ЗАДАНИЕ № 2Опорный стержневой керамический изолятор изолирует и поддерживает шины контактных деталей в открытом распределительном устройстве. Изолятор представляет собой сплошной круглый стержень с выступающими ребрами. На торцевых частях изолятора закреплены металлические фланцы (колпаки), являющиеся электродами. Определить полный ток утечки, протекающий в изоляторе, емкость и диэлектрические потери в нем, если известны: номинальное напряжение на нем Uн; частота электрического поля f; размеры и основные электрические параметры диэлектрика, из которого изготовлен изолятор – ρs, ρv, tgδ; и др. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 1. Пояснения к решению. Опорные стержневые изоляторы, как правило, представляют собой сплошные керамические стержни с выступающими ребрами. На торцевых частях изоляторов закреплены металлические фланцы (электроды) с нарезными отверстиями для крепления на аппаратах и в распределительных устройствах. В обозначениях типов опорных стержневых изоляторов буквы и цифры обозначают: О – опорный; Н – наружной установки; С – стержневой; 1-я цифра – нормальное напряжение, кВ; 2-я цифра – минимальная разрушающая нагрузка на изгиб. Например, ОНС-35-2000 (опорный стержневой изолятор наружной установки на напряжение 35 кВ, разрушающая нагрузка его 2000 Па). Опорный стержневой изолятор типа ОНС имеет следующие основные размеры: h – высота, мм; А – диаметр керамического стержня, мм; Д – диаметр, учитывающий величину выступающих ребер, которые увеличивают длину пути утечки тока по поверхности изолятора, мм.
Таблица 1. Исходные данные
Последовательность решения задачи: 1) Для определения полного тока утечки следует учитывать ток утечки через объем изолятора и ток утечки по его поверхности, а для этого надо определить полное электрическое сопротивление опорного изолятора по формуле
, (15) где Rn – полное сопротивление изолятора, Ом; Rv – объемное сопротивление, Ом; Rs – поверхностное сопротивление, Ом.
Чтобы упростить решение задачи, длину пути прохождения тока по поверхности изолятора следует принять равной 1,75· h, т.е. считать ее в 1,75 раза больше длины прохождения тока по объему. Длину электрода (фланца), соприкасающегося с поверхностью, рассчитать по диаметру Д. Помнить, что объемное электрическое сопротивление зависит от удельного объемного сопротивления и размеров изолятора (ρv, S, h), а поверхностное сопротивление зависит от удельного поверхностного сопротивления, длины окружности стержня, соприкасающегося с электродом, и высоты стержня – изолятора (ρs, b, h). 2) При расчете емкости изолятора площадь электрода, находящегося под напряжением, следует определять по наименьшему диаметру стержня А, а расстояние между электродами будет равно высоте стержня h. Формулой пользоваться для расчета емкости обычного конденсатора:
, (16) где C – емкость конденсатора, Ф.
3) Диэлектрические потери в опорном изоляторе складываются из потерь на поляризацию в материале стержня и из потерь, обусловленных сквозной проводимостью, т.е. это активная мощность, рассеиваемая в изоляторе, которая вызывает его нагрев Pa:
. (17)
4) Все величины в расчетные формулы надо подставлять в единицах СИ.
|