Разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.

К атмосферным воздействиям, приводящим к значительному снижению напряжений перекрытия (разрядных напряжений) изоляторов, относятся дождь и увлажненные загрязнения их поверхности.

Рассмотрим развитие разряда в случае, когда поверхность изолятора загрязнена и увлажнена.

Под действием приложенного к изолятору напряжения по увлажненному слою загрязнения проходит ток утечки, нагревающий его. Так как загрязнение распределено по поверхности изолятора неравномерно и плотность тока утечки неодинакова на отдельных участках изолятора из-за сложной конфигурации его поверхности, то нагревание слоя загрязнения происходит также неравномерно. На тех участках изолятора, где плотность тока наибольшая, происходит интенсивное испарение воды и образуются подсушенные участки с повышенным сопротивлением. Распределение напряжения по поверхности изолятора меняется. Почти все напряжение, воздействующее на изоляцию, оказывается приложенным к подсушенным участкам. В результате этого подсушенные участки перекрываются искровыми каналами, называемыми частичными перемежающими дугами. Сопротивление искрового канала меньше сопротивления подсушенного участка поверхности изолятора, поэтому ток утечки возрастает. Возрастание тока утечки приводит к дальнейшему подсушиванию слоя загрязнения, а следовательно и к увеличению его сопротивления.

Интенсивное подсушивание поверхности изолятора у концов дуг приводит к их удлинению. Подсушивание всей поверхности ведет к снижению тока утечки, а увеличение длины частичных дуг – к его росту. Если результатом этого будет уменьшение тока утечки, то дуги погаснут, если же ток утечки будет расти, то частичные дуги будут удлиняться и перекроют весь изолятор. Так как параметры частичной дуги и количество дуг, одновременно существующих на поверхности изолятора, случайны, то и перекрытие также является случайным событием, характеризуемым определенной вероятностью. Вероятность перекрытия изолятора повышается с увеличением воздействующего напряжения, т. к. при этом возрастает ток утечки, что благоприятствует удлинению частичных дуг до полного перекрытия изолятора.

Из приведенной картины развития разряда следует, что разрядные напряжения изоляторов будут тем выше, чем меньше ток утечки: .

где I_У – ток утечки по изолятору; R_У – сопротивление утечки по поверхности изолятора.

Если слой загрязнения имеет толщину Δ с удельным объемным сопротивлением ρ, то для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D имеем:

.

- площадь кольца, - толщина.

Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет возрастать с увеличением длины пути утечки и уменьшением диаметра изолятора:

.

Так как процессы подсушки поверхности изолятора происходят относительно медленно, то при кратковременных перенапряжениях они не успевают развиться и напряжение перекрытия бывает выше, чем при длительном воздействии напряжения.

12. Распределение напряжения по гирлянде изоляторов, выбор числа изоляторов в гирлянде.

Переменное и импульсное напряжение распределяются по изоляторам гирлянды неравномерно, и чем больше изоляторов в них, тем неравномерное распределение напряжения.

Рис. 1.1. Гирлянда изоляторов (а) и схема замещения гирлянды (б)

– собственные емкости изоляторов; – емкости металлических элементов изоляторов относительно заземленных частей сооружения (опоры, заземленных тросов и т.д.);

– емкости этих же элементов относительно частей установки, находящихся под напряжением (проводов, арматуры); - сопротивления утечки по поверхности изоляторов.

Общая ёмкость изоляторов гирлянды С_г=К/n, где n – число изоляторов в гирлянде.

Если: С_г>>С₁ и С₂, то распределение напряжения равномерно.

Если: С_гС₁ и С_гС₂, то распределение напряжения неравномерно.

Если: С₂=0, а С₁0, то наибольшее падение напряжения на первом проводе от изолятора.

Если: С₂0, а С₁=0, то наибольшее падение напряжение на первом изоляторе от траверсы.

В реальных условиях С₁>С₂ поэтому _U_1max на первом от провода изоляторе и уменьшается с удалением от него, но при приближении к траверсе опять несколько возрастает.

При удалении от первого изолятора падение напряжения снижается, а при приближении к траверсе падение напряжения увеличивается.

При увлажненном загрязнении поверхностей изоляторов, а также под дождём распределение напряжения вдоль гирлянды выравнивается, поскольку в этих случаях оно определяется главным образом сопротивлениями утечки изоляторов.