ВЫБОР ИЗОЛЯЦИИ ЛИНИЙ ПО НОРМАТИВНЫМ ДОКУМЕНТАМ

При выборе изоляции в первую очередь необходимо обеспечить безопасность людей, животных и механизмов, передвигающихся под линиями и вблизи оборудования подстанций, обеспечить оптимальную с экономической точки зрения надежность работы изоляции с учетом требований по допустимым условиям радиопомех и напряженности электрического поля вблизи земли. Практика проектирования ВЛ показала, что с экономической точки зрения целесообразно выбирать изоляцию из условия её надёжной и безопасной работы при рабочем напряжении. Если при расчете по коммутационным и грозовым перенапряжениям длины воздушных промежутков или гирлянд изоляторов получаются больше рассчитанных из условий надежной работы по рабочему напряжению, то необходимо при проектировании электропередачи предусматривать мероприятия, снижающие перенапряжения до уровня, при котором обеспечивается надежная работа изоляции при коммутационных и грозовых перенапряжениях.

Существуют два пути выбора изоляции. Первый предназначается для обычных линий электропередачи и подстанций, содержится в ПУЭ, сформулированный в результате обобщения многолетнего опыта эксплуатации и специально организованных научно-исследовательских работ. Второй метод применяется для нестандартных ЛЭП и для ВЛ, трассы которых проходят в специфических климатических условиях загрязнения, и основываясь на статическом или комбинированном методе выбора изоляции.

При расчете ВЛ вначале на основании технико-экономических расчетов производят выбор конструкции опоры, длины пролетов, сечения проводов и их механический расчет по нормативным нагрузкам, определяемым по климатическим условиям, характерным для территории прохождения трассы ВЛ.

Нагрузки зависят от скорости ветра, конструкции фазы, толщины гололедно-изморозевых отложений и других факторов. В зависимости от района скоростной напор ветра g может изменятся от 550 до 1250 Н/м², значение его приведено в ПУЭ. Максимальные нормативные скоростные напоры ветра и толщина гололёдно-изморозевых отложений определены из повторяемости 1 раз в 10 лет для ВЛ 6 — 330 кВ, 1 раз в 15 лет для ВЛ 500 кВ.

Расчет изоляции ВЛ начинают с выбора длины гирлянды изоляторов по рабочему напряжению, выбор числа и типа изолятора должен производиться в зависимости от степени загрязненности атмосферы, которая имеет семь градаций. В районах с природным загрязнением основным нормативным документом является карта уровней изоляции, составленная на основе анализа опыта эксплуатации и специально проведенных испытаний. При отсутствии таких карт степень загрязненности атмосферы определяется в районах с природными загрязнениями по характеристикам почвы и ее покрытия.

Вблизи промышленных предприятий степень загрязненности атмосферы зависит от обьема выпускаемой продукции и физико-химического состава выбросов производства, а также расстояния от источника или источников загрязнения. При наличии нескольких источников загрязнения, расположенных на расстоянии менее 1000 м, например цехов, необходимо суммировать расчетные обьемы продукции отдельных цехов.

Степень загрязненности атмосферы вблизи морей и солевых озер изменяется от 2-ой до 5-ой в зависимости от солености воды и расстояния от береговой линии. Вблизи градирен степень загрязненности атмосферы при удельной проводимости циркулирующей воды до 1000мкСм и более увеличивается на одну или две степени соответственно.

В зависимости от степени загрязненности атмосферы нормируется удельная эффективная длина пути утечки (отношение эффективной длины пути утечки гирлянды или колонки изоляторов, при которой обеспечивается их надежная работа, к наибольшему линейному, длительно допускаемому рабочему напряжению).

Значения нормированной удельной эффективной длины пути утечки поддерживающих гирлянд ВЛ 6 — 750кВ и штыревых изоляторов на металлических и железобетонных опорах приведены в табл.17.1.

Таблица 17.1

Нормированная удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд ВЛ 6 — 750кВ.

Увеличение удельной эффективной длины пути утечки для изоляторов ВЛ 6 — 35кВ с изолированной нейтралью объясняется тем, что в этих сетях при замыкании на землю одной фазы линия не отключается; при этом на двух здоровых фазах в течение времени, необходимого для отыскания и устранения к.з., существует напряжение, равное линейному.

Количество изоляторов в гирлянде рассчитывают по формуле :

(17.1)

где l_{у э} - удельная эффективная длина пути утечки согласно табл. 1.1;

U_{раб.наиб} - наибольшее рабочее напряжение согласно ГОСТ 1516.1 — 76;

К и К_к - коэффициенты эффективности использования длины пути утечки одиночного изолятора и составной конструкции;

L_у.и. - длина пути утечки изолятора, см.

Поскольку с уменьшением давления воздуха влагоразрядные напряжения загрязненных снижаются, при выборе изоляции ВЛ 100 ¸750 кВ, проходящих на высотах от 1 до 2, от 2 до 3 и от 3 до 4 км, удельная эффективная длина пути утечки должна быть увеличена на 5, 10, и15 % соответственно. В районах обитания крупных птиц на траверсах следует устанавливать специальные заградители, препятствующие посадке птиц. Коэффициенты эффективности зависят от характера загрязнений и метеорологических условий и могут быть определены специально проведенными испытаниями. При отсутствии таких данных коэффициент эффективности использования длины пути утечки приближенно определяется по соотношению L_у/d_x, где L_у - длина пути утечки изолятора; d_x - диаметр тарелки изолятора, его значения приведены ниже :

Таблица 17.1 –Зависимость коэффициента эффективности использования длины пути утечки от соотношения L_у/d_x.

При определенном номинальном напряжении ВЛ в зависимости от типа применяемых изоляторов и специальной арматуры длина гирлянды изоляторов в ней изменяется в следующих пределах :

Таблица 17.2

По расчетной длине гирлянды и выбирают конструкции опоры для рабочего напряжения, коммутационных и грозовых перенапряжений и соответствующих им нормативных метеорологических условий определяют расстояние от провода до стойки опоры или оттяжки при отсутствии ветра как сумму расстояний, на которое может отклонится провод при нормативных метеорологических условиях, и наименьшего допустимого расстояния по воздуху от провода до опоры при соответствующем виде воздействующего напряжения.

Наименьшие изоляционные расстояния от провода до заземленной опоры приведены в табл. 17.3. Изоляционные расстояния выбраны по опыту эксплуатации по разрядным характеристикам с определенным запасом, которой обеспечивает малую вероятность пробоя совокупности многих элементов при рабочем напряжении, коммутационных и грозовых перенапряжениях, а также безопасность подъема обслуживающего персонала на опору линии электропередачи, находящейся под напряжением.

При проектировании ВЛ выбирается наибольшее из расчетных расстояний от провода до опоры при отсутствии ветра. Для ВЛ 6¸500кВ, как правило, расстояние от провода до опоры определяется требованиями безопасности при подъеме на опору.

Таблица 17.3 – Наименьшие изоляционные расстояния по воздуху от токоведущих до заземленных частей ВЛ.

При расчете отклонения гирлянды применяют следующие сочетания климатических условий:

1. при рабочем напряжении принимается максимальный нормативный скоростной напор ветра (g_max) при t= — 5°С;

2. при грозовых и внутренних перенапряжениях t=15°C, скоростной напор ветра g=0.1g_max, но не менее g=62.5Н/м²;

3. по условию безопасности подъема на опору t= — 15°C, ветер и гололед отсутствуют, так как при сильном ветре, гололеде, грозе запрещен подъем на опору.

Угол отклонения проводов и тросов на опоре определяется по формуле:

(17.2)

где g — нормативный скоростной напор ветра, Н/м²; С — коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным 1.2 для проводов, покрытых гололедом , и 1.1 — при отсутствии гололеда; А — площадь диаметрального сечения провода при гололеде с учетом нормативной толщины стенки гололеда, м²; j — угол между направлением ветра и осью ВЛ, G_пр — нагрузка на гирлянду от веса провода, G — вес гирлянды; k — коэффициент, учитывающий неравномерность скорости напора ветра по пролету ВЛ и динамику отклонения провода, принимаемый равным:

Таблица 17.4

Нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли изменяется в зависимости от района по гололеду от 5 до 20 мм включительно. Для районов с особо сильным гололедообразованием для оценки толщины стенки гололеда проводят специальные исследования.

При выборе расстояния между проводами или проводом и тросом учитывается возможность возникновения автоколебательного процесса на одной из собственных частот провода в пролете с большой амплитудой так называемой пляски проводов. Пляска проводов возникает при поперечном ветре со скоростью U_в=8 — 16 м/с и особом профиле сечения проводов, образующемся в результате гололедообразования. Минимальное расстояние S по условию сближения между проводами ВЛ с горизонтальным расположением и свободной подвеской проводов определяется по формуле

17.3

при креплении проводов на штыревых изоляторах — по формуле

17.4

где U_ном — номинальное напряжение ВЛ, кВ; U₀ — напряжение, равное 110 кВ;

f_п — наибольшая стрела провеса, соответствующая габаритному пролету, м; b — толщина стенки гололеда, м, не более 002 м.