Распределение напряжения по гирлянде изоляторов

Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле и кпроводу. В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C ₀, емкости металлических частей по отношению к земле C ₁ и емкости по отношению к проводу C _2. Порядок величин емкостей примерно таков: C ₀≈50 пФ, C ₁ ≈5 пФ, C ₂≈0.5 пФ.

Рис. 2. Гирлянда изоляторов и схема замещения гирлянды.

а – гирлянда; б – схема замещения.

В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 2.б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C ₂ приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. С увеличением числа изоляторов в гирлянде неравномерность возрастает. Если не принять специальных мер, то на ЛЭП высокого напряжения (220 кВ и выше) часть изоляторов в гирляндах может оказаться под таким напряжением, что на них даже при рабочем напряжении и нормальных атмосферных условиях возникнет корона. Коронный разряд представляет собой разновидность тлеющего разряда при котором электрическая энергия преобразуется в тепловую и приводит к значительным потерям энергии. Кроме того корона является источником радио помех и причиной ускоренной коррозии арматуры изоляторов. Корона на изоляторе появляется при напряжении на нём около 25 – 30 кВ.

Выравниванию распределения напряжения по изоляторам гирлянды способствует применение специальной арматуры в виде экранных колец, восьмёрок и овалов, укреплённых в месте крепления линейного провода. Такая защитная арматура увеличивает ёмкости С₁ и тем самым уменьшает долю напряжения, на первые от провода изоляторы. Защитная арматура может играть и другую дополнительную роль – защиты изоляторов от термического разрушения при перекрытии гирлянды. Если гирлянда не имеет защитной арматуры, то при воздействии перенапряжений электрическая дуга при длительном горении под действием рабочего напряжения сильно разогревает изолятор. Неравномерный нагрев изолятора приводит к его разрушению.

Дополнительно для выравнивания напряжения гирлянды применяют следующие меры:

- применение изоляторов с большей собственной ёмкостью;

- использование параллельных гирлянд;

- применение изоляторов с полупроводящим покрытием;

- расщепление фазных проводов.

Контрольные вопросы:

1. Приведите классификации изоляторов?

2. Назовите основные группы параметров изоляторов и отдельные их характеристики?

3. Опишите конструктивные особенности отдельных изоляторов контактной сети и тяговых подстанций?

4. В чем причина неравномерного распределения напряжения по гирлянде изоляторов?

5. Какую нагрузку воспринимает изоляционный материал тарельчатого изолятора?