ГЛАВА ВТОРАЯ
ОСНОВЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ вводов
§ 6. Основы расчета вводов на напряжение до 35 кВ
Вводы в эксплуатации подвергаются механическим, электрическим и атмосферным воздействиям и поэтому должны быть рассчитаны на определенные электрическую и механическую прочности и ток без превышения температуры выше установленной нормы.
Рис. 33. Механическое крепление проходного изолятора:
1 — прокладки, 2 — болты, 3 — изолятор, 4 — фланец
Механический расчет сложен и для его облегчения вводят допущения, которые позволяют привести фактическую схему действующих сил к простейшему виду. В связи с этим расчет должен быть обязательно проверен и подтвержден механическими испытаниями образцов.
Проходные изоляторы испытывают в основном изгибающие нагрузки, механическая прочность определяется как прочностью фарфора, так и арматуры (рис. 33), с помощью которой они устанавливаются на электрооборудование.
Разрушающие нагрузки Р, на которые должны быть рассчитаны изоляторы, указаны в ГОСТах. Диаметр и толщину тела фарфора изолятора определяют по наибольшему изгибающему моменту
(1)
где I — расстояние от точки приложения силы до опорного фланца для наиболее длинного конца изолятора.
Напряжение в опасном сечении_______________________
(2)
где D и d — наружный и внутренний диаметры тела фарфора в; опасном сечении (у фланца).
Задавшись внутренним диаметром изолятора, который можно определить, исходя из размера шины, проходящей внутри него, и допустимого напряжения в фарфоре [изг] при изгибающей нагрузке, определяют наружный диаметр изолятора;
(3)
Подставив значения диаметров в формулу (2), определяют
ϭизг.
Условие прочности —
Высоту опорного фланца изолятора устанавливают по конструктивным соображениям. Усилие затяжки опорного фланца определяют по герметичности, а площадь прокладки — по усилию затяжки и допустимому удельному давлению материала, из которого изготовлена прокладка P-pF, где F — площадь прокладки:
где Dр и dnp — наружный и внутренний диаметры прокладки; р — удельное допустимое давление материала прокладки.
Число болтов выбирают, исходя из нагрузки, состоящей из усилия затяжки фланца и усилия от изгибающего момента и допустимой нагрузки на болт.
Усилие от изгибающей нагрузки R — Pl/Dr,. где D6 — диаметр, на котором расположены болты. В том случае, когда металлическая арматура соединяется с фарфором цементирующими связками, высоту заделки фарфора в опорном фланце рассчитывают, исходя из условия сдвига и смятия цементной связки при изгибающей нагрузке.
Электрический расчет проходных изоляторов состоит в определении их размеров и формы и выполняется по эмпирическим формулам и таблицам. Электрическая прочность изолятора может быть нарушена при пробое тела фарфора между токоведущим стержнем и опорным фланцем, а также при перекрытии по поверхности фарфора. Конструкция изолятора должна исключать такие явления.
Разрядное напряжение Up (кВ) при расстоянии (см) между электродами UP = K, где К и β — коэффициенты, зависящие от материала диэлектрика, формы электродов, расстояния между ними и приложенного напряжения.
Расстояние между электродами
Пробивная напряженность при заданном рабочем напряжении определяется внутренним и наружным диаметрами тела фарфора. Допустимые пробивные напряжения указаны в ГОСТах. Если пробивное напряжение меньше допустимого, необходимо изменить геометрические размеры тела фарфора. Кроме того, рассчитывают электрическую прочность изоляторов при импульсном воздействии напряжения и под дождем.
