов, а

следовательно,

увеличи­

чем при промышленной частоте.

вает поверхностную

проводимость.

Механическая прочность фарфо­

В

результате

электрические

свой­

ра

зависит от вида

деформации.

ства

изоляторов

из

щелочного

Очень хорошо фарфор работает на

сжатие и значительно хуже на из­

гиб

и,

особенно,

на

растяжение.

Временное сопротивление

глазуро­

ванных

стандартных

образцов

диа­

метром 2—3 см при сжатии равно

4 500 кГ/см2, а при

изгибе и растя­

жении

значительно

меньше:

700

и 300 кГ/см2 соответственно. Меха­

ническая прочность фарфора в изо­

ляторах

зависит

от

конструкции

арматуры

и способа

ее соединения

шение

механической

прочности

Рис. 9-3. Изменение механической прочно­

меньше, чем при изгибе и растяже­

сти фарфора в зависимости от площади се­

нии (рис.

9-3).

чения при

цилиндрической

форме.

У - - с ж ат и е;

2 — р а ст я ж е н и е;

з _ и зги б .