Электрические характеристики

К основным электрическим характеристикам относятся разрядные и выдерживаемые напряжения.

1. Сухоразрядное напряжение (U_ср) – наименьшее напряжение промышленной частоты (действующее значение), вызывающее разряд по сухой и чистой поверхности изолятора. В справочниках и каталогах его значение указывается приведенным к нормальным атмосферным условиям: р=760мм рт.ст. (1013∙ 10² Па), t=20º С и абсолютной влажности воздуха Н=11 г/м³.

Сухоразрядное напряжение является функцией размеров и формы изолятора и в несколько раз превышает рабочее напряжение. Оно является основной электрической характеристикой изоляторов внутренней установки.

2. Мокроразрядное напряжение (U_мр) – наименьшее напряжение промышленной частоты (действующее значение), вызывающее разряд по чистой поверхности изолятора, смачиваемого стандартным дождем, имеющим следующие параметры:

· интенсивность 3 ± 0, 3 мм/мин;

· удельное сопротивление воды ρ = (100 ± 5) Ом ∙ м, измеренное при t = 20º С;

· дождь капельной структуры, падающий под углом 45º к горизонту; при этом изолятор должен находиться в нормальном рабочем положении.

Мокроразрядное напряжение является функцией размеров и формы изолятора. U_мр на 20 – 30% ниже сухоразрядного. U_мр является основной электрической характеристикой изоляторов наружной установки.

3. Вольт-секундная характеристика (ВСХ) изолятора – зависимость времени разряда от амплитуды приложенного импульса. Она определяется при стандартном импульсе (1, 2/50) обеих полярностей. Наличие вольт-секундных характеристик изоляторов, а также вольт-секундных и вольт-амперных характеристик разрядников дает возможность решать все вопросы, связанные с координацией изоляции ВЛ и ПС.

ВСХ под дождем не снимаются, так как дождь снижает импульсную прочность изолятора незначительно, всего лишь на 2 – 3%.

В числе основных электрических характеристик изоляторов отсутствует пробивное напряжение U_проб. Изоляторы специально конструируются так, чтобы U_проб было больше U_ср. Это связано с тем, что при пробое изолятор полностью теряет свою электрическую прочность и подлежит замене. При перекрытии изолятора по поверхности, особенно при наличии быстродействующих релейных защит (малое время горения дуги), он не теряет свою электрическую прочность. Поэтому перекрытие изолятора предпочтительнее, чем его пробой. Изоляторы конструируются так, чтобы выдерживалось соотношение: U_проб/U_ср ≥ 1, 2 – 1, 6.

Определение U_проб при промышленной частоте производится при погружении изолятора в трансформаторное масло, что препятствует разряду по его поверхности.

Проходные изоляторы характеризуются номинальным током, определяемым сечением и материалом, а также условиями охлаждения токоведущего стержня. Однако, номинальный ток, хотя и косвенно относится к работе изоляции (перегрузка по току, а следовательно, перегрев изоляции и изолятора), это – эксплуатационная характеристика изолятора.

Механические характеристики

На линейные изоляторы в условиях эксплуатации действуют разные силы:

· собственная масса проводов;

· масса гололедно-изморозевых образований;

· давление ветра;

· вибрация и пляска проводов.

Эти нагрузки создают растягивающие усилия на гирлянду, в штыревых изоляторах – изгибающие.

Для станционных изоляторов основными механическими нагрузками являются электродинамические нагрузки при коротких замыканиях, создающих изгибающие усилия.

В связи с этим для линейных подвесных изоляторов, соединенных между собой, с опорой и проводом шарнирно, основной механической характеристикой является минимальная разрушающая нагрузка F_разр на растяжение, определяемая при плавном подъеме растягивающей нагрузки до разрушения.

Для опорных и проходных изоляторов расчетной механической нагрузкой является минимальная разрушающая нагрузка на изгиб, определяемая при тех же условиях. Изоляторы выдерживают гораздо большие нагрузки на растяжение и сжатие, поэтому эти нагрузки не являются расчетными.

Более определенной расчетной характеристикой механической прочности изолятора является гарантированная электромеханическая нагрузка – наибольшая механическая нагрузка, которую изолятор должен выдержать без разрушения. В некоторых литературных источниках гарантированную электромеханическую нагрузку приравнивают к разрушающей.

Для линейных тарельчатых изоляторов гарантированная электромеханическая нагрузка указывается в марке изолятора, например изолятор ПС70 – подвесной, стеклянный, с гарантированной электромеханической нагрузкой 70 кН.

Для изоляторов, работающих на изгиб, она также содержатся в марке изолятора, например ИП-10/400-750 – изолятор проходной на номинальное напряжение 10кВ, на номинальный ток 400А с гарантированной электромеханической

Испытания изоляторов

В целях обеспечения надежной работы изоляторов и электрических аппаратов в эксплуатации они подвергаются электрическим испытаниям путем приложения испытательного напряжения промышленной частоты и импульсного испытательного напряжения [1, 2, 3].

Различают два вида испытательного напряжения промышленной частоты:

1. испытательное напряжение – величина напряжения переменного тока частотой 50Гц (или повышенной), которую должна выдержать в течение 1 (или 5) мин. внутренняя и внешняя изоляция электрооборудования при определенных условиях испытания; длительность вдержки испытательного напряжения должна быть равна 1 мин., если основная изоляция керамическая, жидкая или битумно-масляная, и 5 мин., если основная изоляция состоит из органических твердых материалов (кроме бумажно-масляной изоляции) или кабельных масс [2];

2. выдерживаемое напряжение промышленной частоты – величина переменного напряжения частоты 50Гц, которую должна выдержать при плавном подъеме напряжения внешняя изоляция электрооборудования при определенных условиях испытания (в сухом состоянии и под дождем).

По ГОСТ 1516-76 напряжение до 1/3 испытательного может быть приложено толчком; дальнейшее повышение напряжения должно быть плавным и быстрым, но позволяющим при напряжении выше 3/4 испытательного производить отсчет показаний прибора.

После достижения требуемого значения и выдержки в течение заданного времени испытания, напряжение должно быть быстро снижено или до нуля или до 1/3 испытательного (или меньше), произведено отключение.

Координация изоляции электрооборудования при коммутационных перенапряжениях заключается в выборе наиболее целесообразных значений испытательного одноминутного (или пятиминутного) напряжения промышленной частоты U_исп и выдерживаемого при плавном подъеме напряжения в сухом состоянии U_выд.с и под дождем U_выд.м. Эти величины для изоляторов различных классов напряжения установлены ГОСТ 1516-76.

Для импульсных испытаний применяются импульсные напряжения стандартной формы:

· длительность фронта 1, 2 ± 0, 36 мкс (1, 2 мкс ± 30%);

· длительность импульса 50 ± 10 мкс (50 мкс ± 20%);

· допуск на амплитуду импульса ± 3%.

Кроме испытания полным импульсом применяются испытания срезанными импульсами (срез при предразрядном времени не менее 2 мкс).

а) б)

Рис.1.2. Формы испытательных импульсов:

а) полный импульс; б) срезанный импульс

Испытания срезанными импульсами имитируют возможные в условиях эксплуатации случаи пробоя воздушных промежутков, при которых имеет место резкий спад напряжения («срез»). Для осуществления координации изоляции электрооборудования с характеристиками вентильных разрядников при малых временах воздействия установлено расчетное перенапряжение срезанного импульса U_{расч.ср}. Для электрооборудования 3 – 15кВ оно принято на 20% выше, а для электрооборудования на все другие напряжения – на 25% выше, чем для полного импульса.

Линейные изоляторы срезанным импульсом не испытываются. Разрядные и выдерживаемые напряжения приведены в справочниках и каталогах.

Для приближенной оценки поведения изоляторов в условиях загрязнения и увлажнения определяются разрядные напряжения в этих условиях.

ГОСТ 10890-71 «Методы испытаний электрической прочности внешней изоляции в условиях загрязнения» устанавливает общие методы испытаний электрической прочности внешней изоляции электрооборудования (в том числе изоляторов) в условиях увлажнения ее поверхности, покрытой слоем загрязнения, при смачивании ее соленым туманом с целью оценки надежной работы различных конструкций внешней изоляции [1].

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒