Линии электропередачи 345 кВ и выше - Обследование загрязнений

Когда дождь начинается, удельное сопротивление воды — наименьшее, а затем со временем оно увеличивается. На рис. 6.2.6 представлена кривая поправочных коэффициентов для удельного сопротивления дождя, использованная на установке СВН. С помощью кривой определяется критическое поверхностное пробивное напряжение для интенсивности дождя — 5 мм/мин.
6.3. ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
Обследование загрязнений в энергосистемах США и Канады было проведено силами Рабочей группы по загрязнению изоляции IEEE в 1968 г. [6.8, 6.9]. Выпущенный доклад, составленный по результатам обследования за трехлетний период, охватывает многие аспекты загрязнения изоляции и содержит ценную информацию. Рекомендуется выделить два типа загрязнений: местные и пространственные. Результаты доклада суммарно представлены на рис. 6.3.1,
Местное загрязнение. В ряде энергосистем загрязнение изоляции не наблюдается или не является существенной проблемой, за исключением отдельных мест.

Рис. 6.3.1. Места и районы загрязнений территории США и Канады.

1. — местные загрязнения; II — пространственные загрязнения; 1 — Канада;
2. — район Тихоокеанского побережья; 3 — район Скалистых гор; 4 — район Среднего Запада; 5 — юго-западный район; 6 — южный район; 7 — северовосточный район.

В них существуют источники загрязнения, которые воздействуют на небольшую часть электропередачи. Обычно такие источники загрязнения воздействуют на одну подстанцию или на короткий участок линии длиной не более 1,6 км. Такие условия называются местными загрязнениями. Они характерны для районов северо-востока, юга (исключая морское побережье), юго-запада, горных районов центра и Канады. Считается, что в районах с местными загрязнениями атмосфера в основном чистая. Для этих районов расчетные характеристики изоляции приведены в табл. 6.3.1 (по данным США и Канады).
Пространственное загрязнение. В некоторых районах загрязнения являются серьезной угрозой для изоляции. Сообщалось о наличии сильных и постоянных загрязнений в среднезападных районах на побережье Тихого океана, побережье южного района (рис. 6.3.1). Было определено, что в каждом случае загрязнение вызывалось различными причинами. Загрязнения такого типа рассматриваются как пространственные загрязнения. На рис. 6.3.1 такие районы заштрихованы. Основные местные загрязнения отмечены точками.
Таблица 6.3.1

Среднезападный промышленный район простирается от Западной Пенсильвании до Центрального Иллинойса, через Огайо, Южный Мичиган и Северную Индиану. Сообщалось о многочисленных отключениях на станциях вблизи от индустриальных центров (см. табл. 6.3.2).
Таблица 6.3.2

Характерно большое разнообразие условий загрязнения, источниками которых являлись химические, сталелитейные и цементные заводы, камнедробилки, известняк, соль, удобрения или их сочетания. Основным  защитным мероприятием было ежегодное нанесение на поверхность изолятора силиконовой смазки (1 раз в год или в полгода), что дало положительный эффект.
Прибрежный район Тихого океана. Большое количество отключений произошло в южной части Калифорнии (табл. 6.3.3). Загрязнения здесь также могут рассматриваться как пространственные. Погодные условия (семимесячный сухой период) способствуют образованию сильных загрязнений на поверхности изоляторов. Перекрытия обычно происходят в ранние утренние часы при тумане.
Таблица 6.3.3

* Включая число отключений линии и подстанций.
Примечание. Общая длина ВЛ 69 кВ много больше, „чем у ВЛ 138 и 287,5 кВ.
Источниками загрязнения являются уносы промышленных предприятий и морская соль. Промышленные загрязнения хорошо держатся на поверхности изолятора, в то время как для солевых загрязнений до накопления достаточного количества их необходимо наличие связывающего вещества. Этому способствуют длительный сухой период и применяемые обмазки для защиты. В таких районах на линиях электропередачи применяются гирлянды из стандартных или противотуманных изоляторов с уровнем изоляции в 130—160% уровня, принятого в США, а также используется обмывка изоляторов. На подстанциях в некоторых районах совместно применяются увеличение числа изоляторов и обмывка, а в некоторых местах практикуется ежегодное покрытие изоляторов силиконовой смазкой.
Побережье южного района (табл. 6.3.4). Линии электропередачи во Флориде и в прибрежных районах Мексиканского залива подвержены загрязнению морской солью. В этом районе применяются для защиты силиконовая смазка главного оборудования

п/ст. и всей изоляции на станциях, расположенных на побережье, и обмывка изоляции.
Тип загрязнений, погодные условия. В табл. 6.3.5 представлены все типы загрязнений, вызывающие поверхностный пробой. Наиболее распространены смешанные загрязнения, которые являются комбинацией загрязнений нескольких промышленных источников или промышленного загрязнения и морской соли. В этой же таблице приведены основные погодные условия, наблюдавшиеся при перекрытиях.
Наиболее часто перекрытия происходят при пасмурной погоде, особенно при тумане, росе и мороси, на такие погодные условия приходится около 72% поверхностных пробоев.
Совокупность росы и тумана является наиболее тяжелым условием, хотя фактически многие поверхностные пробои происходили из-за росы. Вопреки многим сообщениям о наличии загрязнений атмосфера Северной Америки в основном является чистой или слегка загрязненной.
Защитные мероприятия. Для предупреждения пробоев при загрязнениях применяются специальные типы изоляторов, силиконовая смазка и обмывка.
Противотуманные изоляторы или усиленная изоляция — наиболее распространенные меры для всех условий загрязнения. До 345 кВ усиление изоляции обычно производится увеличением числа изоляторов. В некоторых очень загрязненных районах, а также на ВЛ напряжением более 345 часто применяют противотуманные изоляторы.
Был разработан противотуманный изолятор, путь утечки которого составляет 150% пути утечки стандартного. Однако путь утечки не является единственным

фактором, влияющим на перекрытие загрязненного изолятора. Фактически существует большое число типов противотуманных изоляторов, чьи характеристики нельзя считать удовлетворительными.
Таблица 6.3.5

1 В скобках —в процентах общего числа загрязнений.
На сегодня имеются два основных типа противотуманных изоляторов. Первый тип, рассматриваемый как традиционный, имеет глубокую внешнюю юбку. Другой, являющийся последней разработкой, обычно маркируется как «глубокоребристый тип» или как «изолятор с большим путем утечки». Он на первый взгляд похож на стандартный изолятор,
Силиконовая смазка. Это мероприятие широко распространено во многих странах, в том числе и в США. Оно практически эффективно при местных загрязнениях. Кроме того, оно применяется при загрязнениях морской солью.
Обмывка и очистка изоляторов без напряжения широко использовалась в прошлом. Обмывка под напряжением в основном применяется на подстанциях и редко на линиях. Были разработаны специальные устройства для обмывки.
Изоляторы с полупроводящей глазурью. Тепло, выделяющееся в поверхностном слое такого изолятора, подсушивает его и в некоторой степени обеспечивает линейное распределение потенциала. Идея возможности создания такого изолятора была высказана в 1930 г., однако потребовалось несколько десятилетий исследований, чтобы керамическая промышленность могла получить необходимые материалы.