Лабораторные / Ответы для отчёта №3

1. Объясните причину неравномерного распределения напряжения вдоль гирлянды изоляторов.

Главной причиной неоднородного распределения напряжений на диэлектрических изоляторах является существование паразитных электрических емкостей металлических элементов изоляторов относительно земли. В гирлянде изоляторов электрических можно различить 3 основные разновидности паразитных емкостей:

1) собственные электрические ёмкости изоляторов (С0 = 50 пФ);

2) ёмкости металлических элементов относительно земли (С1 = 5 пФ);

3) электрические ёмкости относительно к самому проводу (С2 = 0.5 пФ).

2. Почему на 1-й изолятор от провода ложится большее напряжение?

3. Как изменяется распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов с ростом числа изоляторов в гирлянде?

 С увеличением числа изоляторов в гирлянде неравномерность возрастает. Если не принять специальных мер, то на ЛЭП высокого напряжения (220 кВ и выше) часть изоляторов в гирляндах может оказаться под таким напряжением, что на них даже при рабочем напряжении и нормальных атмосферных условиях возникнет корона. Коронный разряд представляет собой разновидность тлеющего разряда при котором электрическая энергия преобразуется в тепловую и приводит к значительным потерям энергии. Кроме того корона является источником радио помех и причиной ускоренной коррозии арматуры изоляторов. Корона на изоляторе появляется при напряжении на нём около 25 – 30 кВ.

4. Объясните назначение защитных экранов.

Защитный экран, окружающий электростатический экран, предохраняет пользователя прибора от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под высоким напряжением. Он должен подключаться к заземлению прибора и выдерживать ток, больший максимального выходного тока источника-измерителя (SMU) и тока от других источников, подключённых между LO клеммой и землёй.

5. Как влияет на распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов расщепление проводов?

В реальных условиях распределение напряжения вдоль гирлянды оказывает влияние как емкости С₁ так и емкости С₂. При этом изоляторы, расположенные в средней части гирлянды оказывается менее нагруженными чем изоляторы у концов гирлянды. Вследствие того, что С₁ > С₂ наибольшее падение напряжения приходится на изоляторы ближайшие к проводу (рис.8).

Рис.8. Распределение напряжения вдоль гирлянды при нормальном состоянии изоляторов (1) и при дефектном 3-ем изоляторе (2).

Выравниванию распределения напряжения гирлянды способствует применение специальной арматуры в виде колец, восьмерок и овалов, которые укрепляются в подвески провода. Такая арматура увеличивает емкость С₂ изоляторов, ближайших к проводу и тем самым уменьшат долю напряжения приходящуюся на эти изоляторы. Аналогичные влияния оказывает и расщепление проводов в фазе. Согласно «Правилам технической эксплуатации» на линиях и подстанциях периодически производится проверка состояния изоляторов в гирляндах и колонках. Проверка производится с помощью штанги (рис. 9), с ее помощью получают кривую распределения напряжения по элементам гирлянды, сравнивая кривые распределения напряжения вдоль гирлянды при нормальном состоянии изоляторов и при наличии дефектов определяют расположение дефектного изолятора

6. Как изменяется распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов при сильном загрязнении и увлажнении поверхностей изоляторов?

При сильном загрязнении и увлажнении поверхностей изоляторов активное сопротивление уменьшается, поэтому распределение напряжения вдоль гирлянды определяется главным образом сопротивлениями току утечки. Если изоляторы гирлянды загрязнены и увлажнены равномерно по всей поверхности конструкции, то происходит естественное выравнивание распределения напряжения и увеличение тока утечки.

Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов зависит не от величины приложенного напряжения высоковольтной линии электропередачи, а от соотношения параметров схемы замещения емкостей С, C1,C2 и сопротивления R. Это позволяет моделировать в лабораторных условиях процессы в гирлянде изоляторов при безопасных сверхнизких напряжениях.

7. Как измерить распределение напряжения по изоляторам гирлянды с помощью жужжащей штанги?

Измерение распределения напряжения по элементам составного изолятора (гирлянда подвесных изоляторов, колонна штыревых изоляторов и т.п.), а также по поверхности отдельных изоляторов (проходной, опорный, штыревой) может производиться при рабочем напряжении. Суть метода заключается в сравнении полученного опытным путём распределения напряжения с нормальным распределением, полученным заранее для заведомо исправной конструкции, находящейся в тех же условиях. ... Таким образом с помощью «жужжащей» штанги можно обнаружить лишь полностью пробитый изолятор. Более совершенной является штанга с измерительным искровым промежутком

Измерение распределения напряжения по элементам составного изолятора (гирлянда подвесных изоляторов, колонна штыревых изоляторов и т.п.), а также по поверхности отдельных изоляторов (проходной, опорный, штыревой) может производиться при рабочем напряжении. Суть метода заключается в сравнении полученного опытным путём распределения напряжения с нормальным распределением, полученным заранее для заведомо исправной конструкции, находящейся в тех же условиях. По характеру кривой распределения можно судить о местоположении дефекта – пробитого элемента гирлянды, проводящей дорожки в бакелитовом цилиндре проходного изолятора.

Наибольшее распространение метод получил при профилактических использованиях изоляции ВЛ. Основными приборами для определения напряжения являются распределительные штанги. Наиболее простая по конструкции – «жужжащая» штанга.

В случае исправного изолятора между одним из электродов штанги и шапкой изолятора всё время проскакивают искры ёмкостного тока, которые издают характерный звук, хорошо слышимый испытателю. Если изолятор пробит, то искрение не возникает.

Таким образом с помощью «жужжащей» штанги можно обнаружить лишь полностью пробитый изолятор.

Более совершенной является штанга с измерительным искровым промежутком.

Конденсатор С должен выдавать напряжение, приложенное к наиболее загруженному изолятору и предназначен для предотвращения перекрытия гирлянды если при измерениях штанга наложена на хороший изолятор, а в гирлянде имеется один или несколько повреждённых.

При измерениях расстояние между электродами измерительного искрового промежутка может изменяться с земли с помощью шнура из изоляционного материала.

Причем на конце штанги имеется указательное расстояние, отградуированное непосредственно в киловольтах. С помощью такой штанги можно обнаружить частично повреждённые изоляторы, для которых падение напряжения ниже нормального, хотя и отлично от 0.