лекционный курс. Лекционный курс. Лекционный комплекс дисциплина tvn 3319 Техника высоких напряжений
 Скачать 2.74 Mb.
|
|
Лабораторная работа №2 Изучение конструкции изоляторов Цель работы: изучение конструкций изоляторов, их основные типы и область применения. Ознакомление с основными принципами их эксплуатации в электроустановках. Задание: 1. Ознакомиться с целью работы 2. Изучить основные виды изоляторов и ознакомиться с их конструкцией. 3. Ознакомиться с работой изоляторов. Изоляторы Изоляторами называют устройства для крепления токоведущих частей электрических установок и для их изоляции друг от друга и от заземленных частей. Изоляторы подразделяются на три основные группы: 1) линейные, 2) станционные и 3) аппаратные. Линейные изоляторы применяются для крепления и изоляции проводов воздушных линий электропередачи. К станционнымотносятся изоляторы, применяемые в распределительных устройствах электрических станций и подстанций, в трансформаторных киосках и т.п. Эта группа изоляторов подразделяется на опорные и проходные. Опорные изоляторы используются для создания неподвижных изолирующих опор для токоведущих частей, а проходные — для пропуска голых токоведущих частей сквозь стены, потолки и крыши зданий. К аппаратным относятся проходные и опорные изоляторы, входящие в конструкцию того или иного аппарата: трансформатора, выключателя, разъединителя и др. По условиям работы различают изоляторы для внутренней и для наружной установки, и изоляторы для установки в условиях загрязнении. Изоляторы также классифицируются по номинальному напряжению, механической прочности, а проходные и по номинальному току. Совокупность всех перечисленных признаков определяет тип изолятора. В эксплуатации изоляторы подвергаются различным внешним воздействиям: рабочего напряжения и перенапряжений, вызванных атмосферными разрядами и изменениями режима работы электроустановок (внутренние перенапряжения), а также механическим (вес и тяжение проводов, ветровые нагрузки, электродинамические усилия, вызванные протеканием токов короткого замыкания). Наконец, изоляторы претерпевают нагрев и охлаждение. Для того, чтобы эти воздействия не вызывали перекрытий, пробоев и разрушений изоляторов, они должны иметь определенные электрические и механические характеристики. Линейные штыревые изоляторы На линиях электропередачи напряжением 6 и 10 кВ, а в некоторых случаях —20    Рисунок 5. Линейный штыревой изолятор типа ШС.  Рисунок 6. Линейный штыревой изолятор типа ШД. Рисунок 5. Линейный штыревой изолятор типа ШС. и 35 кВ для изоляции крепления проводов применяются линейные штыревые изоляторы. На напряжения 6 и 10 кВиспользуются в основном изоляторы типа ШС (рис. 5). Изоляторы изготовляются из электротехнического фарфора. В последнее время начали выпускать штыревые линейные изоляторы из стекла и стеклофарфора (ситалл), имеющие более высокие механические характеристики. Провод в изоляторах крепится в верхней или боковой канавке с помощью проволочной вязки. В теле изолятора имеется гнездо с резьбой, в которое ввинчивается стальной штырь или крюк для крепления изолятора на опоре. Ввертывание штыря или крюка производится на пакле, пропитанной суриком, что предохраняет изолятор от проникновения внутрь гнезда влаги и растрескивания фарфора при нагревании изолятора лучами солнца (коэффициент температурного расширения у стали больше, чем у фарфора). На линиях 20 и 35 кВприменяются штыревые изоляторы типа ШД (рис.6). Так как при больших толщинах фарфор плохо обжигается и имеет невысокие электрические и механические характеристики, изоляторы ШД на 20 и 35 кВвыполняются из двух фарфоровых частей, склеенных цементным раствором. Юбки штыревого изолятора ШД предотвращают сплошное смачивание поверхности дождем, благодаря чему повышаются мокроразрядные напряжения изоляторов. Линейные подвесные изоляторы  На линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше применяются линейные подвесные фарфоровые изоляторы.  Рисунок 7. Линейный подвесной фарфоровый изолятор типа ПФ: 1-фарфоровая тарелка;2-чугунная шапка; 3-цемент; 4-штырь. Подвесной изолятор (рис. 7) состоит из фарфорового тела сравнительно простой формы, шапки из ковкого чугуна и стального штыря. Шапка и стержень служат для сочленения изоляторов между собой, для крепления изоляторов на опорах и крепления проводов. Тело изолятора соединяется с металлической арматурой (шапкой и стержнем) с помощью цемента марки 400—500. Между торцом головки стержня и фарфором проложена эластичная прокладка. Для предотвращения проникновения влаги в цемент наружная поверхность цементного шва у стержня имеет защитное покрытие. Подвесные фарфоровые изоляторы выполняются различной механической прочности, характеризуемой одноминутной испытательной нагрузкой и одночасовой электромеханической испытательной и разрушающей нагрузками. При электромеханических испытаниях одновременно с приложением механической нагрузки к изолятору прикладывается напряжение 60—70 кВ переменного тока. При появлении в изоляторе трещин под действием приложенного напряжения происходит его пробой. Начинают получать распространение стеклянные подвесные изоляторы из щелочного стекла, разработанные в Львовском политехническом институте, и изоляторы из малощелочного стекла, разработанные ВЭИ и ГИС. Для изготовления стеклянных изоляторов из щелочного стекла применяется состав, принятый для производства обычного оконного стекла. Высокая механическая прочность и термостойкость стеклянных изоляторов обеспечиваются специальной термической обработкой — закалкой.Равномерно нагретые до температуры размягчения стеклянные изоляторы затем интенсивно охлаждаются воздушным дутьем. В первую очередь остывают наружные слои изолятора. Когда охлаждение и уменьшение объема наружных слоев уже закончено, внутренние слои еще остаются размягченными. Уменьшению объема внутренних слоев препятствует твердая корка наружного слоя. В связи с этим внутренние слои оказыва- Таблица 1- Сравнительные данные фарфоровых и стеклянных изоляторов
ются в состоянии растяжения, а наружные — сжатия. Благодаря этому прочность изоляторов на разрыв резко повышается. Это позволяет конструировать стеклянные изоляторы с меньшей головкой. Поэтому при одинаковых с фарфоровыми изоляторами электрических и механических характеристиках они имеют меньшую высоту и вес (табл.1). Приведём характеристику подвесных изоляторов в таблице 2. Таблица 2 - Характеристика фарфоровых и стеклянных подвесных изоляторов
Гирлянды подвесных изоляторов Для получения нужных электрических характеристик изоляции линий электропередачи подвесные изоляторы соединяются в гирлянды. Электрические характеристики гирлянд — сухоразрядное и мокроразрядное напряжения — зависят от числа и типа изоляторов в гирляндах. Однако разрядные напряжения гирлянд не равны сумме разрядных напряжений отдельных изоляторов, так как путь электрического разряда по гирлянде всегда меньше суммы разрядных расстояний отдельных изоляторов. Исследования показали, что величины мокроразрядных напряжений гирлянд линейных изоляторов прямо пропорциональны их длине, а следовательно, и числу изоляторов в гирлянде. Правила устройства электроустановок предусматривают значения мокроразрядных напряжений и количество элементов в гирляндах в соответствии с данными табл.3. На линиях 35-220 кВ с деревянными опорами количество изоляторов в гирлянде принимается на один меньше, чем указано в табл.3. В натяжных гирляндах на анкерных и угловых опорах изоляторы испытывают большие механические нагрузки и повреждаются значительно чаще, чем в поддерживающих гирляндах. Замена дефективных изоляторов в этих гирляндах сложнее, чем в поддерживающих. Поэтому в натяжных гирляндах линий 35 и 110 кВ количество изоляторов принимается на один больше, чем в поддерживающих. На линиях 150 кВ и выше при 9 изоляторах в гирлянде и более количество изоляторов в натяжных и поддерживающих гирляндах принимается одинаковым. Натяжные гирлянды, расположенные горизонтально. Вследствие равномерного смачивания дождем имеют на 10-11% более высокие мокроразрядные напряжения, чем вертикально расположенные поддерживающие. Увеличение мокроразрядного напряжения натяжных гирлянд при 9 и более изоляторах эквивалентно увеличению на один элемент числа изоляторов. Следует отметить, Что при эксплуатации перекрытия изоляторов чаще происходят не при дожде, а при утренних туманах и росе, когда вся поверхность изоляторов оказывается полностью увлажненной. Пока нет достаточных данных о разрядных характеристиках изоляторов и гирлянд при тумане и росе. Накопление этих данных позволит конструировать изоляторы и выбирать их число в гирляндах с учетом требований туманостойкости. При напряжениях более 500 кВ, как показали исследования, проведенные в НИИПТ, число изоляторов в гирлянде определяется не мокроразрядным, а сухоразрядным напряжением. Это объясняется тем, что мокроразрядное напряжение растет прямо пропорционально длине гирлянды, тогда как сухоразрядное при больших расстояниях между электродами с увеличением расстояния возрастает незначительно, как это характерно для промежутка стержень-плоскость. В связи с этим, при большой длине гирлянд (более 6 м) сухоразрядные напряжения становятся меньше мокроразрядных Таблица 3-Мокроразрядные напряжения и количество изоляторов в поддерживающих гирляндах линий с металлическими и железобетонными опорами.
Стержневые подвесные изоляторы Стержневой изолятор (рис. 8) представляет собой фарфоровый цилиндрический стержень с ребрами, армированный металлическими шапками. Простота формы и конструкции изолятора облегчает его изготовление. Один стержневой изолятор СП-110 заменяет гирлянду из 7 изоляторов ПС-40 Вес изоляторов 23 кг, тогда как гирлянда из 7 изоляторов ПС-40 весит 48 кг.  Рисунок 8 Стержневые подвесные изоляторы на 35 кв. а —с кольцевыми ребрами, б— с винтовыми ребрами. С  тержневой изолятор с винтообразными ребрами имеет то преимущество, что дождь лучше смывает загрязнения с его поверхности, распределение напряжения по изолятору более равномерно, что приводит к повышению мокроразрядного напряжения. Опыт эксплуатации стержневых изоляторов выявил некоторые их недостатки. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||