Проектирование подстанции 110/6 кВ с решением задачи координации изоляции (стр. 14 из 17)
В соответствии с выполняемыми функциями изоляторы, прежде всего, должны обладать достаточной механической прочностью по отношению ко всем видам возможных эксплуатационных нагрузок: статическим, ударным и др. особенность этого очевидного требования применительно к изоляторам установок высокого напряжения состоит в том, что механическая прочность должна обеспечиваться при воздействии сильных электрических полей. В таких условиях местные, небольшие повреждения, не влияющие на общую механическую прочность, могут иногда вызывать существенное снижение пробивного напряжения и приводить к преждевременному выходу изолятора из строя.
На линиях 35 кВ и более высокого напряжения применяются преимущественно подвесные изоляторы тарельчатого типа. Путем последовательного соединения таких изоляторов можно получить гирлянды на любое номинальное напряжение. Применение на линиях разного класса напряжения гирлянд из изоляторов одного и того же типа значительно упрощает организацию их массового производства и эксплуатацию.
Из-за шарнирного соединения изоляторы в гирлянде работают только на растяжение. Однако сами изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие вызывает в изоляционном теле в основном напряжения сжатия и среза. Тем самым используется весьма высокая прочность фарфора и стекла на сжатие.
Основу изолятора составляет фарфоровое или стеклянное тело – тарелка, средняя часть которой, вытянутая к верху, называется головкой. На головке крепится шапка из ковкого чугуна, а в гнездо, расположенное внутри головки, заделывается стальной стержень. Армировка изолятора, т.е. механическое соединение изоляционного тела с металлической арматурой, выполняется при помощи цемента.
Соединение изоляторов в гирлянду осуществляется путем введения утолщенной головки стержня в специальное ушко на шапке другого изолятора и закрепления его замком. Длина стержня делается минимальной но достаточной для удобной сборки гирлянды.
Механическую нагрузку несут в основном головка изолятора и прежде всего ее боковые опорные части. Поэтому конструкции тарельчатых изоляторов различаются в первую очередь формой головки.
Высота над уровнем моря 200 м, II степень загрязнения.
Определим расчетное значение коммутационных перенапряжений по формуле из (7):
.Находим среднее Мокроразрядное напряжение гирлянды по формуле (7):
,Где kτ=1.15;
kγ=1.1;
kp=0.5(1+P/760)=0.99;
kσ=0. 85.
.
Определим необходимое количество изоляторов марки ПС-4.5. Имеем: строительная высота h=13 см, диаметр тарелки D=25.5см, длина пути утечки Lут=25 см, мокроразрядная напряженность Емр=3.7 кВ/см. Тогда:
изоляторов.Прибавив один запасной элемент, определяем полное число изоляторов марки ПС-4.5:
.Проверяем на достаточность обеспечения удельной длины пути утечки:
, что не превышает установленный для II района 
.Определенное расчетным путем число изоляторов соответствует числу изоляторов в гирлянде ЛЭП, подходящей к подстанции.
Определяем расчетные значения разрядных напряжений по формуле из (7):
,где
для троса на высоте до 500 м. 
.Для найденных UP и UРК определяем величины изоляционных промежутков:
S1=25 см. S1K=60 см.
Вычисляем импульсную прочность выбранной гирлянды 7*ПС-4.5:
L2=n*h=7*13=91 см. (длина всей гирлянды).
UРИ=500 кВ. (7)
определяем изоляционный промежуток: S1И=45 см.
Определенные расчетным путем изоляционные расстояния соответствуют изоляционным промежуткам подходящей ЛЭП 110 кВ. По расчетам видно, что выбранное количество изоляторов должно обеспечивать высокое пробивное напряжение гирлянды. Однако, напряжение коронирования гирлянды Uкг на гирлянде из 7 изоляторов, соответствующее появлению короны на одном из изоляторов, может быть значительно меньше 7*Uки и при некоторых условиях оказаться ниже рабочего напряжения. Объясняется это тем, что напряжение, приложенное к гирлянде, распределяется по изоляторам неравномерно. Поэтому при увлажненном загрязнении может произойти перекрытие гирлянды и отключение линии.
5. Техника и правила безопасности при работе с электрооборудованием
5.1 Безопасность при работах под напряжением на воздушных линиях электропередачи
Особенности метода работ под напряжением заключаются в том, что:
1) линия электропередачи при этом остаётся в работе, благодаря чему обеспечивается бесперебойность электроснабжения потребителей;
2) персонал, выполняющий ремонтные работы, будучи надёжно изолирован от земли, может безопасно прикасаться неизолированным инструментом или голыми руками к проводам линии, находящимся под рабочим напряжением.
В настоящее время ремонт воздушных линий электропередачи под напряжением производится также в ряде зарубежных стран (США, Англии, Японии и др.), причем этот метод ремонта применяется на воздушных линиях практически любого напряжения от 1 до 500 кВ включительно. Иногда он применяется и в открытых распределительных устройствах.
Под напряжением на ВЛ производятся : замена изоляторов и арматуры; снятие с проводов набросов ; осмотр провода со вскрытием подвесных зажимов ; замена провода на отдельных участках линии ; ремонт провода в любом месте пролёта – установка шунтов, бандажей и ремонтных муфт, вставка жил и небольших кусков провода; установка на проводе контрольно – измерительной аппаратуры и подобные им работы. Кроме того, без отключения ВЛ выполняются и другие работы, не требующие прикосновения к проводам : покраска металлических и антисептирование деревянных опор, выправка опор; замена отдельных деталей деревянных опор – пасынков, траверс, стоек и пр., а также опор в целом; замена грозовых тросов и т.п.
Достоинством метода ремонта ВЛ под напряжением является то, что он приносит народному хозяйству значительную экономию благодаря тому, что при этом методе исключаются недоотпуск энергии потребителям и увеличение потерь энергии, неизбежных при ремонте с отключением линии. При этом методе ремонта сохраняется не только непрерывность, но и существующая надёжность питания потребителей электроэнергии.
При ремонте не отключенных линий требуется меньшее количество ремонтного персонала, так как работы на различных участках линии могут производиться в разное время, а не одновременно, что имеет место при ремонтах с отключением линии.
В основу метода работы с непосредственными прикосновением человека к проводу, находящемуся под рабочим напряжением, положен принцип изоляции человека от земли и тел, имеющий иной, чем провод, потенциал. При опытах, проводившихся во время разработки этого метода, в качестве изоляции использовались обычные фарфоровые опорно – штыревые изоляторы типа ИШД – 35, предназначенные для монтажа колонок разъединителей открытых распределительных устройств, на которых размещался человек. При этом было установлено, что человек может касаться голого провода, несущего напряжения до 500 В, не испытывая неприятных ощущений. При большем напряжении вплоть до 1000 В прикосновение к проводу сопровождалось неприятным ощущением, а при напряжении 1000 – 4000 В – болезненным ощущением с явлением покалывания в месте касания от искры, возникающей между проводом и рукой.
С ростом напряжения мощность искры увеличивалась и усиливалась болезненность ощущения. При напряжении 8 – 10 кВ действие искры оказалось настолько значительным, что исключало возможность прикосновения к проводу.
Для ограничения установившегося тока применяется специальный экранирующий костюм, изготовленный из токопроводящей ткани и снабженный специальной обувью. Применяются также металлические экраны, защищающие пространство, в котором находится человек, работающий с изолирующего устройства.
Защитный костюм электрически соединяется с металлической рабочей площадкой изолирующего устройства. Он экранирует все тело человека, за исключением лица, кистей рук и ступней ног, благодаря чему емкостные токи уменьшаются в несколько раз и оказываются значительно ниже ощутимых токов. Применение экранирующих костюмов или других средств защиты от воздействия электрического поля является обязательным при работах с изолирующих устройств на линиях 220 кВ и выше.
Изолирующие устройства и вспомогательные приспособления.
Материалом для изготовления изолирующих устройств, предназначенных для изоляции человека от земли, а также вспомогательных изолирующих приспособлений, предназначенных для изоляции отдельных частей линий с разными потенциалами, служит, как правило, электротехнический древесно-слоистый пластик, а в отдельных случаях – текстолит, стеклотекстолит и подобные им электроизоляционные материалы, обладающие высокой электрической и механической прочностью. За рубежом находят применение также бакелит, различные пластмассы, в том числе усиленные стеклянным волокном.
Вспомогательные изолирующие приспособления, к которым относятся в первую очередь тяги и захваты, имеют конструкцию, соответствующую их назначениям.