Изоляторы воздушных линий и подстанций железных дорог

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Неопределено
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    32,16 kb
  • Опубликовано:
    2008-11-14
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Изоляторы воздушных линий и подстанций железных дорог

ФАЖТ РФ

Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: ЭЖТ

Дисциплина: «Техника высоких напряжений»


Реферат

Тема: «Изоляторы воздушных линий и подстанций железных дорог»

Выполнил:

студент группы ЭНС-04-2

Иванов И. К.

Проверил:

д-р техн. наук, профессор

Закарюкин В. П.




Иркутск 2007 г.

Содержание


Введение                                                                                                3

1. Линейные и станционные изоляторы                                               6

2. Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов                8

Заключение                                                                                            11

Список литературы                                                                               12

Введение

Изоляторами называют электротехнические изделия, предназначенные для изолирования разнопотенциальных частей электроустановки, то есть для предотвращения протекания электрического тока между этими частями электроустановки, и для механического крепления токоведущих частей.

По расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, назначение которых прямо определяются их названиями. По конструктивному исполнению изоляторы делятся на тарельчатые (изоляционная часть в форме тарелки), стержневые (изоляционная часть в виде стержня или цилиндра) и штыревые (изолятор имеет металлический штырь, несущий основную механическую нагрузку). По месту установки различают линейные изоляторы, используемые для подвески проводов линий электропередачи и контактной сети, и станционные изоляторы, используемые на электростанциях, подстанциях (в том числе и тяговых) и постах секционирования. В последнем плане одни и те же типы изоляторов, например, подвесные тарельчатые, могут быть и линейными, и станционными.

Основными характеристиками изоляторов являются разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики, а также номинальное напряжение электроустановки, для которой предназначен изолятор.

К разрядным напряжениям изоляторов относят три напряжения перекрытия и одно пробивное напряжение:

· сухоразрядное напряжение Uсхр – напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);

· мокроразрядное напряжение Uмкр – напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного дождем, падающим под углом 45о к вертикали, при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);

· импульсное разрядное напряжение Uимп – пятидесятипроцентное напряжение перекрытия стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию);

· пробивное напряжение Uпр – напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц; редко используемая характеристика, поскольку пробой вызывает необратимый дефект изолятора и напряжение перекрытия должно быть меньше пробивного напряжения.

У подвесных тарельчатых изоляторов мокроразрядное напряжение в 1,8..2 раза меньше сухоразрядного напряжения, у стержневых изоляторов различие не столь велико, порядка 15..20%. Импульсное разрядное напряжение практически не зависит от увлажнения и загрязнения изолятора и обычно примерно на 20% больше амплитуды сухоразрядного напряжения. Загрязнения на поверхности изолятора сильно снижают мокроразрядное напряжение изолятора.

К геометрическим параметрам относят следующие:

· строительная высота Hc, то есть габарит, который изолятор занимает в конструкции после его установки; у некоторых изоляторов, например, у тарельчатых подвесных, строительная высота меньше реальной высоты изолятора;

· наибольший диаметр D изолятора;

· длина пути утечки по поверхности изолятора lу;

· кратчайшее расстояние между электродами по воздуху lс (сухоразрядное расстояние), от которого зависит сухоразрядное напряжение;

· мокроразрядное расстояние lм, определяемое в предположении, что часть поверхности изолятора стала проводящей из-за смачивания дождем, падающим под углом 45о к вертикали.

Длина пути утечки изолятора нормируется ГОСТ 9920-75 для различных категорий исполнения и в зависимости от степени загрязненности атмосферы (табл. 1). Эффективной длиной пути утечки называют длину пути, по которому развивается разряд по загрязненной поверхности изолятора. В табл. 2 приведена характеристика степени загрязненности атмосферы по «Правилам устройства и технической эксплуатации контактной сети».

Таблица 1

Нормированные эффективные длины пути утечки внешней изоляции электрооборудования

Категория исполнения изоляции

Степень загрязненности атмосферы

Удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ, не менее, при номинальном напряжении U ном, кВ

6-35

110-750

А

1,2,3

1.9-2.2

1.4-1.9

Б

3,4,5

2.2-3.0

1.8-2.6

В

5,6

3.0-3.5

2.6-3.1


Таблица 2

Характеристика участков железных дорог по степени загрязненности атмосферы

Степень загрязненности атмосферы

Характеристика железнодорожных участков

III

Участки железных дорог со скоростями движения до 120 км/ч при отсутствии характеристик, указанных для IV-VII СЗА

IV

Вблизи (до 500 м) мест добычи, постоянной погрузки и выгрузки угля; производства цинка, алюминия; ТЭС, работающих на сланцах и углях с зольностью свыше 30 %.

С перевозками в открытом виде угля, сланца, песка, щебня организован­ными маршрутами.

Со скоростями движения поездов 120-160 км/ч. Проходящие по местности с сильнозасоленными и дефлирующими поч­вами или вблизи (до 1 км) морей и соляных озер со среднезасоленной водой (10-20 г/л) или далее 1 км (до 5 км) с сильнозасоленной водой (20-40 г/л).

V

Вблизи (до 500 м) мест производства, постоянной погрузки и выгрузки цемента.

Со скоростями движения поездов более 160 км/ч.

Проходящие по местности с очень засоленными и дефлирующими поч­вами или вблизи (до 1 км) морей и соленых озер с сильнозасоленной водой (20-40 г/л).

В тоннелях со смешанной ездой на тепловозах и электровозах.

VI

Места постоянной стоянки и остановки работающих тепловозов.

В промышленных центрах с интенсивным выделением смога.

VII

Вблизи (до 500 м) мест расположения градирен, предприятий химичес­кой промышленности и по производству редких металлов, постоянной погрузки и выгрузки минеральных удобрений и продуктов химической промышленности.


Основными механическими характеристиками изоляторов являются три следующие характеристики:

· минимальная разрушающая сила на растяжение, имеющая преимущественное значение для подвесных изоляторов;

· минимальная разрушающая сила на изгиб, имеющая преимущественное значение для опорных и проходных изоляторов;

· минимальная разрушающая сила на сжатие, которая для большинства изоляторов имеет второстепенное значение.

Измеряют минимальную разрушающую силу в деканьютонах (даН), что почти совпадает с килограммом силы, или в килоньютонах (кН).

Изготавливают изоляторы из электротехнического фарфора, закаленного электротехнического стекла и полимерных материалов (кремнийорганическая резина, стеклопластик, фторопласт).

1. Линейные и станционные изоляторы

Изоляторы воздушных линий электропередачи чаще всего бывают тарельчатые, штыревые и стержневые. Эти изоляторы спроектированы так, чтобы в сухом состоянии пробивное напряжение превышало напряжение перекрытия примерно в 1.6 раза, что обеспечивает отсутствие пробоя при перенапряжениях. Одна из возможных конструкций тарельчатого изолятора показана на рис. 1. Для повышения надежности изоляции и повышения разрядных напряжений тарельчатые изоляторы соединяют в гирлянды. Узел крепления у тарельчатых изоляторов выполнен шарнирным, поэтому на изолятор действует только растягивающая сила.

Стержневые изоляторы изготавливают из высокопрочного фарфора и из полимерных материалов (рис. 2).

Механическая прочность фарфоровых стержневых изоляторов меньше, чем у тарельчатых, поскольку фарфор в стержневых изоляторах работает на растяжение, а иногда и на изгиб, а в тарельчатых – на сжатие внутри чугунной шапки изолятора.

Несущей конструкцией полимерного изолятора обычно является стеклопластиковый стержень, имеющий слабую дугостойкость. Этот стержень закрывают ребристым чехлом из кремнийорганической резины или фторопласта, которые обладают отталкивающими свойствами к влаге и загрязнениям.

Штыревые изоляторы крепятся на опоре с помощью металлического штыря или крюка (рис. 3). Из-за большого изгибающего усилия на такой изолятор применяют штыревые изоляторы на напряжения не выше 35 кВ.

На контактной сети электрифицированной железной дороги используется большое количество разновидностей изоляторов. По месту установки изолятора и по конструкции можно выделить шесть подгрупп изоляторов:

· подвесные изоляторы, которых больше всего;

· фиксаторные изоляторы, используемые для изоляции фиксаторных узлов;

· консольные изоляторы, которые используют в изолированных консолях и которые могут быть тех же марок, что и фиксаторные;

· секционирующие изоляторы – особый вид изоляторов, используемых в конструкциях секционных изоляторов (секционные изоляторы, собственно, изоляторами уже не являются, это сборные конструкции для секционирования контактной сети);

· штыревые изоляторы, используемые для крепления проводов линий продольного электроснабжения, располагаемых на опорах контактной сети;

· опорные изоляторы, используемые в мачтовых разъединителях.

В табл. 3 приведены характеристики нескольких распространенных видов изоляторов.

Таблица 3

Основные характеристики некоторых типов изоляторов

Тип

Hc, мм

D, мм

lут, мм

Uсхр, кВ

Uмкр, кВ

Разрушающая сила, кН

растяж.

сжатие

изгиб

Стержневые фарфоровые

VKL-60/7

544

120

-

140

100

80

-

2

ИКСУ-27.5

565

195

-

140

110

60

-

5.2

Штыревые фарфоровые

ШФ-10А

105

140

215

60

34

-

-

14

ШФ-10Г

140

146

265

100

42

-

12.5

Штыревые стеклянные

ШС-10А

110

150

210

60

34

-

-

14

Полимерные ребристые из кремнийорганической резины

НСК-120/27.5

350

115

950

140

100

120

-

-

ФСК-70/0.9

540

150

950

140

100

70

-

4

ОСК-70/0.9

440

150

950

140

100

70

200

5

Стеклопластиковый стержень, покрытый фторопластовой защитной трубкой

НСФт-120/1.2

1514

14

1200

-

215

90

-

-

Тарельчатые фарфоровые

ПФ-70А

146

255

303

70

40

70

-

-

ПФГ-60Б

125

270

375

70

40

60

-

-

Тарельчатые стеклянные

146

255

303

-

40

70

-

-


В качестве станционных изоляторов используются опорные изоляторы, в основном стержневого типа, проходные изоляторы разных типов и подвесные изоляторы (гирлянды тарельчатых изоляторов).

2. Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов


Гирлянда изоляторов, составленная из подвесных тарельчатых изоляторов, является одной из наиболее часто встречающихся видов изоляции проводов воздушных линий и контактной сети. Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и на разные изоляторы приходятся разные доли напряжений, что снижает напряжение начала короны и напряжение перекрытия гирлянды. В наиболее неблагоприятной ситуации оказывается изолятор, ближайший к проводу.

Основной причиной неодинаковых напряжений на изоляторах можно считать наличие паразитных емкостей металлических частей изоляторов по отношению к земле (рис. 4). В гирлянде можно различить три вида емкостей: собственные емкости изоляторов C0, емкости металлических частей по отношению к земле C1 и емкости по отношению к проводу C2. Порядок величин емкостей примерно таков: C050 пФ, C15 пФ, C20.5 пФ.

В первом приближении емкостью изоляторов по отношению к проводу можно пренебречь, и тогда схема замещения гирлянды сухих изоляторов выглядит как на рис. 4,б. При переменном напряжении по емкостным элементам протекает емкостный ток, и ток первого снизу изолятора разветвляется на ток емкостного элемента по отношению к земле и ток оставшейся части гирлянды. Через второй снизу изолятор течет емкостный ток меньшей величины, и падение напряжения максимально на нижнем, ближайшем к проводу изоляторе, который находится в наихудших условиях. При числе изоляторов больше трех-четырех минимальное напряжение приходится, однако, не на самый верхний изолятор. Наличие емкостей C2 приводит к некоторому выравниванию неравномерности падений напряжения и минимальное напряжение оказывается на втором-третьем (или далее, в зависимости от числа изоляторов в гирлянде) изоляторе сверху. На рис. 5 показано распределение напряжения на гирлянде из 22 изоляторов линии 500 кВ; на один изолятор приходится от 9 до 29 кВ при среднем значении 13 кВ.

Рис. 5. Доля напряжения на изоляторах в гирлянде из 22 изоляторов

Для выравнивания напряжения по изоляторам гирлянды применяют экраны в виде тороидов, овалов, восьмерок, закрепляемых снизу гирлянды; на линиях с расщепленными фазами утапливают ближайшие изоляторы между проводами расщепленной фазы; расщепляют гирлянду около провода на две. Все эти меры выравнивают распределение напряжения из-за увеличения емкости C2.

Заключение

Среди изоляторов по расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, по конструктивному исполнению различают тарельчатые, стержневые и штыревые изоляторы, а по месту установки различают линейные и станционные изоляторы.

К основным характеристикам изоляторов относят номинальное напряжение, разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики.

На контактной сети используются подвесные изоляторы, фиксаторные изоляторы, консольные изоляторы, секционирующие изоляторы, штыревые изоляторы и опорные изоляторы.

Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и наибольшее напряжение оказывается на изоляторе, ближайшем к проводу.

Список литературы

1. Техника высоких напряжений: Учебное пособие для вузов. И.М.Богатенков, Г.М.Иманов, В.Е.Кизеветтер и др.; Под ред. Г.С.Кучинского. – СПб: изд. ПЭИПК, 1998. – 700 с.

2. Радченко В.Д. Техника высоких напряжений устройств электрической тяги. М.: Транспорт, 1975. – 360 с.

3. Техника высоких напряжений /Под ред.М.В.Костенко. М.: Высш. школа, 1973. – 528 с.

4. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 2002.


Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!