До последнего времени считалось, что важнейшей характеристикой для эксплуатации изолятора является его мокроразрядное напряжение, т. е. разрядное напряжение изолятора при определенных, установленных ГОСТом, условиях. Однако к этому положению необходимо внести некоторые поправки. Во-первых, при работе изоляторов в загрязненной атмосфере, когда на их поверхности откладываются проводящие осадки, разрядное напряжение изолятора существенно снижается по сравнению с мокроразрядным напряжением, определенным по ГОСТу. Во-вторых, установлено, что при очень большой длине сухоразрядного расстояния (при наивысших номинальных напряжениях), мокроразрядное напряжение сравнивается с сухоразрядным и последнее диктует необходимую величину сухоразрядного расстояния, по крайней мере, в районах с чистой или слабо загрязненной атмосферой. Эти новые положения подробнее будут рассмотрены далее, а сначала познакомимся с основными закономерностями, характеризующими мокроразрядное напряжение изоляторов.
Рис. V1IL46. Зависимость длительности дождя от его силы
Рис. VIIE.47. Зависимость мокроразрядного напряжения изоляторов от силы дождя
Мокроразрядное напряжение зависит от многих факторов: формы изолятора, силы и проводимости дождя, длительности воздействия напряжения, состояния поверхности изолятора и, наконец, сухоразрядного расстояния. Силой дождя называется толщина слоя воды, выпадающей в единицу времени на горизонтальную поверхность. Она обычно измеряется в миллиметрах в минуту или (для слабых дождей) — в миллиметрах в час. С увеличением силы дождя мокроразрядное напряжение падает и при силах дождя свыше 3—5 мм/мин остается практически постоянным.
По ГОСТ 1516—68 мокроразрядное напряжение должно измеряться при силе дождя 3 мм/мин. Достаточно ли оправдано такое требование? Надо сказать, что дожди такой силы встречаются в природе очень редко — один раз в 10—15 лет. Кроме того, длительность такого дождя крайне мала. На рис. VIII.46 показана зависимость длительности дождя от его силы. Из него видно, что даже сила дождя 3 мм/мин имеет максимальную длительность около 20 мин. Поэтому необходимость определять мокроразрядное напряжение при силе дождя 3 мм/мин очень спорна. В пользу этого требования выдвигается то соображение, что сильные ливневые дожди могут совпадать с авариями на линиях, связанными с коммутационными перенапряжениями. При наивысших номинальных напряжениях коммутационные перенапряжения являются наиболее вероятной причиной разрядов по изоляторам. Однако даже при ливнях сила дождя в подавляющем большинстве случаев не превосходит 1—2 мм/мин. Между тем, переход от 3 мм/мин к 1 мм/мин, как видно из рис. VIII.47, вызывает повышение мокроразрядного напряжения изоляторов на 20%, что очень существенно.
Значительно более правильную характеристику поведения изоляторов в эксплуатации дали бы испытания их поверхности, покрытой росой. Статистика некоторых энергосистем показывает, что количество аварий при сильных дождях составляет несколько сотых на 100 км линий в год, а при туманах и росе— до 1,5 на 100 км линий в год, т. е. в десятки раз больше.
К сожалению, исследование разрядного напряжения изоляторов при тумане и росе у нас только начинается и нормы таких испытаний еще не разработаны.
Рис. VIII.48. Зависимость мокроразрядного напряжения изоляторов от проводимости воды
Следующий фактор, влияющий на мокроразрядное напряжение изоляторов,— проводимость воды. По ГОСТ 1516—68 удельное сопротивление воды при испытании изоляторов должно быть в пределах 9500—10500 ом·см (проводимость воды 95—105мксим/см). Проводимость дождя при чистой атмосфере около 20 мксим/см, при немного загрязненной—50 мксим/см. Все же при испытании по ГОСТу должна применяться вода с проводимостью 100 мксим/см ±595. Это вызывается тем, что в эксплуатации поверхность изоляторов всегда бывает покрыта пылью, вследствие чего проводимость воды, стекающей с этой поверхности, более высока, чем у падающего дождя. Зависимость мокроразрядного напряжения от проводимости воды показана на рис. VIII.48. С увеличением проводимости воды мокроразрядное напряжение быстро падает.
В противоположность сухоразрядному напряжению температура и давление мало влияют на мокроразрядное напряжение. По ГОСТ 1516—68 принято, что на мокроразрядное напряжение температура практически не влияет. Влияние давления существует, но оно невелико. Зависимость от давления можно представить эмпирической формулой
если разряд идет в основном по поверхности фарфора и
если разряд идет в значительной части по воздуху (р — в ата).
Зависимость мокроразрядного напряжения от времени воздействия напряжения заметна при малых временах (рис. VIII.49). При импульсных воздействиях мокроразрядное напряжение приближается к сухоразрядному.
Казалось бы, что на мокроразрядное напряжение должна влиять форма изолятора. Некоторое время считалось, что это влияние мало. В основном это напряжение определяется сухоразрядным расстоянием изолятора. Минимальное значение мокроразрядного напряжения оказывается пропорциональным сухоразрядному расстоянию.
Рис. VIII.50 дает возможность сделать несколько существенных заключений. Во-первых, он дает представление о влиянии формы изоляторов (правда, приведенные на рис. VIII.50, прямые относятся к разным типам подвесных изоляторов).
Рис. VIII. 49. Зависимость мокроразрядного напряжения от времени воздействия напряжения
Рис. VIII.50. Зависимость сухоразрядного и мокроразрядного напряжения от сухоразрядного расстояния:
1 — сухоразрядное напряжение: 2, 3, 4 — мокроразрядное напряжение для трех разных типов подвесных изоляторов. Сплошные линии — при силе дождя 3 мм/мин, штриховые линии — при силе дождя 0,1 мл\мин
В случае аппаратных изоляторов влияние их формы значительно меньше; при этом для разных типов аппаратных изоляторов прямая идет немного выше прямой 2. Во-вторых, рисунок показывает, что мокроразрядное напряжение пропорционально сухоразрядному расстоянию. В-третьих, что особенно важно, он показывает, что при некотором критическом значении сухоразрядного расстояния lс мокроразрядное напряжение становится равным сухоразрядному.
Это значит, что при длинах 1С выше критической изоляцию следует выбирать не по мокроразрядному, а по сухоразрядному напряжению. Однако необходимо сделать оговорку, что сказанное справедливо для районов со сравнительно чистой атмосферой. При загрязненной атмосфере прямые мокроразрядного напряжения лежат ниже, чем показано на рис. VIII.50, а поэтому критическое расстояние отодвигается вправо.
