Физические механизмы перекрытия изоляционных конструкций

1.

Физические механизмы
перекрытия изоляционных
конструкций

2.

Основной способ перекрытия внешней изоляции разряд вдоль поверхности
Разрядные напряжения в воздухе
вдоль стеклянной поверхности
(1,2,3) и при отсутствии твердого
диэлектрика (4): 1 –импульс 1.2/50
мкс; 2- постоянное напряжение; 3Переменное напряжение
промышленной частоты

3.

Типичные изоляционные конструкции с использованием
твердого диэлектрика
в
Преобладание касательной к
поверхности диэлектрика
компоненты электрического поля
Преобладание нормальной к
поверхности диэлектрика
компоненты

4.

Разряд вдоль поверхности в однородном поле
Наличие диэлектрика снижает разрядное напряжение в 1.5 – 2 раза
D n возд. Dn диэл. (1)
r 1
r 6 8
возд Еn возд диэл.En диэл
диэл
En возд En диэл
возд
| E|
Усиление поля
в малых воздушных
зазорах

5.

Методы борьбы с ЧР в зонах сопряжения
Увеличивает габарит
Уменьшает длину
изоляционного
промежутка
Решает проблему, но
усложняет дизайн

6.

Влияние увлажнения и загрязнения поверхности
диэлектрика
на разрядные
напряжения
Рис.1
Рис.2
Рис.3
лияние влажности
Гидрофильные диэлектрики
(смачиваются)
Фарфор, стекло
Гидрофобные диэлектрики
(не смачиваются)
Парафин, фторопласт,
силиконовая резина

7.

Зависимость 50% разрядного напряжения изоляторов AKO-110 от
удельной поверхностной проводимости при равномерном загрязнении: 1
– цементом, 2- поваренной солью

8.

Зависимость 50% разрядного напряжения и среднеквадратичного отклонения
для гирлянды из двух изоляторов ПС-4.5 от интенсивности увлажнения: для
плотности загрязнения 1 мг/кв.см (а) и 3 мг/кв. см (б); 1- U 50% 2 - σ

9.

Зависимость разрядного напряжения промышленной частоты для линейных
полимерных изоляторов от удельной поверхностной проводимости слоя
загрязнения (1 – ЛК-70/150-3; ЛК-70/110-Л4; ЛК-70/110-А-2)

10.

a=b
Зависимость 50% разрядной напряженности по длине пути утечки от Lу/Hи
линейных изоляторов при различных значениях удельной поверхностной
проводимости загрязняющего слоя.

11.

ЧДР механизм перекрытия изолятора по увлажненной
Рис.1
поверхности
U
п L (1)
При наличии оребрения
Iу
R
у
Rу
п dl
D
(2) R
у
Удельное сопротивление
слоя загрязнения
D(l )
L
п
Дождевая вода
(3) R у
п 1000 Ом м
п L
Dэ
1
1 dl
Dэ L L D (l )
Рис.2
Условие перекрытия: сопротивление дуги <= сопротивления
пленки загрязнения
Рис.3
Образование
перемежающейся rД
дуги
Рис.4
Скорость дуги
при перекрытии
при достижении
критического
тока 50 м/с
AI ( 1) , 0
(4)
U р Rу I уk
(5)
п Lу I ук
D
Lу U р

12.

Вычисление критического
тока утечки
AI kу
( 1)
1
D s
I kу A D S 1 /( 1)
1 /( 1)
U вр I kу rs Lу A
Lу
D s /( 1)
A 1.8 104 ВА / м, 0.55
Uвр Al * / I kу
I kу r (l )

13.

1 /( 1)
U вр AbN
r (l1 l2 ) N
/( 1)
1
/( 1)
Средние влагоразрядные градиенты
По строительной высоте EврH U вр 0.5 / H
По длине пути утечки
EврH U вр 0.5 / l у

14.

Распределение напряжения по гирлянде
изоляторов

15.

Процессы загрязнения подвесных изоляторов
Загрязняется
интенсивнее

16.

Защита изоляционных конструкций от птиц

17.

Меры, предотвращающие перекрытия по поверхности
изоляторов вследствие их загрязнения
1. Очищение атмосферы (золоуловители, фильтры, повышение высоты дымовых
труб, переход на газовое топливо).
2. Увеличение длины пути утечки изоляторов (увеличение Lэф путем увеличения
числа изоляторов в гирлянде).
3. Увеличение Lэф и коэффициента формы путем конструирования специальных
изоляторов с увеличенным числом ребер (туманостойкие изоляторы); увеличение
вылета ребер kф = Lут/h > 1,3, где h – строительная высота изолятора.
4. Переход с ОРУ на ЗРУ.
5. Переход с ВЛ на КЛ.
6. Очистка изоляции от загрязнений струей сжатого воздуха, струей воды под
высоким давлением или импульсной струей воды с высокой удельной
проводимостью воды.
7. Непрерывное дождевание изоляторов слабыми струями воды.
8. Защитное покрытие изоляторов гидрофобной пастой один раз в 3…6 месяцев.
Периодическое определение интенсивности загрязнения путем измерения тока
утечки на изоляторе под рабочим напряжением и его нормирование
(устанавливается предельное значение тока утечки).

18.

Развитие скользящего разряда в резко неоднородном поле
Рис.1
Температура стримера 2200 К
Температура лидера 6500 К
ток
Рис.2
корона
диэлектрик
Рис. 3
диэлектрик
Оребрение поверхности
диэлектрик

19.

Напряжение возникновения скользящего разряда
(1) Формула Теплера
1.36 4
U ск 0.44 10 кВдейств
C0
C0
d
- Удельная поверхностная Ф
емкость
см 2
Длина искры скользящего разряда
dU
(2) lск kC02U 5
dt
(3) U пер
(4)
0.2
из
0.2 0.4
0
l
k C
0.25
U пер ~ lиз0.2 d 0.4
Условие перекрытия lск =lиз
k - коэффициент
dU
dt
d – толщина
диэлектрика
0.05
Рис.1