Одной из важнейших характеристик внешней изоляции, определяющей ее поведение в эксплуатации, является выдерживаемое напряжение под дождем Uд — наибольшее напряжение, при котором вдоль поверхности верхней покрышки под дождем не происходит перекрытия (электрического разряда) между верхней и заземленными частями ввода или оборудования.
Рис. 36. Форма ребер изолятора наружной установки
На выдерживаемое напряжение изоляторов (покрышек) под дождем влияет общая длина сухих участков поверхности изолятора, остающейся под ребрами, которая зависит от вылета ребра, расстояния между ребрами, угла наклона и числа ребер (рис. 36).
При малом вылете ребер лежащие под ними сухие участки малы, поэтому выдерживаемое напряжение под дождем невелико. При увеличении вылета ребра длина сухих участков увеличивается и выдерживаемое напряжение под дождем возрастает. Когда вылет ребра становится равным или больше половины расстояния между ребрами, разряд перестает идти вдоль поверхности ребер и начинает распространяться по воздуху от ребра к ребру. Выдерживаемое напряжение под дождем перестает возрастать. Таким образом, выгодно выбирать а = 0,5 t. Это справедливо для конструкций, работающих в нормальных атмосферных условиях. Для работы в загрязненных районах отношение a|t следует увеличивать.
Увеличение расстояния между ребрами приводит к уменьшению выдерживаемого напряжения под дождем. Уменьшение шага тоже не дает увеличения Дд, так как при очень малом шаге изолятор приближается к гладкому цилиндру. Наибольшим напряжение ид получается при шаге, равном 8—10 см. Таким образом, вылет ребра и число ребер должны быть такими, чтобы получить необходимое выдерживаемое напряжение под дождем при наименьшем вылете и числе ребер.
Наилучший угол наклона ребра лежит в пределах 15—26°. При больших углах наклона снижение Uд происходит из-за уменьшения разрядного расстояния между ребрами. При малых углах наклона увеличивается возможность попадания брызг на нижнюю поверхность ребра.
Форма ребра должна быть такой, чтобы дождевая вода легко с него скатывалась. Для этого край ребра отгибают вниз, чтобы получить так называемую капельницу. Если ребро выполнить без капельницы, вода будет расплываться по нижней поверхности
ребра и смачивать ее, сокращая сухие участки поверхности изолятора, что приведет к снижению Uд.
При работе вводов в условиях загрязненной атмосферы происходит значительное снижение разрядных характеристик внешней изоляции. В районах, где есть металлургические и химические заводы, тепловые электростанции, а также в приморских районах воздух насыщен пылью, копотью, металлическими частицами, химическими соединениями и различными солями, которые осаждаются на поверхности изоляторов. При увлажнении этого слоя росой, туманом или дождем происходит снижение разрядного напряжения.
Условия осаждения пыли на нижних поверхностях ребер связаны со скоростью ветров, формой ребра и в некоторой степени с наличием электрического поля. Глубина впадин на ребрах может существенно влиять на осаждение в них пыли. Наличие глубоких впадин между ребрами может также затруднять увлажнение поверхностей изоляторов, так как осаждение влаги при тумане или выпадение росы происходит при малых скоростях движения окружающего воздуха.
При выборе покрышек вводов для эксплуатации в загрязненных районах предпочтение надо отдавать такой конструкции, которая при одинаковых габаритах обеспечивает наиболее высокие разрядные напряжения.
Для увеличения разрядного напряжения по поверхности покрышек прибегали к механическому увеличению их высоты и, следовательно, к увеличению числа ребер. Конфигурация ребра оставалась одинаковой. В связи с увеличением напряжения вводов повышение разрядного напряжения покрышек за счет высоты и числа ребер стало нецелесообразным.
Для повышения разрядных напряжений верхних покрышек вводов применяют покрышки, имеющие конфигурацию ребра с глубокими пазухами (рис. 37), что значительно увеличило разрядное напряжение и дало возможность получить при более высоком разрядном напряжении меньшую высоту покрышки. Это повлияло на механические характеристики ввода и облегчило создание герметичной конструкции, так как в данном случае большое значение имеет объем масла во вводе.
Для определения выдерживаемого напряжения под дождем применяют эмпирическую формулу Л. И. Федорова:
где lв.п. — высота верхней покрышки, см; z — число ребер, равное 1,5+0,065 номинального напряжения; t — шаг между ребрами, см; а — вылет ребра по горизонтали, см; — наименьшее расстояние от края ребра до тела покрышки или следующего ребра, измеренное под углом 45° к вертикали; 3,78 и 2,82 — коэффициенты при силе дождя 3 мм/мин.
Рис. 37. Конструкция ребра верхней покрышки для работы в условиях нормального загрязнения атмосферы (а) и в условиях загрязненной атмосферы (б)
По выбранным размерам покрышки определяют выдерживаемое напряжение под дождем, которое должно быть больше выдерживаемого напряжения под дождем, указанного в ГОСТах для соответствующего класса напряжения.
При расчете внешней изоляции вводов постоянного тока учитывают наличие электростатического поля, вызывающего большее загрязнение поверхностей верхней покрышки, чем при переменном токе, что приводит к необходимости увеличивать строительную высоту покрышки.
