Изоляционные конструкции оборудования высокого напряжения
Изоляция воздушных линий электропередач. Изоляция линий на опорах включает в себя, помимо изоляторов, ряд воздушных промежутков, определяющих возможные пути развития разряда. Так, на металлических и железобетонных опорах может происходить пробой воздушного промежутка между проводом и одним из элементов конструкции опоры или перекрытие гирлянды (рисунок 4.36). На линиях с деревянными опорами, кроме изоляторов, дополнительной изоляцией служат деревянные стойки и траверсы. Разряд может идти по пути "а - а" при наличии грозозащитных тросов, либо на пути "а - б" между проводом и спуском, соединяющим трос с заземлителем (рисунок 4.36, б). В последние годы большое внимание уделяется разработке траверс ВЛ из изоляционных материалов (эпоксидные смолы, электроизоляционный бетон, стеклопластиковая арматура). Это позволяет уменьшить габариты и стоимость опор ВЛ. Как отмечалось ранее, на линиях 35 кВ и выше подвесные изоляторы соединяют в гирлянды. Гирлянды выполняются поддерживающими на промежуточных опорах и натяжными на анкерных, угловых и концевых опорах.
Рисунок 4.36 – Возможные пути перекрытия изоляции на промежуточных опорах воздушных линий: а) металлическая опора портального типа с с оттяжками линии 500 кВ; б) деревянная опора линии 110 кВ с тросами; в) деревянная опора линии 110 кВ без тросов При подвеске очень тяжёлых проводов применяются сдвоенные или даже строенные гирлянды (в натяжных гирляндах – до (4 – 6) параллельных цепей). Электрическую прочность гирлянды изоляторов нельзя оценить по прочности одного изолятора, так как для разряда по гирлянде могут быть намечены три возможных пути (рисунок 4.37): - путь вдоль всех изгибов фарфорового тела изоляторов –1; - кратчайший путь между шапками изоляторов – 2; - кратчайший для всей гирлянды путь – 3.
Рисунок 4.37 – Пути развития разряда по гирлянде изоляторов При сухой поверхности гирлянды разряд развивается только по путям 2 и 3 в зависимости от отношения длины пути утечки l ут к высоте изолятора h. Если – разряд развивается по пути 3, т.е. целиком по воздуху. – по пути 2. При заданной длине гирлянды путь 3 соответствует максимально возможному сухоразрядному напряжению. При дожде разряд развивается по пути 1. Мокроразрядное напряжение гирлянды пропорционально числу изоляторов , (4.95) где Епр – мокроразрядный градиент (из таблиц); n – число изоляторов. Выбор числа изоляторов таков, чтобы , (4.96) где К – учитывает повышение фазового напряжения, неблагоприятное изменение атмосферных условий, силу дождя, r – воды, t – воздействия и т.д.: К » 1,1. Воздушные промежутки должны иметь прочность не ниже чем гирлянда [на (10 – 15) % больше мокроразрядного напряжения гирлянды]. Число изоляторов в гирляндах воздушных линий и РУ разных классов напряжения с изоляцией нормального исполнения приведено в таблице 4.5. Изоляция силовых кабелей высокого напряжения. Для кабельных линий главное значение имеет изоляционная проблема. Электрическая прочность кабельной изоляции резко возрастает при переходе от переменного к постоянному напряжению. Поэтому при прокладке длинных кабельных линий, например, при пересечении больших водных преград или гор, экономически выгодно выполнять электропередачу на постоянном токе высокого напряжения. Кабели (110 – 500) кВ широко используются как для электроснабжения крупных городов, так и для подземных выводов от ГЭС, АЭС и ТЭС (обычно от трансформаторных блоков к открытым РУ). В настоящее время в силовых кабелях широко используется бумажнопропитанная изоляция. Разрабатываются и находят большое применение кабели (110 – 220) кВ с полиэтиленовой и газовой изоляцией. Ведутся работы по созданию криогенных линий электропередач, то есть кабелей с охлаждением жидким азотом или гелием ниже 80 К. В этом случае возникает эффект радикального повышения электропроводности (гиперпроводности) сверхчистых металлов (алюминия и меди) и, во-вторых, эффект сверхпроводимости, который достигается у сверхпроводников I и II рода при температурах ниже критических.
Таблица 4.5 - Число изоляторов в гирляндах воздушных линий
У гиперпроводящих и сверхпроводящих линий электропередачи переменного тока небольшой длины, которые при решении сложных технических задач смогут конкурировать с кабельными линиями обычного типа, по проведенным расчётам достижима пропускная способность (5-10) ГВт. Этого будет достаточно приблизительно до 2005 года, если речь идёт о «глубоких вводах» в крупные города и выводах от самых крупных электроподстанций. Сверхпроводящие линии электропередачи постоянного тока с пропускной способностью порядка 100 ГВт также могли бы стать конкурентами воздушным линиям постоянного тока, если возникнут экономические предпосылки для сверхдальнего транспорта электроэнергии в больших количествах (например, от группы ГЭС). В кабелях с вязкой пропиткой изоляция выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольной мастикой (рисунок 4.38).
Рисунок 4.38 – Трёхжильный кабель с поясной изоляцией и секторными жилами: 1 – жила; 2 – фазная изоляция; 3 – поясная изоляция; 4 – наполнитель; 5 – оболочка; 6 – подушка под броней из пряжи, пропитанной битумом; 7 – броня из стальных лент; 8 – наружный защитный покров В процессе эксплуатации в кабельной изоляции под воздействием высоких температур могут выделяться газовые пузырьки, которые, диффундируя к поверхности токопроводящей жилы (максимальная напряжённость поля), ведут к снижению длительной электрической прочности изолятора. Это объясняется процессами ионизационного пробоя, когда в бумажной ленте образуется характерная картина ветвисто расположенных обуглероженных каналов. При постоянном напряжении интенсивность ионизационных процессов уменьшается, и такие кабели могут быть использованы до напряжения 110 кВ (на переменном напряжении 50 Гц - до 35 кВ). В настоящее время начато производство кабелей для вертикальных прокладок с пропиточной массой, не стекающей даже при высоких температурах нагрева. Такая пропиточная масса производится на основе синтетических смол. Для кабелей напряжением выше 35 кВ (при 50 Гц) пропитка бумажной изоляции осуществляется жидким кабельным маслом, которое может перемещаться внутри жилы вдоль кабеля и находится под избыточным давлением. Для поддержания неизменного давления в маслонаполненном кабеле в условиях эксплуатации через (1 - 2,5) км устанавливают баки давления. Маслонаполненные кабели на сверхвысокие напряжения и большие токи выполняются обычно однофазными (рисунок 4.39).
Рисунок 4.39 – Маслонаполненный кабель на давление 0,5 МПа 220 кВ: 1 – маслопроводящий канал; 2 – жила из фасонных лужённых проволок; 3 – экран по жиле и по изоляции из полупроводящей металлизированной бумаги; 4 – изоляция из бумаг разной толщины и плотности; 5 – свинцовая оболочка; 6 – ленты из пластиката; 7 – медные усиливающие ленты; 8 – защитные покровы; 9 – стальные проволоки Газонаполненные кабели по конструкции аналогичны маслонаполненным, но с тем существенным отличием, что высокая электрическая прочность поддерживается не маслом, а газом под давлением. Газ, поступающий через каналы в жилы, создаёт в бумажной изоляции с обедненной масляной пропиткой давление, которое повышает напряжение ионизации. В России газонаполненные кабели [давление газа (0,15 - 0,6) МПа] изготавливаются на напряжение до 35 кВ. В качестве газа обычно применяется азот. Добавка к азоту элегаза (до 20 %) повышает электрическую прочность кабеля до прочности маслонаполненного кабеля. В настоящее время начали применять кабели в стальных трубах с маслом или газом под давлением. В стальной трубе на изоляционных распорках закреплена токоведушая жила (или три жилы). Линия собирается из отрезков таких труб и заполняется маслом или элегазом при давлении до 1,5 Мпа. Такие линии выполняются на напряжения 110 кВ и выше. Для ввода больших мощностей в крупных городах проходят испытания кабели с охлаждением жидким азотом (криорезистивные кабели) или жидким гелием (сверхпроводящие кабели).
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (328)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |