Изоляция установок высокого напряжения

Выбор типов изоляторов производится на основании требований ПУЭ, определяющих необходимую механическую и электрическую прочность изоляторов. Необходимыми исходными данными являются: напряжение линии, район прохождения линии (высота над уровнем моря, наличие или отсутствие участков с загрязненной атмосферой), нормативные механические нагрузки на изоляторы. Нормативные значения скоростного напора ветра и толщины стенки гололеда приведены в таблицах 8 и 9 [1].

По варианту ветровой район по ветру 2. По табл. 8 [1] скоростной напор ветра (Н/м²), скорость ветра (м/с). По табл. 9 [1] нормативная толщина стенки галоледа для третьего района по гололедности (мм).

Коэффициенты запаса механической прочности изоляторов в нормальном режиме при наибольшей нагрузке должны не ниже 2.7, а при среднегодовой температуре, отсутствии ветра и гололеда - не ниже 5.

Поддерживающие гирлянды воспринимают нагрузку от веса провода и от собственного веса. Поэтому выбор типа изоляторов для поддерживающих гирлянд в нормальном режиме производится по коэффициентам запаса 2.7 при наибольшей нагрузке и 5 при отсутствии ветра и гололеда соответственно:

(1);

(2),

где - минимальная электромеханическая разрушающая нагрузка изолятора, даН (10Н);

, - единичные нагрузки соответственно от веса провода, с гололедом при ветре и от собственного веса провода, даН (10Н);

- весовой пролет (расстояние между низшими точками кривых провисания провода в пролетах, примыкающих к рассматриваемой опоре) м (350 м, см. задание);

- вес гирлянды, даН (280 даН, см. табл. 13 [1]).

Полимерная изоляция выбирается по механической нагрузке так же, как и изоляторы тарельчатой формы и рассчитывается аналогично.

Так как точный вес гирлянды до выбора типа изоляторов неизвестен, принимаем среднее значение известное из практики (см. табл. 13 [1]). Если точный вес окажется значительно больше принятого, то производим повторную проверку.

Результирующие единичные нагрузки от веса провода с гололедом, действующие вертикально, и горизонтально действующее ветровое давление складываются геометрически и определяются по формуле:

,

где - единичная нагрузка от веса провода, даН/м;

? единичная нагрузка от гололеда, даН/;

? единичная нагрузка от ветра на провод, покрытый гололедом, даН/м.

,

где (кг/м) - масса провода на единицу длины;

(м/с²) - ускорение свободного падения.

Расчет: (Н/м), т.е. 2.799 (даН/м).

,

где (кг/м³) - плотность гололеда;

(м) - нормативная толщина стенки гололеда;

(м) - диаметр провода.

Расчет:

(Н/м), т.е. 6.916 (даН/м).

,

где (Н/м²) - максимальный скоростной напор ветра;

- коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра при скоростном напоре ветра по пролету (см. табл. 15 [1]);

- коэффициент лобового сопротивления, принимается равным 1.1 при отсутствии на проводах гололеда.

Расчет:

(Н/м), т.е. 1.906 (даН/м)

В итоге:

(даН/м).

Производим расчет по условиям (1) и (2):

(даН); (даН).

Изолятор ПС160Д имеет минимальную электромеханическую разрушающую нагрузку 16000 (даН), что больше полученных значений. Условия (1) и (2) выполняются.

Выбор типа изоляторов для натяжных гирлянд, воспринимающих нагрузку и тяжения провода и собственного веса гирлянды, производится по формулам:

;

,

где (ммІ) - сечение провода (см. табл. 14 [1]);

(даН/ ммІ) - напряжение в проводе при наибольшей нагрузке и низшей температуре (см. табл. 16 [1]);

(даН/ ммІ) - напряжение в проводе при среднегодовой температуре (см. табл. 16 [1]).

Производим расчет:

(даН);

(даН).

Принимаем изолятор подвесной стеклянный тарельчатый для ВЛ 500 кВ типа ПС160Д. Характеристики изолятора приведены в таблице 10 [1].

Количество подвесных тарельчатых изоляторов в поддерживающих гирляндах высоковольтных линий электропередачи на металлических, железобетонных и деревянных опорах с заземленными креплениями гирлянд определяется по формуле:

,

где (см/кВ) - удельная эффективная длина 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 (см. табл. 18 [1]);

(кВ) - наибольшее рабочее линейное напряжение (см. 1 пункт работы);

1.05 - коэффициент, учитывающий, что ВЛ проходит на высоте 1000 (м) (см. задание) над уровнем моря;

(мм) - длина пути утечки одного изолятора (см. табл. 10 [1]);

- коэффициент эффективности изолятора, значение которого для изоляторов тарельчатого типа берется из табл. 17 [1] или рассчитывается по формуле:

,

где (мм) - диаметр изоляционной детали (см. табл. 10 [1]).

Определим коэффициент эффективности изолятора расчетом:

.

Определяем количество подвесных тарельчатых изоляторов в поддерживающих гирляндах:

.

Принимаем, что в гирлянде 32 изолятора ПС160Д.

В натяжных и поддерживающих гирляндах ОРУ и подстанций количество подвесных тарельчатых изоляторов увеличивают с добавлением в каждую цепь по 3 изолятора для 500 кВ (т.е. будет 32+3=35 изоляторов).

Определяем точный вес гирлянды изоляторов:

(Н), т.е. 188.2 (даН),

где (кг) - масса одного изолятора ПС160Д (см. табл. 10 [1]).

Определяем строительную высоту гирлянды изоляторов:

(мм), т.е. 4.672 (м),

где (мм) - строительная высота одного изолятора ПС160Д (см. табл. 10 [1]).

5. Определение изоляционного промежутка: провод ? стойка опоры, провод ? транспорт, провод - земля

Минимальное изоляционное расстояние необходимо определить по ПУЭ и статистическим методом по разрядным характеристикам. На рис. 1. указаны необходимые для расчета расстояния.

Определение минимального изоляционного расстояния по ПУЭ

Внешняя изоляция электрооборудования, тип и количество изоляторов как в натяжных и подвесных гирляндах, так и в опорных изоляционных конструкциях ОРУ подстанций выбирают по наибольшему рабочему линейному напряжению с учетом степени загрязнения атмосферы.

Необходимая длина пути утечки определяется по выражению:

,

где (кВ) - наибольшее рабочее линейное напряжении (см. 1 пункт);

(см/кВ) - удельная эффективная длина пути утечки (см. табл. 23 [1]);

? коэффициент эффективности изоляторов при отношении длины пути утечки Lу к строительной высоте изоляционной части изолятора (колонки) h (см. табл. 24 [1]);

- коэффициент эффективности изоляционной конструкции (трехстоечная конструкция) (см. [1]).

Предварительно выбираем изолятор опорный наружной установки типа ИОС-110-600 для 500 кВ (см. табл. 26 [1]). Длина пути утечки (см), высота изоляционной колонки (мм).

Коэффициент эффективности изоляторов при отношении длины пути утечки Lу к строительной высоте изоляционной части изолятора (колонки) h равном 2.4 принимается по табл. 24 [1] равным 1.2.

Расчет: (см).

Из расчета видно, что необходимая длина пути утечки больше, чем у принятого опорного изолятора ИОС-110-600 на 500 кВ.

Следовательно, принимаем по табл. 26 [1] изоляционную колонку ИОС-110-600 для 750 кВ с (см) и (мм).

Список литературы