Введение
Современное развитие промышленности приводит из года в год к увеличению степени загрязненности и отходов производства. В свою очередь рост электрических сетей создает условия, когда в большей мере возможно загрязнение изоляции той или иной части линий электропередачи и отдельных распределительных устройств, находящихся вблизи промышленных производств или природных источников выделения солей (моря, солончаковые пустыни и т.д.). Загрязнения снижают электрическую прочность изоляции и как следствие в некоторых случаях вызывают поверхностное перекрытие, тем самым нарушая нормальное электроснабжение или разрушая аппаратуру.
Актуальность данного вопроса вытекает из анализа опыта эксплуатации воздушных линий и открытых распределительных устройств. Этот опыт показывает, что перекрытия в изоляции вследствие внутренних перенапряжений практически отсутствуют.
Перекрытия изоляции при атмосферных перенапряжениях (разряды молнии) в большинстве случаев сопровождаются успешным автоматическим повторным включением и не приводят к перерыву в электроснабжении. В то же время в ряде энергосистем зарегистрировано большое количество перекрытий изоляции в нормальном эксплуатационном режиме вследствие загрязнений, причем в некоторых случаях такие перекрытия сопровождались повреждением оборудования и длительными перерывами в электроснабжении.
Таким образом, нарушения работы линий электропередач и открытых распределительных устройств в нормальном эксплуатационном режиме, обусловленные загрязнением изоляции, по своим последствиям являются более серьезными, чем воздействия перенапряжений. В связи с этим должны приниматься меры по повышению надежности работы линий электропередач и распределительных устройств в нормальном эксплуатационном режиме - защиты изоляторов от загрязнений и чрезмерного увлажнения.
Механизм развития разряда
Частицы пыли, осаждаясь из воздуха, создают на поверхности изолятора слой загрязнения. Содержащиеся в загрязнении вещества (кислоты, соли, щелочи), соединяясь с атмосферной влагой, осевшей на изолятор, образуют электролит, вследствие чего увеличивается поверхностная проводимость изолятора. Обобщение данных о работе изоляции при загрязнении электрических установок указывает, что следующие основные предпосылки и условия способствуют перекрытиям:
а) моросящий дождь, туман или мокрый снег, т. е. осадки, выпадающие в количестве менее 0,3—0,5 мг/см2/мин. В этих случаях происходит увлажнение поверхностного слоя загрязнителя, который не смывается, т. е. не возникает самоочистки поверхности изолятора;
б) наличие положительной температуры, но близкой к нулю или во время резкого потепления. В этом случае на холодной поверхности изоляции возможна конденсация влаги воздуха, насыщающей загрязнитель;
в) неблагоприятное направление ветра, т. е. когда может односторонне усиленно заноситься поверхность изолятора грязью или пылью;
г) количество загрязнителя, одновременно оседающего на поверхности изоляторов, при этом особо опасны интенсивные выбросы, зачастую происходящие при нарушении технологического цикла промпредприятий.
д) равномерность загрязнения по поверхности и его вида, т. е. пылеобразного легко смываемого, пылеобразного, но цементирующегося или жирного (смолистого);
е) электрические характеристики загрязнителя, главным образом его проводимости, что в наибольшей мере связано с возможной степенью растворения солей загрязнителя во влаге.
Разряд вдоль загрязненной поверхности
Загрязненный воздух может содержать примеси в виде газов, взвешенных частиц (пыли) и т. д.
Как показали исследования Томсона, частицы пыли в воздухе и влаги (тумана) могут иметь диаметр от 1 до 100мк, а степень их концентрации варьируется в широких пределах. На эти частицы воздействуют силы: кинетические, тяжести, электрические и ветра (аэродинамические) .
Силы тяжести определяют выпадение осадка на горизонтальных плоскостях изоляторов (если нет воздействия ветра).
Электрические силы при переменном напряжении оказывают малое влияние на осаждение частиц загрязнителя, но имеют большее значение для мест, где поле неравномерно, что бывает почти во всех конструкциях изоляторов. Наличие напряжения, создающего повышенные градиенты на поверхности изолятора, способствует удержанию частиц загрязнителя.
Осаждающиеся на поверхности изолятора частицы делают ее шероховатой, что усиливает дальнейшее скопление новых частиц. Практически загрязнения, осаждающиеся на поверхности изоляторов, имеют весьма разнообразный характер, а в количественном отношении зависят от степени удаленности электроустановки от источника загрязнения, количества выбросов и метеорологических факторов таких, как сила и направление ветра и т. д.
Сухой слой непроводящего вещества, загрязняющего поверхность изолятора, в весьма малой степени ухудшает разрядные характеристики. Однако в большинстве случаев загрязнитель при увлажнении его создает уже проводящий слой. В силу того, что количество попавшего загрязнителя на единицу поверхности в разных местах изолятора может быть различно, удельное сопротивление отдельных участков поверхности неодинаково. Следовательно, на поверхности загрязненного изолятора образуются зоны с различной плотностью тока. Такой процесс в значительной мере определяется конструктивными особенностями изолятора— его формой.
В местах наибольшей плотности тока, а именно у переходов от малых диаметров к большим, сопротивление слоя загрязнения выше, чем у остальных частей проводящей цепочки. На подобных участках падение напряжения больше, чем на остальных, а, следовательно, происходит большее выделение тепла, приводящее к подсыханию увлажненного слоя и увеличению его сопротивления.
Дальнейшее развитие процесса зависит от способности слоя загрязнения к высыханию, что главным образом зависит от количества влаги, поступающей из атмосферы. Если содержание влаги меньше критического, то произойдет подсыхание слоя и ток утечки упадет почти до нуля. Если содержание влаги выше критического, то подсыхание слоя не произойдет и протекание тока утечки будет прерывистым, скачкообразным с возникновением поверхностных дуг.
Прерываемость тока утечки определяется тем, что после образования сухих зон главным образом у стержня, где плотность тока наибольшая и испарение наиболее интенсивное, увеличение тока утечки станет возможным после повторного увлажнения слоя загрязнения до той критической величины тока, при которой не может поддерживаться дуга в местах разрывов на .подсушенном слое.
Броски тока разрядов могут в 20—30 раз превышать ток утечки, обусловленный поверхностным сопротивлением, что связано с частичной шунтировкой поверхностного слоя дугой. Существование частичных дуг на поверхности изолятора представляет опасность, так как вполне вероятно,
что дальнейшее развитие процесса может привести к перекрытию всей поверхности.
Основным конструктивным фактором, влияющим на разрядное напряжение увлажненного изолятора, является длина пути утечки, которая может регулироваться в широких пределах. Поэтому для увеличения минимального разрядного напряжения.нормируется длина пути утечки, которая связывается с проводимостью слоя загрязнения и его удельной электропроводностью. Нормируется минимально допустимая длина пути утечки изоляции lут.
Скачать реферат