Вибір ізоляторів повітряних ліній

Скляні та фарфорові ізолятори та ізоляційні конструкції вибирають за питомою ефективною довжиною шляху витоку залежно від ступеня забрудненості атмосфери в місці розташування ПЛ та її номінальної напруги або за розрядними характеристиками в забрудненому і зволоженому стані, а вибір полімерних ізоляторів і конструкцій ПЛ – тільки за розрядними характеристиками в забрудненому і зволоженому стані. При цьому, вибираючи рівень ізоляції, необхідно враховувати координацію ізоляції ПЛ за умовами грозозахисту.

Довжину шляху витоку скляних і фарфорових ізоляторів та ізоляційних конструкцій визначають за формулою

,

(3.1)

де l_е - питома ефективна довжина шляху витоку (табл. 3.5), см/кВ; U – найбільша робоча лінійна напруга, кВ; K_і – коефіцієнт використання довжини шляху витоку.

Довжину шляху витоку міжфазної ізоляції визначають за формулою

.

(3.2)

Довжина шляху витоку ізоляції (ізолятора) або складної ізоляційної конструкції – це мінімальна відстань по поверхні ізолюючої деталі між металевими частинами різного потенціалу.

Ефективна довжина шляху витоку – це фактично використовувана частина довжини шляху витоку під час експлуатації ізолятора або ізоляційної конструкції за умов забруднення та зволоження.

Питома ефективна довжина шляху витоку – це відношення ефективної довжини шляху витоку до найбільшої робочої міжфазної напруги мережі відповідно до класу напруг.

Коефіцієнт використання довжини шляху витоку враховує ефективність використання довжини шляху витоку ізолятора або ізоляційної конструкції. Тому, його ще називають коефіцієнтом ефективності ізоляторів та ізоляційних конструкцій. Цей коефіцієнт для скляних і фарфорових ізоляторів та ізоляційних конструкцій, вибирають, виходячи з наступних рекомендацій ПУЕ:

Таблиця 3.5

Значення ступенів забрудненості атмосфери і нормованої питомої ефективної довжини шляху витоку підтримувальних гірлянд ізоляторів, штирових ізоляторів ПЛ на металевих і залізобетонних опорах

а) для підвісних тарілчастих ізоляторів із слаборозвиненою нижньою поверхнею ізоляційної деталі - залежно від відношення довжини шляху витоку ізолятора до діаметра його ізоляційної деталі (L_i /D) за даними табл. 3.6;

Таблиця 3.6

Коефіцієнт ефективності ізоляторів із слаборозвиненою поверхнею

б) для підвісних тарілчастих ізоляторів спеціального виконання за даними табл. 3.7;

в) для штирових ізоляторів (лінійних і опорних) із слаборозвиненою поверхнею - К_і = 1,0; із сильнорозвиненою поверхнею - К_і = 1,1;

д) для поодиноких ізоляційних конструкцій, зокрема опорних ізоляторів зовнішнього встановлення на номінальну напругу до 110 кВ включно, підвісних ізоляторів стрижньового типу на номінальну напругу 110 кВ – залежно від відношення довжини шляху витоку до будівельної висоти (Н) ізолятора за даними табл. 3.8.

Таблиця 3.7

Коефіцієнт ефективності ізоляторів спеціального виконання

Таблиця 3.8

Коефіцієнт ефективності зовнішньої ізоляції, виконаної у вигляді поодиноких ізоляційних конструкцій

Коефіцієнт ефективності одноланцюгових гірлянд і поодиноких опорних колонок, які складаються з ізоляторів з коефіцієнтами К_і1 і К_і2 , визначають за формулою

,

де L₁ і L₂ – довжини шляху витоку ділянок конструкцій із ізоляторів відповідного типу.

Коефіцієнт ефективності ізоляційних конструкцій, які складаються з однотипних ізоляторів, визначають за формулою

,

де К_К - коефіцієнт ефективності складової конструкції з паралельними або послідовно-паралельними вітками.

Коефіцієнт ефективності К_К необхідно приймати:

- для одноланцюгових гірлянд і одностоякових опорних колонок з однотипних ізоляторів - 1;

- для складних ізоляційних конструкцій з послідовно-паралельними вітками (гірлянди типу Y , опорні колонки з різною кількістю паралельних віток на висоті, а також апаратів на розтяжках) з ізоляторів одного типу - 1,1;

- для складних ізоляційних конструкцій з електрично паралельними вітками (без перемичок) з однотипних ізоляторів (дволанцюгових і багатоланцюгових підтримувальних і натяжних гірлянд, багатостоякових колонок) - за даними табл. 3.9.

Таблиця 3.9

Коефіцієнт ефективності складних конструкцій

Кількість тарілчастих ізоляторів для натяжної та підтримувальної гірлянди визначають за формулою

,

(3.3)

де L_і – довжина шляху витоку одного ізолятора за стандартом або технічними умовами на ізолятор конкретного типу.

Гірлянди ПЛ напругою 6-750 кВ повинні мати 50%-ві розрядні напруги промислової частоти в забрудненому та зволоженому стані не нижче значень, наведених у табл. 3.10.

На ПЛ напругою 35-110 кВ незалежно від матеріалу опори (металеві, залізобетонні, дерев’яні) кількість тарілчастих ізоляторів у натяжних гірляндах усіх типів незалежно від ступеня забруднення атмосфери повинна у кожній гірлянді на один ізолятор перевищувати базову кількість ізоляторів.

Таблиця 3.10

50%-ві розрядні напруги гірлянд ізоляторів ПЛ 6-750 кВ

у забрудненому та зволоженому стані

На ПЛ напругою 150-750 кВ на металевих і залізобетонних опорах кількість тарілчастих ізоляторів у натяжних гірляндах повинна відповідати базовій.

На ПЛ напругою 6-10 кВ з металевими та залізобетонними опорами кількість ізоляторів у натяжних і підтримувальних гірляндах визначають за наведеною формулою, але вона повинна бути не менше двох. На ПЛ 6-10 кВ з дерев’яними опорами або дерев’яними траверсами на металевих і залізобетонних опорах у першому та другому районах з ступенем забруднення атмосфери питома ефективна довжина шляху витоку ізоляторів повинна бути не менше ніж 1,5 см/кВ.

У гірляндах опор великих переходів необхідно передбачати по одному додатковому тарілчастому скляному чи фарфоровому ізолятору на кожні 10 м висоти опори понад 40 м по відношенню до основної кількості ізоляторів нормального виконання, визначеному для гірлянд перехідних опор за ступенем забруднення атмосфери в районі переходу. А на конструкціях висотою більше ніж 100 м у гірляндах необхідно передбачати встановлення ще двох додаткових ізоляторів. При цьому кількість ізоляторів у гірляндах цих опор повинна бути не менша від потрібної згідно з умовами забруднення в районах переходу.

Під час вибору ізоляторів для повітряних ліній з ізольованими проводами слід дотримуватися наведених вище вимог.

Для захисту від пташиних забруднень ізоляції на ПЛ 35-330 кВ незалежно від ступеня забруднення атмосфери в гірляндах першими від траверси слід встановлювати ізолятор більшого діаметра з конічною або сферичною формою ізоляційної деталі або захисні екрани з діелектричних матеріалів. На опорах 6-10 кВ незалежно від ступеня забруднення атмосфери за наявності пташиних забруднень слід встановлювати штирові ізолятори з розвиненою боковою поверхнею.

Рекомендовані ПУЕ сфери застосування підвісних ізоляторів різної конфігурації наведено у табл. 3.11.

Виконання полімерних ізоляторів для ПЛ необхідно вибирати залежно від умов їх експлуатації за ступенем забруднення і видів забруднення, згідно табл. 7.12.

Ступінь забрудненості атмосфери – це характеристика забрудненої атмосфери за її впливом на роботу зовнішньої ізоляції – частини ізоляційної конструкції, в якій ізолюючим середовищем є атмосферне повітря. Джерелами забруднення атмосфери можуть бути промислові підприємства (хімічні, нафтопереробні, металургійні, машинобудівні тощо), ТЕЦ, ТЕС, промислові котельні, автодороги, каналізаційно-очисні споруди, градильні, прибережні зони морів і озер тощо. Кожному джерелу відповідає межа забруднення - крива, що огинає всі місця викидів у атмосферу на даному підприємстві. Межі забруднення коригуються з врахуванням зони вітрів.

Таблиця 3.11

Сфери застосування підвісних ізоляторів

Таблиця 3.12

Рекомендовані виконання лінійних полімерних ізоляторів

для різних видів забруднень

За ступенем забрудненості атмосфери розрізняють п’ять районів. Віднесення місця розташування електроустановки до території за тим чи іншим районом забруднення залежить від того: потрапляє чи не потрапляє територія в зону впливу джерел промислових і природних забруднень; яких саме джерел забруднень та їх потужностей; відстаней до джерел забруднення.

Території, які не потрапляють в зону впливу джерел промислових і природних забруднень, наприклад, болота, високогірні райони, райони з слабозасоленими ґрунтами, сільськогосподарські райони, відносяться до 1-го району за степенем забрудненості.

Ступінь забрудненості атмосфери поблизу промислових підприємств визначають за даними таблиць, наведених у ПУЕ, залежно від виду підприємства, розрахункового обсягу продукції, відстані до джерела забруднення. Розрахунковий обсяг продукції беруть найбільший з врахуванням перспективного плану розвитку підприємства, але не більше ніж на 10 років.

За умови, що місце розташування електроустановки знаходиться в зоні забруднення від декількох джерел, то визначають результуючий ступінь забрудненості атмосфери від всіх джерел, незалежно від того промислове чи природнє джерело забруднення.

Ступінь забрудненості поблизу ТЕС і промислових котелень залежить від виду палива, потужності станції, висоти димових труб.

Ізолятори повітряних ліній повинні витримувати механічні навантаження, які будуть діяти на них під час експлуатації. Розрахунок ізоляторів та арматури ПЛ на механічну міцність слід виконувати методом руйнівних навантажень. При цьому розрахункові значення постійних навантажень враховують з коефіцієнтом надійності = 1, а розрахункові значення змінних навантажень з врахуванням середніх періодів повторюваності, які наведені у табл. 3.13. Застосування іншого методу розрахунку в кожному окремому випадку повинне бути обґрунтоване в проекті.

Таблиця 3.13

Середні періоди повторюваності

Ізолятори та арматуру розраховують за навантаженнями в нормальних і аварійних режимах роботи ПЛ за поєднання кліматичних умов.

У нормальному режимі роботи ПЛ виконують за наступних кліматичних умов:

1) найнижча температура повітря , вітер і ожеледь – відсутні;

2) ізолятори та арматура покриті ожеледдю, температура повітря – мінус 5°С, вітер відсутній;

3) максимальний тиск вітру на ізолятори та арматуру, температура повітря – мінус 5°С, ожеледь відсутня;

4) тиск вітру на покриті ожеледдю ізолятори та арматуру, температура повітря – мінус 5°С.

Під час визначення тиску вітру на покриті ожеледдю ізолятори та арматуру навантаження від ожеледі приймають 0,9 від розрахункових значень.

Розрахунок ізоляторів і арматури повітряних ліній в аварійному режимі роботи виконують за наступних кліматичних умов:

1) найнижча температура повітря , вітер і ожеледь – відсутні;

2) ізолятори та арматура покриті ожеледдю, температура повітря – мінус 5°С, вітер відсутній.

Зусилля від навантажень у ізоляторах і арматурі не повинні перевищувати значень руйнівних навантажень (механічних або електромеханічних для ізоляторів і механічних для арматури), які встановлені державними стандартами та технічними умовами та поділені на коефіцієнт надійності за матеріалом . Коефіцієнти надійності за матеріалом для ізоляторів і арматури повинні бути не менше ніж наведені в табл. 3.14.

Таблиця 3.14

Коефіцієнти надійності за матеріалом

Режим	Умова
нормальний	за найбільших навантажень	2,5
за середньорозрахункових навантажень для ізоляторів підтримувальних ізоляційних підвісів	5,0
за середньорозрахункових навантажень для ізоляторів натяжних ізоляційних підвісів	6,0
аварійний	для ПЛ напругою 400-750 кВ	2,0
для ПЛ напругою 330 кВ і нижче	1,8

У випадку дволанцюгових та багатоланцюгових підтримувальних і натяжних ізоляційних підвісів, які механічно зв'язані зі сторони кріплення проводу як аварійний режим роботи необхідно приймати обрив одного ланцюга. При цьому розрахункові навантаження від проводів і тросів приймаються для наведених кліматичних умов, які дають найбільше значення навантажень. Це значення не повинне перевищувати 90% руйнівного навантаження необірваного ланцюга ізоляторів.