Загрязнения электрической изоляции

Образование частичных разрядов по поверхности загрязненных изоляторов при увлажнении

При увлажнении загрязнений на поверхности изолятора дождем, туманом или росой образуется электролит. Под действием рабочего напряжения через проводящий слой начинает протекать ток, называемый током утечки. Значение тока утечки определяется напряжением, проводимостью увлажненного слоя загрязнений и формой поверхности изолятора. Сопротивление увлажненного и равномерного слоя загрязнений на поверхности гладкого цилиндрического изолятора (рис. 2) определяется формулой:

перекрытие разряд загрязнение изолятор

где – удельное объемное сопротивление увлаженного слоя загрязнения; – длина пути утечки по поверхности изолятора; – диаметр изолятора; – толщина слоя загрязнения; и – удельные поверхностные сопротивление и проводимость увлажненного слоя загрязнения, соответственно.

Ток утечки по поверхности изолятора при действующем значении напряжения на нем можно рассчитать по формуле:

из которой следует, что ток утечки пропорционален средней напряженности вдоль пути утечки , удельной поверхностной проводимости и диаметру изолятора .

Большинство изоляторов имеет более сложную форму, чем гладкий цилиндр. Сопротивление увлажненной поверхности изолятора сложной формы, например, тарельчатого изолятора, должно быть определено с учетом изменения диаметра изолятора вдоль пути утечки. Сопротивление бесконечно малого участка увлаженной поверхности вдоль пути утечки изолятора, в соответствии с формулой (1):

где – линейная координата вдоль пути утечки; и – удельная поверхностная проводимость и диаметр изолятора при произвольной координате .

При постоянной вдоль пути утечки удельной поверхностной проводимости сопротивление всей поверхности изолятора рассчитывается по формуле:

где и – коэффициент формы и эквивалентный диаметр изолятора,

При переменной по длине пути утечки удельной поверхностной проводимости вводится понятие средней поверхностной проводимости, равной отношению коэффициента формы к полному сопротивлению поверхности изолятора:

На основании формул (2)-(7) для тока утечки по поверхности загрязненного и увлажненного изолятора произвольной формы можно получить следующее выражение:

При протекании тока через увлажненный слой загрязнений на единице поверхности и в единицу времени выделяется энергия:

где – напряженность электрического поля в элементарном объеме слоя; – плотность электрического тока через элементарное сечение в слое, совпадающая по направлению с напряженностью электрического поля, и которая не равна средней напряженности электрического поля вдоль пути утечки.

С учетом (8) выражение для удельной энергии (9) принимает следующий вид:

В случае равномерного загрязнения и увлажнения поверхности изолятора выражение (10) принимает вид:

Отсюда следует, что энергия, рассеиваемая на единице поверхности изолятора в единицу времени, пропорциональна квадрату средней напряженности вдоль пути утечки, удельной поверхностной проводимости и квадрату отношения эквивалентного диаметра изолятора к диаметру при произвольной координате. Таким образом, даже при равномерном загрязнении и увлажнении изоляторов выделяемая мощность неравномерно распределена по поверхности: чем меньше диаметр, тем больше выделяемая мощность.

Осциллограмма частичного разряда.

Рисунок 1. Осциллограмма напряжения (1) и тока (2) на загрязненном изоляторе.

Условие развития частичного перекрытия в полное

Режим перемежающихся дужек, возникающий при увлажнениях загрязненной изоляции и не нарушающий нормальной эксплуатации воздушных линий, может иметь место лишь при правильном выборе изоляции. При определенных условиях частичное перекрытие поверхности изолятора быстро развивается в полное, что исключает возможность нормальной эксплуатации изоляции. Условие развития частичного перекрытия в полное может быть получено из сопоставления проводимостей дуги и неперекрытого дугой увлажненного слоя загрязнения. Сопротивление единицы длины дуги

т. е. обратно пропорционально току через дугу.

Сопротивление увлажненного слоя загрязнения на единицу длины пути утечки гладкого цилиндрического изолятора, согласно формуле

Полное сопротивление поверхности цилиндрического изолятора с учетом шунтирования подсушенного участка поверхности дугой

В зависимости от соотношения между rд и rп сопротивление поверхности изолятора при возникновении дуги может быть больше сопротивления ненарушенного подсушкой слоя загрязнения, (rд>rп), остаться неизменным (rд — rп) либо уменьшится (rд<rп

В первом случае (rд>rп) ток по поверхности изолятора