§ 12. Основные направления усовершенствования конструкций вводов
К электрической и механической прочности вводов, а также их повышенной эксплуатационной надежности предъявляют серьезные требования, так как от этого в большой степени зависит надежная и бесперебойная работа линий электропередач. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют герметичные вводы, которые в эксплуатации значительно дешевле негерметичных.
Одним из направлений разработки новых герметичных конструкций являются вводы на более высокие напряжения—1150, 1200 кВ постоянного и переменного тока, потому что в системе передачи электроэнергии влияние напряжения на распределение мощности в линии значительно, что видно из формулы
(32)
где I2гПр — мощность, теряемая в проводах линии электропередач; UI — мощность потребителя (завод, бытовое учреждение и т. п.).
Если увеличить в 2 раза напряжение потребителя, а мощность оставить той же, что возможно при повышении напряжения источника электроэнергии, силу тока у потребителя нужно уменьшить тоже в 2 раза. Тогда мощность, теряемая в проводах линии электропередач, уменьшится в 4 раза [см. формулу (32)].
Таким образом, для снижения потерь электроэнергии в проводах линий электропередач выгодно передавать ее при возможно более высоком напряжении.
Другим направлением усовершенствования конструкций вводов является уменьшение их габаритов. Значительно уменьшить наружный диаметр изоляции ввода без повышения наибольшей радиальной напряженности можно, применив совмещенный метод электрического расчета изоляции.
Рис. 41. Ввод с элегазовой изоляцией: 1 — контактный зажим, 2, 6 — корпуса, 3 — верхняя покрышка, 4 — соединительная втулка, 5 — элемент токопровода
Внутреннюю часть изоляции, расположенную около центральной трубы, рассчитывают из условия постоянства радиальной напряженности, а наружную—из условия постоянства аксиальной напряженности. Длину уступов но нижней части остова следует принять одинаковой. Чем большее число слоен изоляции будет отнесено к внутренней части, тем больше будет эффект уменьшения диаметра изоляции, что приведет к уменьшению диаметра фарфора и соединительной втулки, т. е. к уменьшению габаритов и массы конструкции в целом.
В настоящее время для компенсации температурных изменений объема масла в герметичных вводах в основном используют упругие легко деформирующиеся элементы (сильфоны, диафрагмы), помещаемые в бак давления, который связан с вводом гибкой медной трубкой, или элементы расположенные в верхней части ввода.
Можно использовать и другие способы компенсации температурных изменений объема масла. При компенсации температурных изменений объема масла с помощью газовой подушки, объем которой зависит от объема масла во вводе и от диапазона изменения температур окружающего воздуха, происходит изменение объема газовой подушки , а следовательно, и давления во вводе (ввод постоянно находится под некоторым избыточным давлением). Этот способ может быть применен в тех случаях, когда изоляционное масло в конструкции работает не как изолирующая среда, а как среда, охлаждающая и защищающая основную (внутреннюю) изоляцию от атмосферных условий. Примером такой конструкции могут служить вводы с твердой изоляцией на напряжение 110 кВ.
В конструкциях, где масло является изолирующей средой, применять этот способ нежелательно из-за того, что при изменениях температуры и давления газа меняется растворимость газа в масле, а следовательно, и свойства самого масла.
При компенсации температурных изменений объема масла во вводе с использованием упругой легко деформирующейся пленки из синтетического материала давление в системе меняется незначительно, практически его можно считать постоянным, а компенсация происходит за счет изменения геометрических размеров пленки. Этот способ применим при наличии эластичной пленки, удовлетворяющей требованиям маслонаполненных конструкций (масло-, нагрево- и холодостойкость, инертность по отношению к изоляционному маслу).
В 1974 г. введена в эксплуатацию опытная ячейка элегазового комплектного распределительного устройства (КРУЭ). При компоновке подстанций из ячеек КРУЭ необходимо соединить их с другими распределительными устройствами или подстанциями через воздушные линии. Для этого следует применять вводы, у которых наружная изоляция воздушная, а внутренняя — элегазовая.
В настоящее время изготовлены опытные партии вводов наружной и внутренней установки с элегазовой изоляцией (рис. 41). Основной изоляцией в них является элегаз (шестифтористая сера SF6). Эта изоляция не подвергается старению и не требует сложной технологической подготовки перед ее использованием.
По сравнению с вводами с бумажно-масляной и твердой изоляцией элегазовые вводы более просты в изготовлении и более пожаробезопасны. Кроме того, у них более низкие эксплуатационные расходы. Верхние и нижние покрышки вводов стягивают на трубе пружинами. Покрышки образуют внутреннюю герметичную полость ввода, заполняемую элегазом при рабочем давлении 2,5 МПа. На вводе имеется мембрана для предохранения его от разрушения при повышении давления выше допустимого.
Для вводов наружной установки верхняя покрышка изготовлена из фарфора, а для вводов внутренней — из стеклопластика, имеющего высокую механическую прочность и пластичность.
Контрольные вопросы.
1. Как производят расчет вводов на напряжение до 35 кВ?
2. Как производят расчет высоковольтных маслонаполненных вводов на напряжения 66—750 кВ?
3. Какие факторы оказывают влияние на выдерживаемое напряжение под дождем?
4. Чем отличаются покрышки вводов, работающих в нормальных условиях, от покрышек, работающих в загрязненных условиях атмосферы?
5. Как развивается тепловой пробой внутренней изоляции и каковы способы его предотвращения?
6. Из чего складывается суммарный изгибающий момент, действующий в опасном сечении верхней покрышки?
7. Как производят расчет компенсаторов для герметичных вводов?
8. Каковы основные направления усовершенствования конструкции высоковольтных вводов?
