Niezawodność izolacji linii napowietrznych wysokiego napięcia na terenach przemysłowych

(1)

ZESZYTY H UKO W E

POLITECHNIKI

Ś L Ą S K I E « !

m jF' S t

%

ELEKTRYKA

I Z. 6 7

GLIWICE 1380

5

(2)

P . s s ^ ł j ś o

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

NIEZAW ODNOŚĆ IZOLACJI L IN II NAPO W IETRZNYCH W YSOKIEGO NAPIĘCIA NA TERENACH

PRZEMYSŁOWYCH

ZESZYTY NAUKOWE Nr 642

Z B I G N I E W G A C E K

P L I S S N 0 0 7 2 - 4 6 8 8

P O L I T E C H N I K I Ś L . Ą S K I E J W SŁUŻBIE S O C J A L I S T Y C Z N E J O J C Z Y Z N Y

G L I W I C E 1 9 8 0

(3)

Prof. m gr inż. Tadeusz Stępniewski Prof. dr hab. inż. Jerzy Sozański Doc. dr hab. inż. Romuald Kosztaluk

R E D A K T O R N A C Z E L N Y W Y D A W N IC T W U C Z E L N IA N Y C H p o l i t e c h n i k i Śl ą s k i e j

Jan Bandrowski

R E D A K T O R D Z IA Ł U Z o fia Cichowska

S E K R E T A R Z R E D A K C J I W ojciech M ikołajków

O P R A C O W A N IE R E D A K C Y J N E Eugenia Mandrak

W ydano za zgodą Rektora Politechniki Śląskiej

Dział W ydaw n ictw Politechniki Śląskiej G liw ice, ul. K u jaw ska 2

N a k ł . 160+90 A r k . w y d . 6.58 A r k . d r u k . 6,75 P a p i e r o f f s e t , k l. V . 70x100, 70 g O d d a n o d o d r u k u 26.11.1979 P o d p is , d o d r u k u 17.12 1979 D r u k u k o ń c z , w s ty c z , 1980

Z a m ó w i e n i e 1540/79 C e n a z ł 16,—

Skład, fotokopie, druk i oprawę

wykonano w Zakładzie G raficznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach

(4)

SPIS TREŚCI

v

S t r .

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH SYMBOLI I OZNACZĘ#... 5

1. W STĘP... 7

2. ASALIZA MODELOWA WARUNKÓW PRACY IZO IACJI LINIOWEJ NA TERENACH PRZE MYSŁOWYCH ... . ... 11

2 .1 . I z o l a c j a l i n i i n a p o w ietrzn ych na te re n a c h p rz e m y s ło w y c h 11 2 .2 . N arażen ia i warunki e k s p lo a ta c y jn e ... 16

2 .3 . W ytrzym ałość e le k tr y c z n a układów i z o l a c y j n y c h ... 20

3. METODYKA OCENY NIEZAWODNOŚCI IZOLACJI L I N I I NA TERESACH PRZEMYSŁO WYCH ... 28

3 .1 . Matematyczne modelowanie n ieza w o d n o ści i z o l a c j i lin io w e j . . . . 28

3 .2 . Modele o b lic z e n io w e o p a rte na wynikach badań terenow ych i l a b o r a to r y jn y c h ... 35

3 -3 - Ocena wpływu k s z t a łt u geom etryczn ego i p o ło ż e n ia iz o la t o r ó w . 43 3 .4 . Modele odnowy i z o l a c j i l i n i o w e j w warunkach zabrud żeniow ych . 48 3 -5 . N iezaw odnościow e modele o b lic z e n io w e ... 54

4. TECHNICZNO-EKONOMICZNE ASPEKTY ZAWODNOŚCI IZOLACJI L IS I OWEJ 58

4 .1 . U ogóln ion y model ekonomiczny ... 58

4 .2 . K o s zty ro c z n e i z o l a c j i l i n i o w e j w a glo m era cja ch przem ysłowych 63 4 .3 - U zasadniony poziom zaw odności i w y trzy m a ło ś c i iz o la t o r ó w . . . . 68

4 .4 . Dobór i z o l a c j i l i n i o w e j na te re n a c h przem ysłowych ... 73

5. KIEHUHKI DALSZYCH BADAŃ... 32

6. WNIOSKI ... 84

LITERATURA ... 86

S tr e s z c z e n ia ... 95

Z a łą c z n ik i ... 93

(5)

a - p o w ie trz n y od stęp i z o l a c y j n y (sym bol o g ó ln y ) au - droga upływu i z o l a t o r a (łańcu cha i z o l a t o r ó w ) ,

- jednostkow a droga upływu i z o l a t o r a ,

A, B - p aram etry, o k r e ś la ją c e jedn ostkow ą d rogę upływu d la za ło ż o n e j zaw odności r o c z n e j łańcucha iz o la t o r ó w ,

c^ - cena 1 cm d r o g i upływu i z o l a t o r a ,

^ o i ( t ) , F & ; ( t ) - g ę s to ś ć prawdopodobieństwa i dystrybu an ta czasu m iędzy k o le jn y m i z a k łó c e n ia m i w s t a n ie z a g r o ż e n ia tu

F ( 5 , 6 ) - d ystryb u an ta w y trz y m a ło ś c i ( p . u . ) układu iz o la c y jn e g o , kz - równoważnik k o s ztu s t r a t zawodnościowych,

K - c a łk o w ity ro c z n y k o s z t układu i z o la c y jn e g o ( i z o l a c j i l i n i i ) ,

KI ’ Kr r " nakład in w e s ty c y jn y o ra z k o s z t r o z s z e r z o n e j r e p r o d u k c ji, K g, Kg - ro c z n y k o s z t e k s p lo a t a c ji o r a z zaw odn ości,

Kw - ś r e d n i k o s z t l i k w i d a c j i uszkodzeń na 1 w y łą c z e n ie l i n i i , 1 - d łu g o ść l i n i i ,

L - d łu go ść c z ę ś c i i z o l a c y j n e j i z o l a t o r a , ł - łańcuch iz o la t o r ó w (sym bol o g ó ln y ),

mz nz - z a s tę p c za l i c z b a rzędów o b lic z e n io w y c h na 1 km l i n i i , NK (T ) - oczekiw ana lic z b a w yłą czeń l i n i i w c ią g u roku,

P - praw dopodobieństwo lub zawodność (sym bol o g ó ln y ),

P 1* ” zawodn° ś ć zabrudzeniowa łańcucha iz o la t o r ó w p r z y n a p ię c iu przemiennym o ra z p r z e p ię c ia c h doryw czych w olnozm iennych,

^3» P4 t zawodność iz o la cy jn e g o odstępu powietrznego przy prze

p ię c ia c h łączeniowych oraz piorunowych,

F 1d ~ dopu szczaln a zawodność roczna łańcucha o b lic z e n io w e g o , QSpZ “ praw dopodobieństwo nieudanego z a d z ia ła n ia SPZ,

r N - r a t a r o z s z e r z o n e j r e p r o d u k c ji,

r « ( t ) — niezaw odność układu iz o la c y jn e g o w s ta n ie z a g ro ż e n ia to, R ( t ) - n iezaw odność i z o l a c j i l i n i i ,

s - w skaźnik sezon ow ości n a ra żen ia za brud zen iow ego, t - cza s (sym bol o g ó ln y ),

t ' - zredukowany cza s e k s p lo a t a c ji,

T - okres r o c z n e j e k s p lo a t a c ji (r o k k a le n d a rz o w y ), T ' - zredukowany ro k o b lic z e n io w y ,

T8 - c z a s trw an ia sezonu n a ra że n ia zab ru d zen io w ego ,

(6)

um “ najwyższe dopuszczalne n a p ię c ie mi ędzy przewodowe, Upj., - za to ud żeni owe n ap ięcie p ro b ie rc z e ,

UjjO ” 50-procentowe napięcie przeskoku zabrudzeniowego, U « , - nap ięcie przeskoku w s ta n ie zagrożenia u i,

z aj - wytrzymałość układu iz o lacy jn ego ( p . u . ) w stan ie zagrożenia co,

*1 ; min “ naJmni8Jsza sezonowa wytrzymałość za brud ze n i owa (wartość śred - n i e ) ,

źd - średnia uzasadniona wytrzymałość ( p . u . ) łańcucha izo la to ró w , Jl - konduktywność powierzchniowa powłoki zabrudzeniowej,

W - średnia roczna intensywność wyłączeń zabrudzeniowych na 1 0 0 km l i n i i ,

^1 , oaz ~ największa sezonowa intensywność zakłóceń zabrudzeniowych, - względne odchylenie standardowe n ap ięcia przeskoku, z - czas do zakłócenia lub między kolejnymi zakłóceniam i, Z 0 ~ okres odnowy,

co - stan zagrożenia i z o l a c j i .

- 6 -

(7)

L in ie napowietrzne wysokiego nap ięcia na teren a ch p r z e p a ło w y c h z n a j

d u ję s i ę pod wpływem różnorodnych narażeń i w ykazuję pewną s p e c y fik ę * wy

n ik a ją c ą m .in. z konieczności!

- wprowadzenia do obszarów zabudowanych dużych mocy przy n ap ięciu 1 1 0 , 220, a nawet 400 kV (złożon a k o n fig u ra c ja s i e c i , mniejsze r o z p ię t o ś c i p rz ę - a e ł i d łu g o śc i l i n i i , o bostrzen ia związane z w ytrzym ałością mechaniczną elementów konstrukcyjnych i iz o la c y jn y c h , ro z d z ie lc z y charakter s i e c i 110 kV przy ograniczonych terenach pod budowę),

- uw zględnienia skutków gospodarczych wynikających z przerw w z a s ila n iu odbiorców przenysłowych i trudn ości eksploatacyjnych energetyki (z w ię k  szone wymagania dotyczące c i ą g ło ś c i dostawy e n e r g ii oraz niezawodności elementów l i n i i , rozbudowane układy zabezpieczeń i rezerwowania o d b io r

ców, p r o fila k ty c z n e zabiegli e k sp lo a ta c y jn e ),

- zapewnienia dostatecznej odporności i z o l a c j i na rosnące zanieczyazcze

n ie atm osfery w możliwie długim o k re sie czasu (układy iz o la c y jn e o du

ż e j wytrzym ałości i niezawodności zabrudzeni o w e j),

- zm niejszenia zakłóceń rad ioelek tryczn ych i oddziaływań pola e le k try c z  nego (odpowiedni osp rzęt łukochronny, ograniczen ia w wyborze trasy l i  n i i ) oraz oddziaływań związanych z dużymi prądami (doziem ienia , wpływ na obwody telekomunikacyjne i ste ro w n ic z e ).

Zagadnienia te mają w aglom eracjach miejsko-przemysłowych duże znacze

n ie techniczne i gospodarcze, s z c z e g ó ln ie w ok re sie napiętego b ila n s u e - nergetycznego i rosnącego zan ieczyszczenia atm oafery. Pomimo trudności i ograniczeń, l i n i e napowietrzne decydowaó będą je sz c z e przez w ie le d z ie  siątków l a t m .in. o c ią g ło ś c i z a s ila n ia dużych odbiorców przemysłowych;

is t o t n e znaczenie posiada w tym przypadku niezawodność i z o l a c j i . Pożądane je s t d a lsz e zm niejszenie lic z b y awaryjnych wyłączeń l i n i i oraz w ynikają

cych stąd s t r a t i zaburzeń technologicznych u odbiorców - przy o gra n icz e

niu k łopotliw ych czynności eksploatacyjnych. Wzrost mocy i napięć p rze sy - łowych wymaga jednocześn ie o gran iczen ia wymiarów słupów i układów i z o l a  cyjnych w nowo budowanych lin ia c h krajowych oraz wprowadzenia w przysz

ł o ś c i izo la to ró w z m ateriałów hydrofobowych (syn tetyczn ych ), odpornych na agresywne zanieczyszczenia w pow ietrzu [65, 105, 140].

Prace nad r a c jo n a liz a c ją układów izo la c y jn y c h prowadzone są od w ielu l a t w ramach Międzynarodowej K om isji E lek tro tech n iczn e j (IE C ).W yn iki tych prac podawane są w form ie unormowanych zaleceń w za k re sie projekto'vania

%

(8)

- 8 -

e k s p lo a t a c ji i p r o d u k c ji. W cią g u k ilk u d z ie s ię c iu l a t wprowadzono wymaga

n ia w ytrzym ałościow e p r z y n a p ię c iu przemiennym o ra z udarach piorunowych i łą czen iow ych , będące podstawą k o o rd y n a c ji i z o l a c j i w j ju ję c iu ) d e te r m in i

stycznym (konw encjonalnym ). Ha początku l a t 70 u s ta lo n o s t a t y s t y c z n e za sady wymiarowania, doboru i k o o rd y n a c ji i z o l a c j i n a p o w ie trzn e j w s ie c ia c h najw yzszych n ap ięć - d op u szcza ją ce uzasadnione ry zy k o przeskoku i pozwa

la ją c e na dostosow anie wymagań do is t n ie ją c y c h p o trz e b [ e k s p lo a ta c y jn y c h [167, 168]. N ie rozwiązanym do końca zagadnieniem j e s t m .in. dobór i s t a ty s ty c zn a koordynacja i z o l a c j i w warunkach zw ięk szo n ej u pływ n ości po

w ie rz c h n io w e j. P race w tym kierunku prowadzone są nadal p rze z Grupę Robo

czą WG 6/TC 36 (od 1977 r o k u ); dokument 36 (S e k r e t a r i a t ) - 79 zn a jd u je się w końcowym stadium opracowania re d a k c y jn e g o .

Badania zw iązane z w y trzy m a ło ścią p ow ierzch n iow ą i z o l a c j i , mechanizmem przeskoku zabrudzeniowego i opanowaniem te c h n ik i p r o b ie r c z e j r o z p o c z ę to w końcu l a t 30 (w k ra ju w la ta c h 5 0 ). Spośród bardzo d u żej l i c z b y opracowań na ten tem at, n a le ż y wymienić p o ls k ie m o n o g ra fie J. Juchniew icza [67]

J. S a fern y [132] i Z. Pohla [126, 127] o ra z r a d z ie c k ą m on ogra fię S.D.’

Marcha le v a i E .A . Solomonika [ l 1 5 ] j z a w ie r a ją one ob szern e ze s ta w ie n ia p u b lik a c ji (g łó w n ie z l a t 50 i 6 0 ). W s p i s i e l i t e r a t u r y podano p o z y c je przede w szystkim z l a t 70, opublikowane p r z e z autorów z za gra n iczn ych o ś

ro d k a « badawczych (g łó w n ie z RFH, F r a n c ji, Włoch, W ie lk ie j B r y t a n ii, Ja

p o n ii, USA, CSSH, HRD, ZSRR). D o tyczy to ró w n ież wyników badań i d o ty ch czasowych doświadczeń e k s p lo a ta c y jn y c h , publikowanych w m a te ria ła c h k o l e j nych s e s j i M iędzynarodowej K o n fe r e n c ji W ie lk ic h S i e c i (CIGRE) w la ta c h 1970 - 78, np. [59, 73, 75, 93, 96, 149].

Jednej z p ierw szych udanych prób p r o b a b ilis t y c z n e j oceny za g ro że n ia i - z o l a c j i lin io w e j w warunkach z a n ie c z y s z c z e ń przenęrsłowych dokonał P. S z y  mik w pracy [145] ï tech n iczn o-ekon om iczn e u j ę c i e te g o zagadn-'-n ia p rz e d s t a w i l i a u to rz y r a d z ie c c y w p ra cy [ 2 ] . Próby s ta ty s ty c z n e g o sposobu wy

miarowania i k o o rd y n a c ji i z o l a c j i w s ie c ia c h n ajw yższych napięć p r z y uw

z g lę d n ie n iu k r y te r ió w tech n iczn o-ekon om iczn ych podejmowane są ró w n ież w k ra ja c h Europy za c h o d n ie j [ 5 , 6, 23, 25, 70, 110, 122].

Mechanizmy wyładowań i w ytrzym ałość e le k tr y c z n a układów, s z c z e g ó ln ie d łu g ic h odstępów p o w ietrzn ych p rzy udarach łą c ze n io w y c h i piorunowych opisan e są m .in . w m o n o g r a fii R. K o szta lu k a [ 8 4 ] . Podano w n i e j w yn iki b a- ■ dan, wykonane g łó w n ie we fran cu skim ośrodku Les R en a rd iè re s - w yk orzysta ne n a stęp n ie p r z y wymiarowaniu i z o l a c j i s i e c i 400-1500 kV. Z agad n ien ie i - z o l a c j i , ja k o czynnika d ecyd u jącego o pewności ruchow ej l i n i i n a p o w ie trz

nych 220 kV, s ta n o w iło temat p ra cy W. Czaplaka [1 7 ]. Z e s ta w ie n ie d otych czasowych doświadczeń krajow ych w z a k r e s ie oceny parametrów zabrudzeń, p o d zia łu teren u na s t r e f y oraz doboru iz o la t o r ó w na p odstaw ie wyników ba

dan terenowych i wymaganej d r o g i upływu, z a w ie r a ją r a p o r ty [1 3 3] i [8 6] . Zagadnienia związane z oceną w y trzy m a ło ś c i p o w ierzch n iow ej i doborem i z o l la to ro w na podstaw ie wyników pomiaru prądu upływu omówione są m .in . w pracach [1 4] i [1 4 9] .

(9)

Dotychczasowe p ra ce a u to ra - wykonywane w P o lit e c h n ic e Ś lą s k ie j od po

łowy l a t 60 pod kieru n kiem p r o f . T . S tę p n ie w s k ie g o - k o n c e n tru ją s i ę głów  n ie na te c h n ic zn o -e k o n o m ic zn e j o c e n ie z a g ro ż e n ia iz o la t o r ó w lin io w y c h na teren a ch o s iln y m z a n ie c z y s z c z e n iu r.tm o sfery . W ro z p ra w ie [28] dokonano p ierw szych prób szacunkowych o b lic z e ń n iezaw odnościow ych o ra z zastosow a

nia u zasadnień tech n iczn o -ek o n o m iczn ych do oceny i doboru iz o la t o r ó w w l i n ia ch 110-220 kV na Górnym Ś lą sk u . Oceną n ieza w o d n o ści zab ru d zen iow ej i z o l a c j i zajmował s i ę ró w n ie ż a u to r podczas s ta żu naukowego w ośrodku badaw

czym e n e r g e t y k i fr a n c u s k ie j (E dP) w Clam art pod Paryżem [30 do 3 3 ]. Wy

n ik i badań wykonanych we F r a n c j i , a n a s tę p n ie w k ra ju - p rzy w sp ó łp ra cy z Biurem Badań i Studiów ZE G liw ic e - z o s t a ł y w yk orzystan e w ro z p ra w ie [36], wydanej w 1977 roku . D a ls ze p ra ce o p u b lik o w a ł 8 U t o r w o s ta tn im o k r e s ie w krajow ych i z a g ra n ic zn y c h czasopism ach naukow o-tech n iczn ych [37 do 4 5 ].

M o n o g ra fic zn e j] opracow anie sta n o w i próbę p rz e d s ta w ie n ia k o n c e p c ji prak

t y c z n e j oceny n ieza w o d n o ści i z o l a c j i l i n i i n a p o w ietrzn ych w ysok iego n a p ię

c ia na te re n a c h przem ysłow ych w szerok im u ję c iu techniczno-ekonom icznym (p r z y u w zg lę d n ie n iu k osztów zw iązanych z zakupem, e k s p lo a ta c ją i zawod

n o ś c ią i z o l a t o r ó w ) . Celem p ra c y j e s t zaproponow anie metod i m o d eli o b l i czen iow ych - p o zw a la ją c y c h na ocenę n ieza w o d n o ści i z o l a c j i , te c h n ic z n o - ekonomicznych skutków o d d zia ły w a n ia różn orod n ych n arażeń e le k tr y c z n y c h i środowiskowych w w ie lo le t n im o k r e s ie e k s p lo a t a c ji o ra z o k r e ś le n ie wymier

nych i u zasadnionych wymagań niezaw odn ościow ych d la iz o la t o r ó w w r z e c z y w is ty c h warunkach zabrudzeniow ych. Do rozważań wybrano za g a d n ien ia n ie d o s t a t e c z n ie dotąd opracowane, a p o s ia d a ją c e p ra k ty c zn e zn a c ze n ie d la prac p ro jek to w ych i e k s p lo a ta c y jn y c h - z m ie rz a ją c y c h do d a ls z e g o uzasadnionego zw ię k s ze n ia n ieza w o d n o ści i z o l a c j i n a p o w ie tr z n e j. Proponowane metody o b l i czen iow e w y n ik a ją z a n a liz modelowych r z e c z y w is ty c h warunków pracy i wy

tr z y m a ło ś c i układów iz o la c y jn y c h o r a z z wybranych badań terenow ych i l a b o r a to r y jn y c h , a ta k ż e z wykonanych p r z e z au tora s ta ty s ty c z n y c h a n a liz za k łó ceń w l i n i a c h n a p o w ietrzn ych w południowym m a k ro re g io n ie przemysłowym (Z a k ła d y E n e rg e ty c zn e ^Okręgu P o łu d n io w e g o ).

Wydaje s i ę , ż e spośród rozp atryw an ych zagad n ień na p o d k re ś le n ie z a s łu g u ją !

- próba modelowego u ję c ia w y trz y m a ło ś c i i n ieza w od n ości układów i z o l a c y j nych d la r z e c z y w is ty c h narażeń e le k tr y c z n y c h i środowiskowych,

- metoda o b lic z a n ia zaw odności i z o l a c j i l i n i i , p rzy u w zględ n ien iu lo s o w e j zm ien n ości n arażeń środow iskow ych,

- p ro p o z y c je m o d eli m atem atycznych, u m o żliw ia ją c y c h w y k o rzy s ta n ie wyników badań iz o la t o r ó w do o b lic z e ń n iezaw odnościow ych,

- a n a liz a wpływu k s z t a łt u i p o ło ż e n ia iz o la t o r ó w na ic h niezawodność z a - brudzeniow ą,

- zastosow a n ie elem entów t e o r i i odnowy do u s ta la n ia c z ę s t o ś c i c z y s z c z e n ia i z o la t o r ó w w s z c z e g ó ln ie trudnych warunkach środowiskowych,

(10)

- 10 -

- a n a liz a kosztów inwestycyjnych, eksploatacyjnych i zawodności i z o l a c j i krajowych l i n i i 1 1 0 - 2 2 0 k? na terenach przemysłowych,

- metoda wyznaczania dopuszczalnej zawodności i uzasadnionej wytrzymałoś

c i zabrudzeniowej izo la to ró w ,

- próba oparcia doboru iz o la to ró w do warunków z« brudzeni owych na p r z e - siankach, technicsno—ekonomiexnycłu

^ Zakres opracowanie obejmuje l i n i e o n a p ięciu znamionowym od 110 do 400 k7, zn a jd u ją ce s i ę na terenach o niepomijalcyin zanieczyszczeniu atmosfery, niezawodnościowe modele o b lic z e n io w e i praktyczne rozw ażania te c h n ic z n o - ekonomiczne d o ty c z ę l i n i i 110-220 kV, ze w zględu na brak danych d la l i n i i 400 kV - n ie wprowadzanych na o gó ł w g łą b a g lo m e r a c ji i n ie z a s ila ją c y c h D ezposrednio od b iorców . S z c ze g ó ln ą uwagę zwrócono na łańcuchy iz o la t o r ó w w warunkach za brudzeni owych i zw iązane z n im i od stęp y p o w ietrzn e (b e z uw

z g lę d n ia n ia wychyleń łańcuchów i przewodów pod wpływem w ia t r u ). W yniki po

miarowe i ek a p lo a ta c y jn e d o ty c zą iz o la t o r ó w długopniowych i kołpakowych g ó w n ie z m ateriałów ceram icznych. Zakrea rozpraw y n ie obejm uje zagadnień, związanych z mechanizmami wyładowań i zjaw iskam i a te rze n io ^ y m i o ra z me

chanicznym i w łasnościam i iz o la t o r ó w i w y p a ro w a n ie * o sp rzętu łu kochronne- g o.

(11)

NA TERENACH PRZEMYSŁOWYCH

2 * 1* I g ^ S P J g l i n i i n a p ow ietrzn ych na te re n a c h przem ysłowych

I z o l a c j a l i n i i n a p o w ie tr z n e j, s k ła d a ją c a s i ę z łańcuchów iz o la t o r ó w i odstępów p o w ie trzn y c h , j e s t obiektem p o z o r n ie nieskomplikowanym pod w z g lę dem w ła s n o ś c i e le k tr y c z n y c h (n i e r o z p a t r u je s i ę w ła s n o ś c i mechanicznych oraz o d p o rn o ś c i ns łu k e le k t r y c z n y i z o la t o r ó w i o a p r z ę tu ). Stanow i p r z y kład samor eg en er u j ąc e j s i ę i z o l a c j i z e w n ę trzn e j [.123, 167 J, tzn . odtw arza

j ą c e j sw oje w ła s n o ś c i po przeskokach ( z w yjątk iem elementów uszkodzonych t e r m ic z n ie , m echanicznie i p r z e b it y c h iz o la t o r ó w k ołpakow ych ). W r z e c z y w i

s t o ś c i , z powodu zró żn ico w a n ia u k s z ta łto w a n ia i d łu g o ś c i odstępów o ra z stosow an ia ro z m a ity c h ro d za jó w łańcuchów i typów iz o la t o r ó w , j e s t ona zbiorem _ układów n ie je d n o ro d n y c h . N a jw a ż n ie js z e r o d z a je układów i z o l a c y j nych, spotykanych w lin i a c h w yso k iego n a p ię c ia na teren a ch przem ysłowych, zesta w io n o na r y s . 1.

Przewód -konstrukcja

wsporcza (a , ) Przew ód -poprzecznik

(c Q Przew ód -ziem ia (a<j) Przewód roboczy -przewód (am) Przewód roboczy

linka odgro - mowa (a L)

y r

^777/ 77///

O d s tę p y p o w ietrzn e ( a )

LINIOWE UKŁADY IZ0LACY3NE

9

Przelotowe pionowe ŁP E(p) 5 Przelotow e

ukośne /

ŁPV, ŁPX e

\ (v ) V

\ ( ) A

Przelotow e ^a

gwiazdowe ŁPY

(y)

Odciągowe ŁO

(O) Łańcuchy izo la to ró w ( i )

Rys. 1. Z e s ta w ie n ie n ie k tó r y c h ro d za jó w układów iz o la c y jn y c h w u n ia c h w ysok iego n a p ię c ia na teren a ch przem ysłowych

(12)

- 12 -

Pod względem wytrzym ałościowym i niezawodnościowym, n a jw ię k s z e zn acze

n ie p raktyczn e m a j« układy w sp ółp ra cu ją ce na k o n stru k cjach w s p o r c z y c h ,t j.

łańcuchy iz o la t o r ó w oraz od stęp y p o w ie trzn e m iędzy przewodami roboczym i a słupem. Wymiary układów są od s ie b ie u z a le ż n io n e i w y n ik a ją z wymagań tech n iczn ych , związanych z w y trzy m a ło ś c ią p rzy n arażen iach e le k tr y c z n y c h i środowiskowych w c z a s ie e k s p lo a t a c ji; w p ra k tyce dąży s i ę do ic h zm n ie j

szen ia i n a jle p s z e g o w yk orzysta n ia w ła s n o ś c i iz o la c y jn y c h [6 4, 84, 142].

Z łańcuchami iz o la t o r ó w związane s ą b ezp ośred n io odstępy p o w ie tr z n e : p r z e wód - k on stru k cja wsporcza ag oraz p rzew ó d -p o p rzeczn ik aw (r y s . 1 ). Wy

m iary tych odstępów w yn ik ają na o g ó ł z d łu g o ś c i łańcuchów iz o la t o r ó w - s z c z e g ó ln ie w warunkach zw ięk szo n ej u pływ ności p o w ie rzc h n io w e j. Łańcuchy wykazują z k o l e i zróżnicow aną w ytrzym ałość i niezawodność,m . in . ze w z g lę du na s p e c y fik ę za w ie s ze n ia iz o la t o r ó w ( r o z d z i a ł 3 . 3 ). Na teren a ch p r z e mysłowych spotyka s i ę bowiem układy s p e c ja ln e ukośne ŁPV (odw rócone w za w ie s ze n iu p rzelotow o-od ciągow ym ) i gwiazdowe ŁPJT - op rócz stosowanych pow

szech n ie łańcuchów p rz e lo to w y c h pionowych ŁP i odciągow ych ŁO.

Pod względem elek tryczn ym , i z o l a c j a l i n i i n a p o w ie trzn e j stan ow i z b ió r w spółpracu jących z sobą elementów ró w n o le g ły c h o n iejed n a k ow ej na o g ó ł w y trzy m a ło ści względem z i e m . P rzyk ła d i z o l a c j i doziem nej odcinka l i n i i ,

s k ła d a ją c e j s i ę z ła ń cu chów p rz e lo to w y c h i od

ciągow ych o ra z c z te r e c h rod za jów odstępów po

w ie trz n y c h , pokazano na r y s . 2 . W r z e c z y w is t o ś c i, iz o l a c j a j e s t obiektem zna

c z n ie b a r d z ie j złożonym , j e ś l i u w zględ n ić ro z m a ite r o d z a je słupów i wynika

ł a . 2 . Przyk ład i z o l a c j i doziem nej odcinka J^cą s t ^d ró żn ą k o n fig u - l i n i i n a p o w ie trzn e j r a c j ę układów i z o l a c y j

nych, łańcuchy s p e c ja ln e oraz p o w ietrzn e od stęp y m ię d z y f azowe.

W z a k r e s ie wykonywanej a n a liz y , uzasadnione w ydaje s i ę p o m in ię c ie w d a lszy ch rozw ażan iach odstępów p o w ietrzn y ch n ie zw iązanych b ezp o ś re d n io z łańcuchami iz o la t o r ó w - decydującym i na o g ó ł o e le k tr y c z n y c h w ła sn o ścia ch i z o l a c j i w warunkach z a n ie c z y s z c z e ń przem ysłowych ( r o z d z i a ł 2 .3 ) .P o m in ię

c ie odstępów m iędzyfazow ych oraz odstępów przewód rob oczy-przew ód o d g ro mowy i przewód r o b o c z y -z ie m ia pozwala na znaczne u p ro s z c z e n ie o b lic z e ń nie

zawodnościowych. N ie do p o m in ięcia j e s t n atom iast n iejed n o ro d n o ść z b io ru łańcuchów (p r z e lo to w e pionowe, od ciągow e, układy s p e c ja ln e ) o ra z z r ó ż n i

cowanie narażeń środowiskowych (p rz y n a le ż n o ś ć odcinków l i n i i do umownych s t r e f za brudzeni ow ych). P rzy ta k ic h z a ło ż e n ia c h , a n a liz ę zawodności z a - brudzeniow ej i z o l a c j i u ła t w ia ją u proszczone modele o b lic z e n io w e . Z astęp u -

(13)

ją c i z o l a c j e l i n i i modelem o b liczen io w y m , n a le ż y u w zg lęd n ić j e j s p e c y fik ę na rozpatrywanym t e r e n ie o r a z lic z n o ś ć różn ych ro d za jó w łańcuchów i d łu g o ś c i odcinków l i n i i w k o le jn y c h s t r e f a c h za brud zeniow ych. P rzy k ła d y t a kich m o d e li, zaproponowanych p r z e z a u tora w p ra cy [4 4 ] i w yk orzystan ych w r o z d z ia le 3 .5 , z n a jd u ją s i ę w z a ł . 1. W konkretnych przypadkach p r a k ty c z nych mogą być one zróżn icow an e - z a le ż n ie od l i c z n o ś c i stosowanych r o d z a jów łańcuchów o ra z od warunków środow iskow ych w zdłuż t r a s y l i n i i , k tó ra n ie musi np. p r z e b ie g a ć p r z e z w s z y s tk ie s t r e f y zabru dzen iow e.

Proponowane u j ę c i e modelowe - p rzy d a tn e w o b lic z e n ia c h n ieza w o d n o ścio wych - j e s t u p ro szczo n e, g d y ż w t e j samej l i n i i s t o s u je s i ę c z ę s t o ró żn e iz o l a t o r y . Bo połowy l a t 70 próbowano u je d n o l i c i ć i z o l a c j ę p op rzez pow

szechne wprowadzenie do e k s p lo a t a c ji m o ż liw ie m ałej l i c z b y typów i z o l a t o rów długopniow ych i konsekwentną e lim in a c ję iz o la t o r ó w kołpakowych. Wsku

tek dużego n ied ob oru ta k ic h k o n s t r u k c ji, obecna s y tu a c ja n adal n ie j e s t za d o w a la ją ca , ponieważ z a c z ę to ponownie stosow ać różn orod n e typ y i z o l a t o rów (w tym ró w n ie ż kołpakowe s z k la n e ). W a rto ś c i parametrów i w s p ó łc z y n n i

ków k o n stru k cyjn ych n ie k tó r y c h typowych iz o la t o r ó w długopniow ych i k o łp a kowych ze s ta w io n o w ta b . 1. W l i n i a c h 110-220 kV stosowane s ą n a jc z ę ś c ie j i z o l a t o r y długopniow e krajow e (ty p u LP 75/17) lu b z k ra jów RWPG(typu VKLF 75/16 i VKLS 75 /2 1 ), a na zn a c zn ie n arażonych odcinkach l i n i i 400 kV rów

n ie ż z k ra jó w EWG (np. i z o l a t o r y z f ir m Horden i RWI).Ua te re n a c h o m n ie j

szym z a n ie c z y s z c z e n iu , w l i n i a c h 2 20 i 400 kV, wprowadza s i ę z k o n ie c z n o ś c i i z o l a t o r y kołpakowe s zk la n e (im portowane z k ra jó w RWPG).

Ze w zględu na dużą różn orod n ość is t n i e j ą c y c h ob ecn ie k o n s tr u k c ji i z o la to ró w lin io w y c h , o gra n ic zo n o s i ę do p rze d s ta w ie n ia je d y n ie n ie k tó r y c h ro zw ią za ń . P r z e g lą d n a jw a ż n ie js z y c h typów iz o la t o r ó w , w tym ró w n ie ż sp e

c ja ln y c h p rzeciw zab ru d zeniow ych z k lo sza m i s p ir a ln y m i i schodkowymi, zna

le ź ć można w p racach [ 126] i [1 3 2 ]. Badania ek sp erym en taln e, m ające na celu dobór odpow iedn ich k s z ta łtó w iz o la t o r ó w do warunków zabrudzeniow ych, przeprowadzane s ą n adal w w ie lu k ra ja c h . J e d n o c ze ś n ie , w ramach IEC, p r o wadzi s i ę p race n o rm a liz a c y jn e nad s ta n d a r y z a c ją za sa d n iczy ch wymiarów i - z o la to ró w długopniow ych i kołpakowych.

Przykładem r o z w ią z a n ia o w ła ś c iw ie zaprojektowanym k s z t a ł c i e j e s t i z o la t o r typu LP 75/17 wg PH-71/E-91056, skonstruowany w P o lit e c h n ic e Ś lą s k ie j w 1966 roku. Z badań teren ow ych , dośw iadczeń e k s p lo a ta c y jn y c h w ZE G liw ic e [8 9 ] i prób la b o r a to r y jn y c h [ 140] w ynika, że i z o l a t o r ten s p e łn ia swoje zadania nawet w warunkach umiarkowanych zabrudzeń. Pomimo m n ie js z e j d r o g i upływu i d łu g o ś c i k o n s tru k c y jn e j , j e s t on p r a k ty c z n ie równoważny wy

trzym a ło ścio w o p ra w ie dw ukrotnie droższemu i z o l a t o r o w i VKLF 75/16; ( z a ł . 2, ry s . 1 —Z • 2 ) . Jednym z ciekaw ych i udanych rozw ią za ń s p e c ja ln y c h j e s t np.

zach o d n io n iem ieck i i z o l a t o r długopniow y z kloszam i o p rzem ien n ie dwóch różnych ś re d n ic a c h ( r y s . 3 ). Jak w yk a za ły badania e k s p lo a ta c y jn e , te r e n o we i la b o r a t o r y jn e , ma on k o rz y s tn e w ła s n o ś c i p ow ierzchniow e w v.'arunkach s iln y c h zabrudzeń przem ysłowych [5 8 ]. Wynika t o je d n o c z e ś n ie z du żej d r o -

(14)

Tabela i

(15)

I

<70' 190

rre. g i upływu i zastosow an ia w ie lu c ie n k ic h i g łs d k ic h li I i k lo s z y , oo powoduje w ie lo k r o tn y p o d z ia ł w ędru jących ł u - p ? * j t f e T podłu żn ych , o g ra n ic z a prądy upływu i u tru dnia pow

s t a n ie przeskoku ze brud ż e n i owego.

W p ra cy n ie r o z p a t r u je s i ę iz o la t o r ó w z h y d ro fo b o wych tworzyw s y n te ty c z n y c h , k t ó r e - ja k d o tą d -n ie zna j - /j g \ d u ją zastosow an ia w k rajow ych l i n i a c h w ysok iego n a p ię

c i a . Za g r a n ic ą , o g ra n ic zo n y zak res stosow an ia ma

t e r ia ł ó w s y n te ty c z n y c h spowodowany b y ł ic h małą odpor

n o ś c ią na n a ra że n ia środowiskowe i wyładowania p o w ie rz

chniow a, a l e zauważalny j e s t wyraźny postęp w t e j d z i e d z i n i e . S z c z e g ó ln ie dobre r e z u l t a t y u zy sk u je s i ę w przypadku n ie k tó r y c h odmian e la s ty c z n y c h s ilik o n ó w ; wy

k o r z y s t u ją c dużą w ytrzym ałość mechaniczną włókna s z k la nego można skonstruować i z o l a t o r y p rętow e a nawet po

p r z e c z k i iz o la c y jn e [12, 13, 137, 140, 1 4 6 ]. R ozw iąza

n ia t a k ie aą s z c z e g ó ln ie p rzyd a tn e d la l i n i i najw yż

s zych n a p ię ć , ze w zględ u na znaczne k o r z y ś c i konstru k

c y jn e , wymiarowe i e k s p lo a ta c y jn e . Do n a jw a ż n ie js z y c h z a l e t t a k ic h iz o la t o r ó w n a leżą s b ard zo duża wytrzyma

ł o ś ć m echaniczna, mała masa, duża swoboda k s z ta łto w a n ia p o w ie r z c h n i, hydrofobow e w ła s n o ś c i tw orzyw , duża d łu g o ść montażowa o gn iw , odporność na d z ia ła n ie łuku e le k tr y c z n e g o [ i 0 8 ]. .O becnie opracowywane są z a le c e n ia IEC, d o ty c z ą c e metod badań iz o la t o r ó w z tw orzyw s y n te ty c zn y c h [6 9] .

Ha te re n a c h o bardzo s iln y m z a n ie c z y s z c z e n iu atm os

f e r y m ożliw e j e s t ró w n ie ż stosow a n ie iz o la t o r ó w ze szkliw em p ó łp rzew o d zą - cym - w c e lu podw yższen ia n a p ię c ia przeskoku za b ru d zen iow ego, opanowania za k łó ceń r a d io e le k t r y c z n y c h , zm n ie js z e n ia d łu g o ś c i łańcuchów, e li m i n a c j i d r o g ic h i niewygodnych układów s p e c ja ln y c h [ 141 ] . Problem y zw iązan e z za pewnieniem d o s ta te c z n e j t r w a ło ś c i i o d p orn ośęi s z k liw na wyładowania po

w ierzch n io w e n ie z o s t a ł y j e s z c z e c a łk o w ic ie r o z w ią z a n e , a l e zastosow a n ie tlen k ó w tytan u i antymonu z n a c zn ie z w ię k s z y ło s t a b iln o ś ć ic h w ła s n o ś c i [2 7 , 88, 96, 119, 1 3 1 ].

Wymienione za g a d n ien ia te c h n o lo g ic z n o -k o n s tru k c y jn e w y k ra c za ją poza za k res p ra c y . Wydaje s i ę jed n a k , ż e będą one a k tu a ln e w k ra ju ju ż w n ie d łu gim c z a s i e , k ie d y s p e łn ie n ie n a r a s ta ją c y c h wymagań iz o la c y jn y c h n ie bę

d z ie m ożliw e je d y n ie na d rodze u le p s z a n ia is t n ie ją c y c h ro z w ią z a ń , l e c z b ę d z ie wymagało b a r d z ie j ra d yk a ln ych zmian k o n c e p c ji k on stru k cyjn ych i te c h n o lo g ic z n y c h [6 5 , 105, 1 4 0 ].

Rys. 3 . I z o l a t o r długopniow y spe

c ja ln y typu VKX 75/18 + 18 (RFN) z k lo sza m i o ś red n ica ch p r z e miennych i d ro

dze upływu a^ » 4250 mm [58]

(16)

- 16 -

2 .2 . N arażenia 1 warunki e k s p lo a ta c y jn e

I z o l a c j a l i n i i napow ietrzn ych na teren a ch przem ysłowych podlega r ó ż n o rodnym oddziaływ aniom w p o s t a c i losow ych narażeń e le k tr y c z n y c h , środ ow i

skowych i mechanicznych (,p om in ięto te rm iczn y wpływ łuku e le k t r y c z n e g o ) o - r a z poddawana j e s t zabiegom ek sp loatacyjn ym . Na r y s . 4 ogra n iczo n o s i ę do z e s ta w ie n ia n a jw a ż n ie js z y c h z n ic h ; param etry c h a ra k te ry zu ją c e w ła s n o ś c i e le k tr y c z n e układów iz o la c y jn y c h , będących pod wpływem ty c h narażeń, omó

wione są w r o z d z ia le 2 .3 .

W u p roszczon ej a n a l i z i e , n a ra żen ia w ystęp u ją ce na odcinku l i n i i w n i e w ielk im p r z e d z ia le czasu można ro zp a tryw a ć ja k o u o gó ln io n y w ielow ym iarow y wektor losow y to o składowych zesta w ion ych na r y s . 4(w r z e c z y w is t o ś c i j e s t to skomplikowana, wielowymiarowa fu n k cja lo s o w a ). N arażen ia e le k t r y c z n e , będące b ezp ośred n ią p rzyczyn ą przeskoków w c z a s ie e k s p lo a t a c ji, spowodo

wane są trw a le przyłożonym przemiennym n ap ięciem roboczym ( e^) oraz k r ó t  kotrw ałym i p r z e p ię c ia m i! dorywczymi wolnozmiennymi (e ^ ) .łą c z e n io w y m ifE j) i piorunowymi (£ u) . N a p ię c ie ro b o cze l i n i i j e s t t y lk o w p r z y b liż e n iu war

t o ś c ią s t a ł ą . W r z e c z y w is t o ś c i, z a le ż y ono m .in . od p o ło ż e n ia ro zp a try w a nego punktu względem węzłów w ytw órczych i r o z d z ie lc z y c h o ra z od dobowych i sezonowych zmian o b c ią ż e n ia . Wahania t e n ie są jednak duże i zgod n ie z postanow ieniam i IEC [167, 168], doziemne n a p ię c ie ro b o cze można traktow ać jako w ie lk o ś ć d e te rm in is ty c z n ą o w a r to ś c i o d p o w iad ającej najwyższemu na

p ię c iu dopuszczalnemu U^/ \fj. Dla l i n i i 110, 220 i 400 kV w a r to ś c i sku

teczn e m iędzyfazow ego n a p ię c ia d op u szczaln ego Um wynoszą odpow iednio 123, 2-15 i 420 kV [1 6 0] . W artość p r z e p ię ć , będących zmiennymi losow ym i, wyra

żane są n a jc z ę ś c ie j w jed n ostk a ch w zględnych (p .u . ) , t j . w o d n ie s ie n iu do w a rto ś c i s z c z y to w e j n ajw yższego doziemnego n a p ię c ia ro b o c ze g o ^2~ U / ^3 (k r o tn o ś c i p r z e p ię ć doziemnych i m ię d zy fa zo w y c h ).

P r z e p ię c ia dorywcze wolnozmienne mają p o s ta ć s ła b o tłum ionych o s c y la c j i o c z a s ie trw ania dochodzącym do ok. 1 s. P o w sta ją m .in . wskutek nag- iy c h zmian o b c ią ż e n ia i zwarć doziemnych o ra z zja w is k rezonansowych i f e r - rorezonansowychj p o d z ia ł, param etry i ś ro d k i o g ra n ic z a n ia ty c h p r z e p ię ć omówione są w pracy [49] . Dla s i e c i o n a p ię c iu 110-400 kV ze s k u te c z n ie uziemionym punktem zerowym, dorywcze p r z e p ię c ia doziemne o c z ę s t o t l i w o ś c i z b liż o n e j do 50 Hz n ie p r z e k r a c z a ją na o g ó ł 1,5 p .u . [4 9 , 101, 137, 1 6 7].

P r z e p ię c ia łą czen io w e mają n a jc z ę ś c ie j p ostać s i l n i e tłum ionych i szybkozmiennych o s c y l a c j i o c z a s ie trw ania rzędu ms, wywołanych ł ą c z e niam i operacyjnym i (w c z a s ie norm alnej p racy układu) lub zakłóceniow ym i

(podczas l i k w i d a c j i z w a rć ). W a rto ści ty c h p r z e p ię ć - mających ch a ra k ter typowo s to ch a sty czn y - z a le ż ą od schematu, parametrów i sto p n ia o b c ią ż e nia s i e c i oraz w ła sn o ści w yłączn ik ów } n a jw ięk sze p r z e p ię c ia p ow stają p rzy o p era cja ch łą czen io w ych w li n i a c h n ie o b cią żo n y ch [2 0, 63, 1$9] . 2 punktu w idzen ia z a g ro ż e n ia e k s p lo a ta c y jn e g o , są one s z c z e g ó ln ie i s t o t n e dla i z o -

(17)

CO NARAŻENIA “ 1 1

3 ZABIEC

EKSPL jl

DATACYtJNE

e

E le k tr y c z n e

£ r Napięcie robocze 50 Ha

£w

Przepięcia dorywa*

wolnozmienne

6

^* ^PrzcpięciaŁączeniowe

&u Przepięcia piorunowe

Ś r o d o w is k o w e

Zanieczyszczenia a tm o s fe ry

Mg I a , mżawka, topnieją śnieg, rosa. wilgoć Wiatr .temperatura

ciśnienie

Deszcz •-

+ .

Promieniowanie słoneczne Wahania temperatury

' > 1

i Ł 1 Mechaniczne I

L _ J T '

I

F I Obciążenia statyczn?

^ kciężar w ła sn y tańcu-]

| chów i przewodów, j I ( r ia d q £ przewodów i t p j

| Obciążenie dynamiczny I (obciążeni? wiatrowe, I

drgania

a I I.O U C1U

sadi , a |

_j _przewodów_i"t£_)____|

I

Okresów izolatoró

czyszczenie łt

Pomiar rozkładu napięcia i wymiana izolatorów

\

Nakładanie powłok hydrofobowych

Z e s ta w ie n ie o d d ziaływ ań d la i z o l a c j i l i n i i n ap ow ietrzn ych na teren a ch przem ysłowych

(18)

- 18 -

l a c j i l i n i i p rzesyłow ych o n a p ię c iu 400 kV i wyższy*.. S ta ty s ty c z n e (98 procen tow e) doziemne p r z e p ię c ia łą c ze n io w e w s ie c ia c h 110-400 kV n ie p r z e k r a c z a j na o g ó ł w a r to ś c i 2 , 1 p .u . (w y łą c z n ik i z re z y s to ra m i tłu m iącym i) lub 2 ,3 p .u . (w y łą c z n ik i Bez r e z y s t o r ó w ). S ta ty s ty c z n e p r z e p ię c ia m ięd zy- fazow e s ą w ięk sze od doziem nych ok. 1 ,5 - k r o t n ie (n ie p rz e k r a c z a ją 3 ' 3 P . u . ) , ponieważ składowe na s ą s ie d n ic h fa z a c h r ó ż n ią s i ę zw ykle b iegu n o

w ością i o s ią g a ją w a r to ś c i s zczy to w e p r a k ty c z n ie w tym samym p r z e d z i a ł ,

czasu t24, 48, 50, 1 6 9] . p r z e d z ia le

P r z e p ię c ia piorunowe, spowodowane wyładowaniami a tm osferyczn ym i, mogą osią g a ć w a r to ś c i dochodzące w m iejscu u d erzen ia do k ilk u MV, a l e cza s ich

bT ° (Ó° k ilk u d z ie s ię c iu ^ s ) , p r z e p i c i a m i ę d z y ^

■owe n ie są w ięk sze od doziem nych. M ają one c h a ra k te r s to c h a s ty c zn y i po- nny byc uw zględniane p r z y wymiarowaniu układów iz o la c y jn y c h [ 1 8 57 64 p a c h )fdyŻ m° Są ^ PrZeSk° kdW ( - c z ^ g ó l l e M I ł u - 5

Spośród narażeń środowiskowych, wymienionych na r y s . '4, na teren ach przemysłowych n a jw a ż n ie js z e są z a n ie c z y s z c z e n ia w p o w ietrzu ( p y ł y ga2y) le k t r v c " la t r n 1 . ! UCh° W term i0Zny° h ( p r z y w s p ó łu d zia le pola ,1 n i i 1 1 J lle n ia )’ zani e c z y s z c z e n ia te o s a d z a ją s i ę na p o w ie rzc h n i iz o la t o r ó w . W p o łą c z e n iu z m głą, mżawką, top n ieją cym śn iegiem i w ilg o c i ą w p o w ie trzu - są one p rzyczyn ą tzw . n ara żen ia z a b r u d z a n e g o ) .

yiS B »o a n io tw o e l e k t r o l i t ó w o o w s ta is - c T i c h e S c PyłÓW 1 SaZÓW 2 W° dą ° ra2 ic h «W o n n o ś c i do J k -

ohsmioz^ ^ szkliw em iz o la t o r ó w ceram icznych f 127 1321 W a t

• # . a ia iz o la t o r ó w . S to -

Ci i ro z k ła d u " Z a le ^ ° d ™ d » 3u, n a tę ż e n ia , p rzyczep n o ś- i ro zk ła d u z a n ie c z y s z c z e ń na p o w ierzch n i iz o la t o r ó w o ra z od czynników

e zmiany tem peratury p rzy d u żej w ilg o t n o ś c i p o w ie trza [9 1, 127 1 3 2] In ensywny d eszcz i w ia tr są w tym przypadku czynnikam i p wo u a L o b -

7Z Z T ,le isol‘ ,or<- 1 - « ■ - * " -* 1. - £ £ £ ? .

Na , ’ 6 aą on® n i e z b y t gro źn e dla iz o la t o r ó w . Ha podstaw ie w ie lo le t n ic h dośw iadczeń e k s p lo a ta c y jn y c h [ 1 3 2 i h I * ,

zm iennością w c z a s ie s l ® c y k lic z n ą

Z 3 a le ' zn a czen ie posiada zmienność sezonowa, p o -

(19)

wodująca, że p r z e s k o k i na i z o l a t o r a c h w y s tę p u ją n ieró w n o m iern ie i p r a k ty c z n ie t y lk o w n ia k to r y c h o k resach roku (g łó w n ie w m iesią ca ch j e s i e n n o - z i - mowych). Poza tym, i s t n i e j e r ó w n ie ż dobowa zmienność n a ra żeń , związana z występowaniem w pewnych okresach doby ( n a j c z ę ś c i e j . w n ocy i r a n o ) m g ie ł, ro sy i tem p eratu r, u ła tw ia ją c y c h s k r a p la n ie pary wodnej na iz o la t o r a c h . W yniki a n a liz y c z ę s t o ś c i z a k łó c e ń zabru dzeniow ych w l i n i a c h 110-220 kY z terenu ZEOPd op u b lik o w a ł a u to r w p racach [3 6] i [41 ] -

H arażen ia e le k t r y c z n e , w y s tę p u ją c e w warunkach ek sp loa ta cyjn ych ,od w zo->

ro k u je a i ę l a b o r a t o r y jn ie za pomocą n a p ię c ia s in u s o id a ln e g o 50 Hz (n a p ię c ie ro b o c z e i p r z e p ię c ia d o ry w cze) o r a z udarów łą c z e n io w y c h 250/2500fXB i udarów piorunowych 1,2/50 pa p r z y obu b iegu n ow ościach . Sposób i warunki T*rykonywani& prób na sucho i pod deszczem (d la udarów piorunowych t y lk o na sucho) s ą znorm alizow ane {163» 164, 1653- N ara żen ia za brud z e n i owe odtwa

rza n e są w la b o r a t o r ia c h za pomocą n a k ład an ia na i z o l a t o r y s ztu c zn y c h po

włok o r ó ż n e j konduktywności p o w ie r z c h n io w e j; próby w ytrzym a ło ścio w e wy

konuje a i ę p rz y n a p ię c iu przemiennym [1 6 2 ]. N a jw a ż n ie js z e r o d z a je n a p ię ć w ystęp u ją ce w e k s p lo a t a c ji mają w ięc sw oje o d p o w ie d n ik i w p o s t a c i n a p ię ć p r o b ie r c z y c h , a l e dysku syjn y j e s t sposób wykonywania zabrudzeniow ych ba

dań iz o la t o r ó w ( r o z d z i a ł 2 . 3 ) .

N a ra żen ia mechaniczna s ta ty c z n e i dynam iczne - w y n ik a ją z c ię ż a r u w ła snego łańcuchów iz o la t o r ó w i przewodów r o b o c z y c h , p a rc ia w ia t r u , aadssil.

T a b lic a 2

T a b ela 2 Sktcadowe Losowego w ek tora n arażefi elek tryczny ch i środowiskowych d la izolacji liniowej n a te re n a c h przem ysłow ych ( r y s . 4 . )

Uogó wekt U

lniany losowy Narażenia środowiskowe ^

Uwagi or narażeń

► t e »

Narażenie Tabrudientoi«:

^ z

D eszcz Narażenie na sucho

W

t

H

*

-55 0

1

₀

X.

£

Napięcie

robocze £ r U r .t U r,d <A,s Dndeksy

od n oszą się kolejno d o n a ra ż eń elektrycznych i ś r o d o w is kowych

0 &

■5

s

a

Dorywcze wolnozmienne

Svf ^w,z

Łączeniowe

« u Piorunowe

Eu <Ax* <A W uj.

_

(20)

- 20 -

drgań przewodów i t d . Są one z ło ż o n e , trudna do o k r e ś le n ia i w y m g a ją d a l

szych badań} grupa ta wykracza poza zak res p ra cy i n ie j e s t d a le j r o z p a trywany.

Składowe u ogóln ion ego losow ego wektora narażeń! 4t>{£, tT'} s tw a rza ją c y c h ok reślo n e sta n y z a g ro że n ia i z o l a c j i , zesta w io n o w ta b . 2 . Wpływ ty c h na

ra żeń na w ła sn o ści rozpatryw an ych układów n ie j e s t jednakowy. N arażen ia środowiskowe d ecyd u ją n a jc z ę ś c ie j o w y trzy m a ło ś c i p o w ierzch n iow ej i z o l a torów , a le s ą p r a k ty c z n ie do p o m in ięcia d la odstępów p o w ietrzn ych [8 4 , 97, 147, 172]. Do a n a liz y p r z y ję t o w ię c , ż e sta n y z a g ro ż e n ia łańcuchów i z o l a torów wywołane są jednoczesnym oddziaływ aniem narażeń e le k tr y c z n y c h i środowiskowych, natom iast s ta n y za g ro że n ia odstępów p o w ie trzn y c h - t y lk o n arażeniam i e le k try c z n y m i.

Z a b ie g i e k s p lo a ta c y jn e msją na oelu zap ew n ien ie c i ą g ł o ś c i pracy i z o l a c j i l i n i i w zadanych warunkach n a p ięciow ych i środowiskowych. Z a b ie g i t e - p rzed sta w ion e fo r m a ln ie na r y s . 4 ja k o w ielow ym iarow y wektor V - można p o d z i e l i ć na okresowe c z y s z c z e n ie iz o la t o r ó w V ,, pom iar rozk ła d u n a p ię c ia i wymianę uszkodzonych iz o la t o r ó w kołpakowych Vw o r a z nakładan ie na po

w ie rz c h n ie iz o la t o r ó w powłok hydrofobowych V, (wykonywane w wyjątkow ych p rzyp a d k a ch ).

C zy s zc ze n ie iz o la t o r ó w w re jo n a c h s z c z e g ó ln ie trudnych warunków ś ro d o wiskowych wywiera k o rz y s tn y , a le o g ra n iczo n y wpływ na ic h w ła s n o ś c i w d a l

s z e j e k s p lo a t a c ji. Wykonywane j e s t okresowo na zagrożon ych odcinkach i i - ni i (n a jc z ę ś c ie j na w iosnę lu b w l e c i e ) i ma na c e lu u su n ięcia ,trw a łe g o osadu związanego z e szkliw em . Z dośw iadczeń e k s p lo a ta c y jn y c h i pomiarów w n atu raln ych warunkach w ynika, że konduktywności pow ierzch n iow e nowo pow

s ta ją c y c h powłok mogą o s ią g a ć bardzo szybko - nawet po k ilk u ty g o d n ia c h - w a rto ś c i g ra n ic zn e dla danej s t r e f y [8 9 , 90, 9 1 ]. C zy s zc ze n ie związane jest na o g ó ł z wymianą iz o la t o r ó w uznanych za uszkodzone, a l e n ie j e s t to za b ie g masowy, c z ę s t y i znaczący dla du żej l i c z b y łańcuchów w l i n i i . D otyczy to rów n ież wymiany uszkodzonych ogniw , stw ie rd zo n y c h w wyniku okresowych pomiarów ro zk ła d u n a p ię c ia na łańcuchach z iz o la t o r ó w kołpakowych ( l i n i e 220-400 kV w s t r e fa c h n ie w ie lk ic h za b ru d zeń ).

N akładanie past i w a z e lin (pow łok hydrofobow ych ) na p o w ie rzc h n ie i z o la to ró w lin io w y c h w s t r e fa c h n a jw ięk szy ch zabrudzeń n ie ma o b ecn ie w ięk szego zn a czen ia . Są to z a b ie g i lo k a ln e , doraźne i n ie d a ją ce w p ą łn i za

dow alających r e z u lta tó w (wykonywane n ie k ie d y np. w p o b liż u c h ło d n i komi

nowych).

2*3. W ytrzym ałość e le k tr y c z n a układów iz o la c y jn y c h

W ytrzym ałość e le k tr y c z n ą i z o l a c j i c h a ra k te ry z u je s i ę jak o zd o ln o ść do wytrzymywania n a p ię c ia o k re ś lo n e g o k s z t a łt u w u sta lon ych warunkach pracy (p r ó b y ). Ze względu na losow y c h a ra k te r narażeń środowiskowych oraz w ar-

(21)

t o ś o i i czasu trw an ia p r z e p ię ć , w ytrzym ałość łańcuchów iz o la t o r ó w i od

stępów p o w ie trzn y c h j e s t w ła s n o ś c ią s to c h a s ty c zn ą i powinna być wyrażana za pomocą rozk ła d u prawdopodobieństwa n a p ięć przeskoku . M iarą wytrzyma

ł o ś c i są ró w n ież wybrane z krzyw ych ro zk ła d u w a r t o ś c i: ś re d n ie g o (5 0 - p r o - centow ego) n a p ię c ia przeskoku lub s ta ty s ty c z n e g o n a p ię c ia wytrzymywanego (z zadanym prawdopodobieństwem p rz e s k o k u ). Zgodnie z pracami [1 6 7] i [168], prawdopodobieństwo, że s t a t y s t y c z n e n a p ię c ie wytrzymywane o k s z t a ł c i e od

powiadającym p rz e p ię c io m piorunowym lub łączeniow ym n ie sp ow odu je]przeskoku j e s t równe 90% (praw dopodobieństw o przeskoku 10%).

W ytrzym ałość iz o la t o r ó w c z y s ty c h i odstępów p o w ie tr znych sprawdzana je s t l a b o r a t o r y jn ie p r z y podnoszeniu n a p ię c ia o k re ś lo n e g o ro d z a ju a ż do p r z e skoku [163, 164, 165]. W yniki tych prób porównywane są z podanymi w n o r

mie [ i 60] w a rto ścia m i znamionowych n a p ię ć p r o b ie r c z y c h :

- przem iennego (50 Hz) na sucho i pod deszczem ( l i n i e do 110 kV) , - udarowego piorunowego 1,2/50 fJ-s na sucho p rzy obu biegu n ow ościach , - udarowego łą c ze n io w e g o 250/2500 ц s na Sucho i pod deszczem p rzy obu

biegu n ow ościach ( l i n i e pow yżej 110 kV, p rz y czym d la l i n i i 220 kV do

puszcza s i ę stosow an ie n a p ię c ia p r o b ie r c z e g o p rzem ien n eg o ).

W ytrzym ałość zabrudzeniowa iz o la t o r ó w wyznaczana j e s t w s p e c j a l i s t y c z nych la b o r a t o r ia c h p r z y n a p ię c iu przemiennym; w a r to ś c i n a p ię c ia p r o b ie r czego w zadanych warunkach próby n ie s ą o k re ś lo n e . Badane i z o l a t o r y pokry

wane są sztucznym i powłokami c ią g ły m i; sposób wykonywania ty c h prób j e s t w P o ls c e znorm alizow any [1 6 2 ]. N arażen ia zabrudzeniow e ] pochodzenia p r z e mysłowego za le c a s i ę odwzorowywać za pomocą s t a ł e j lu b p ó łp ły n n e j p ow ło

k i , n atom iast n a ra że n ia na te re n a c h nadmorskich - za pomocą s ło n e j m gły.

K on ieczn e j e s t sto so w a n ie tra n sfo rm a to ró w p r o b ie r c z y c h o d o s t a t e c z n ie du

żym p r ą d z ie zwarciowym [1 6 2] , wyposażonych w odpow iednie u kłady z a s i l a j ą c e , r e g u la c y jn e i z a b e z p ie c z a ją c e . IJa p od sta w ie wyników prób wyznacza s i ę c h a r a k te r y s ty k i zabru dzeniow e, t j . z a le ż n o ś c i m iędzy n ap ięciem przeskoku (wytrzymywanym) a konduktywnością pow ierzch n iow ą powłoku lub - w p rzyp ad ku metody mgły s o ln e j - s tę że n ie m s o la n k i ( z a ł . 2, r y s . 1-Z. 2 ) . W k ra ju wykonuje s i ę o b ecn ie badania g łó w n ie metodą p ow łok i p ó łp ły n n e j - c e c h u ją cą s i ę p r o s tą p roced u rą, k ró tk im czasem próby i n ie wymagającą k o szto w nych urządzeń o ra z w ie lo k r o tn e g o n akład an ia powłok (P o lit e c h n ik a W rocław

ska, I n s t y t u t E n e r g e t y k i). W porównaniu z t r u d n ie js z ą metodą p ow łok i s t a ł e j , - d a je ona w ię k s ze r o z r z u t y wyników p r z y próbach w ie lo k ro tn y c h (d o 10%) i pow tarzanych w różn ych la b o r a t o r ia c h (do ok. 30%) - p rzy w ą tp liw e j od

tw a r z a ln o ś c i n arażeń r z e c z y w is t y c h [1 6, 58, 71, 102].

Podstawową z a le t ą badań la b o r a to r y jn y c h j e s t m ożliw ość: uzyskania wy

ników w stosunkowo k rótk im c z a s i e , w ie lo k r o tn e g o pow tarzan ia prób d la r o z m aitych w a r to ś c i parametrów p o w ło k i i oszacowania ro z r z u tu n a p ięć p r z e skoku. Pomimo w ie lu d łu g o trw a ły c h prac w t e j d z i e d z i n i e , stosowane ob ec

n ie metody badań są n adal n ie w y s t a r c z a ją c e . Wymagają u d o sk o n a len ia yu p ro sz-

(22)

- 22 -

kV

■1500

io o o

soo

czem a i u je d n o lic e n ia - w c e lu d a ls z e j poprawy o d tw a rz a ln o ś c i narażeń r z e c z y w is ty c h i p o w ta rz a ln o ś c i wyników [8 2 , 1 0 2, 1i6, 1 3 7, 1 3 8, 1 5 2 ].Trwa

ją poszukiw anie p rak tyczn ego i uzasadnionego f i z y k a l n i e m iernika sto p n ia n arażen ia za brudzeni owego iz o la t o r ó w - wspólnego d la różn ych metod la b o r a to r y jn y c h . Dobre w y n ik i w tym z a k r e s ie u zysk u je s i ę za g r a n ic ą na pod

sta w ie pomiarów n a p ięć przeskoku o ra z w a rto ś c i szczytow ych prądu upływu w p o ło k r e s ie poprzedzającym przeskok zabrudzeniow y ( z a ł . 2 , r y s . 2 i 3 -Z .2 ).

Uważa s i ę , że prąd upływu - p rzy zadanym n a p ię c iu - może s ta n o w ić n ie z a le ż n e k ryteriu m oceny n a ra żen ia i w y trzy m a ło ś c i zabrudzeniow ej iz o la t o r ó w ponieważ n ie z a le ż y od sposobu wykonywania próby, a je d y n ie od d r o r i u- Pływu i z o l a t o r a , j e ś l i żaden j e j odcinek n ie j e s t zw ieran y p r z e z w yłado

wania m iędzy k lo sza m i [1 4, 15, 149]. W ta k ic h badaniach la b o r a to r y jn y c h i terenow ych, -wymagających dobrego w yposażenia s p e c ja lis t y c z n e g o i automa

ty c z n e j ap a ra tu ry r e j e s t r u j ą c e j , b r a ł u d z ia ł ró w n ie ż au tor - podczas s t a żu naukowego w Clamart [32J,

Mechanizmy wyładowań i przeskoków w d łu g ic h o d s tę pach p o w ietrzn y ch n ie aą j » 3 z o z e c a łk o w ic ie poznanej w yn ik i badań w t e j d z i e d z i n ie można z n a le ź ć m. in . w pracach (1, 3, 4 7, 6 2, 84,97, 111, 147, 151, 171]. P rzy o - b lic z a n iu n a p ięć przeskoku d la iz o la c y jn y c h odstępów p o w ietrzn ych w l i n i a c h wy

s o k ie g o n a p ię c ia można po

słu ż y ć w ię wzorami em p irycz

nymi ( z a ł . 3 i 4) . W a rto ści ty c h n a p ię ć z a le ż ą od. r o d za ju n a ra żen ia e l e k t r y c z nego oraz geom etrycznego u k szta łto w a n ia układu ( r o d za ju , wymiarów, odstępu m iędzy e le k tr o d a m i). Wpływ warunków o to c z e n ia ( c i ś n i e n ia , tempera tu r y , w ilg o tn o ś c i , w ia tr u , i t d . ) może być

| I • Ae

1 uu-y «Krajne

Okno &kupa(k**= i,Z ) \ / * *

... I _____i______/ •

^MO=a922rt50kt+38q;aw /r

r ~ ---

s ź ' ---------------\L Wyniki po

* fazy sk**ę

0 okno sku

marów 5jo łjne f

pa /

2

}

r * * v 4 V t t S

<+

Tr z I

0 \

Wyniki Domiarów •

* f a z y skrcynt

•okno cJtapa a w j

fiys. 5. N a jm n iejsze 10-procentow e n a p ię c ia wytrzymywane p rz e z od stęp p o w ie trzn y p r z e - w oa-słup p rz y udarach piorunowych i łą c z e niowych wg wzorow e m p iry c z n y c h (z a ł. 3 i 4)

o ra z wyników pomiarów [1 8, 85, 118]

. , . " i o n u , l T d . ; może być

w p r z y b liż e n iu p o m in ięty [4 8, 84] . Zgodność wyników uzyskiwanych ze wzo

row em pirycznych i badan r z e c z y w is ty c h układów iz o la c y jn y c h wydaje s i ę

~adov.a ł a ją c a . św iadczą o tym m .in . w ykresy 1 0-procen tow ego n a p ię c ia wy

trzymywanego d la odstępu p rzew ód-słu p (p o p r z e c z n ik ) p rzy d od atn ich uda- . j ‘ P1° r ? 0Wy° h 1 iW 2 e n i0 w y cłl 5 ), n a n iesio n e na w y n ik i pomiarów ,/ tr z y m a ło s c i układów 110-400 kV, wykonanych w I n s t y t u c ie E n e rg e ty k i w

■ ars za w ie [18, 85, 118]. Wykonując o b lic z e n ia n a le ż y u w zględ n ić je d n a k ,że .

(23)

- w zględna o d c h y le n ie standardowe n a p ię c ia przeskoku p rz y 50 Hz w ynosi ok.

3 ...5 % , n atom ia st p rzy udarach, łą c ze n io w y c h 5. . . ® 5 [153, 168, 1 7 2 ];w a r- t o ś c i w ię k s ze odnoszą s i ę do warunków r z e c z y w is ty c h ,

- w a r to ś c i w spółczynników geom etrycznych d la układów iz o la c y jn y c h na s ł u p ie ( z a ł . 3) aą p rz y udarach łą c z e n io w y c h o ok. 10% m n ie js ze n iż p rz y n a p ię c iu przemiennym,

- w zględne o d c h y le n ia standardowe n ap ięó przeskoku p r z y udarach p io ru n o wych s ą m n ie js ze n iż p r z y łą czen iow ych ? w warunkach la b o r a to r y jn y c h i r z e c z y w is ty c h wynoszą odpow iedn io 1,5- ..6% [153, 1 6 8, 172].

Według dotychczasow ych badań, przem ienne i udarowe n a p ię c ia przeskoku lin io w y c h układów iz o la c y jn y c h w różn ych warunkach środow iskow ych mają roz

kład prawdopodobieństwa z b liż o n y do normalnego [9 7 , 112, 167, 1 6 8, 170]. ' S ta ty s ty c z n e n a p ię c ie przeskoku w określonym s t a n ie za g ro ż e n ia w , odpo

w ia d a ją ce prawdopodobieństwu przeskoku Q, można w y r a z ić w ięc ja k o zm ien

ną losowąs

U cojq - ^ 4,50 0 ~ x qsuj) ’ Q ^ 0, 5

U ^ 5 0 + X Q^Ł/ “ u co 5 0 + XQ ^ ’ Q =* 0 , 5

( D

g d zie ś U w g0 - 50-procentow e (ś r e d n ie ) n a p ię c ie przeskoku ; 6 ^ - o d c h y le n ie standardowe n a p ię c ia p rzeskoku ;

«Ł, w zględne o d c fiy ie n ie standardowe;

X g - k w a n t y l standaryzow anego ro zk ła d u normalnego d la prawdo

podobieństwa Q [1 7 8 ].

Podobnie ja k w a r to ś c i, p r z e p ię ć , w ytrzym ałość s ta ty s ty c z n a i z o l a c j i 'wy

rażona j e s t w d a ls z y c h rozw a ża n ia ch w jed n o stk a ch w zględnych ( p . u . ) . Dla układu iz o la c y jn e g o w s ta n ie z a g r o ż e n ia co, spowodowanym n a j c z ę ś c i e j j e d  noczesnym oddziaływ aniem n arażeń e le k tr y c z n y c h i środow iskow ych (t a b . 2 ), yiynika ona z e stosunku n a p ię c ia przeskoku (wytrzym ywanego) do n a jw y ż s z e go ro b o c ze g o n a p ię c ia fazow ego l i n i i , c z y l i j e s t zmienną losow ą w p o s t a c i:

(2)

g d z ie : 0^, - w a rto ść szczytbw a n a p ię c ia przeskoku (w ytrzyn yw an ego) w s t a n ie z a g ro ż e n ia co ■ 1 , . . . , n ;

Um - n a jw y ższe d opu szczaln e n a p ię c ie ro b o c ze l i n i i (międ zy fa zowe, w a rto ść s k u te c z n a ).

Dokonując próby u o g ó ln io n e g o u ję c ia w y trzy m a ło ś c i układów iz o la c y jn y c h w l i n i a c h 110-400 kV w warunkach różn ych narażeń e le k tr y c z n y c h i śro d o w i

skowych, u w zględ n ion o zarówno s p e c y fik ę rozpatryw an ego za ga d n ien ia ( t e r e ny o n iep o m ijaln ym z a n ie c z y s z c z e n iu a t m o s fe r y ), ja k i losow ą zmienność n arażeń w c z a s ie . Zmienne z^. są bowiem w r z e c z y w is t o ś c i skalarnym i fu n k -

(24)

- 24 -

cjam i losowymi zw ( t ) , k tó r e o p is u je w ytrzym ałość układu iz o la c y jn e g o w c z a s ie k o le jn y c h stanów za g ro że n ia o / » W ytrzym ałość u ogóln ion a na w s z y s tk ie stan y z a g ro ż e n ia j e s t wielowym iarową fu n k c ją losow ą z ( t ) , o - k reślo n ą p rze z układ fu n k c ji z w ( t ) d la c j~ 1. n. P ełn y o p is tak skomplikowanego procesu , wymagający co n a jm n ie j:

- w a rto ś c i ś r e d n ie j z ( t ) - {ż . , ( t ) 2n ( t ) ] ,

m acierzy k o r e la c y jn e j r ^ ^ ( t ^ , t 2) w y trzy m a ło ś c i w stanach z a g r o ż e -

^ J* j £ ^ “ 1, . . . , n o ra z w o k reślo n ych ch w ilach czasu t^ t t j , jest p ra k ty c z n ie niew ykonalny - ze względu na n ie m o żliw o ś ć r e j e s t r a c j i chw i

lowych w a r to ś c i poziomów w ytrzym ałościow ych . Dla n ie w ie lk ie g o p r z e d z ia łu czasu , lub p ra k ty c z n ie sta cjo n a rn y ch n arażeń w pewnym o k r e s ie e k s p lo a t a c j i , fu n k cja Z ( t ) może być wyrażona za pomocą w ielow ym iarow ej zmien

n ej lo s o w e j ( z a ł . 5) .

t przypadku iz o la t o r ó w czy s ty c h i suchych, w ytrzym ałość układów na s łu  pach l i n i i z a le ż y g łó w n ie od d łu g o ś c i i k s z t a łt u geom etrycznego odstępów p ow ietrzn ych [18, 46, 84, 118, 1513. W warunkach zabrudzeniow ych, decydu

ją c e zn a czen ie mają n a jc z ę ś c ie j pow ierzchniow e w ła s n o ś c i z a n ie c z y s z c z o nych i za w ilgocon ych iz o la t o r ó w - z a le ż n ie od ro d z a ju łańcucha, typu i z o la to ró w i konduktywności p ow łok i [22, 55, 6 3, 73, 113, 114, 134, 154).Prze- skoki zabrudzeniowe na łańcuchach iz o la t o r ó w o ra z p rz e s k o k i na odstępach p ow ietrzn ych wskutek p r z e p ię ć (w tym .rów n ież w zdłuż łańcuchów iz o la t o r ó w czy sty ch i suchych) można traktow ać w ięc ja k o zd a rze n ia p r a k ty c z n ie n i e z a le ż n e . P o m ija ją c n arażen ia środowiskowe p rzy m ałej w ilg o t n o ś c i p o w ie t

r z a , r o z p a t r u je s i ę d a le j 4 stan y z a g r o ż e n ia , op isan e w tab . 3. W ynikają

ca stąd uogólniona w ytrzym ałość układu iz o la c y jn e g o sprowadza s i ę w ięc do czterowym iarowego kolumnowego wektora losow ego -o składowych:

KJ

z3 L z 4 J

d la w - 1 , . . . 4 j (3)

g d z le ! Z 1 z4 ' w y trzy m a ło ś c i łańcucha iz o la t o r ó w (w warunkach zabru

d zeniow ych) lub odstępu p o w ie trzn e g o k o le jn o p rzy na

p ię c iu przemiennym, p r z e p ię c ia c h dorywczych wolnozmien- nych, łą czen io w ych i pioru n ow ych (ozn aczen ia wg tab . 3).

Wektor losow y z { Zfc)j d la w - 1...4 o k re ś la dystrybu anta w ielow ym ia

row ej zmiennej lo s o w e j lub j e j param etry ro zk ła d u ( z a ł . 5) , obejm ujące co n a jm n iej:

a ) n ie losowy w ek tor w a r to ś c i- ś r e d n ie j i ( ^ S ) lub rzęd u Q>

t j . w a r to ś c i wytrzymywanej zQ ( * l ę , ... ) ,

(25)

b) symetryczną m acierz k o re la c y jn ą !

‘ i , J

1 r1 , 2 r 3,1 r 1 «4

r2 , 1 1

r 2,3 r 2,4

*3,1 r 3,2 1

r 3,4

r 4,1 r 4,2 r 4,3 1

i t j e CU m 1 ,4. (4 )

Tabela 3

Oznaczenia etanów z a g ro ż e n ia układów Iz o la c y jn y c h w l i n i a c h n a p o w ietrzn y ch na te re n a c h przem ysłowych

Rod za j . \ S tan z a g ro że n ia oj

1 2 c ~ 4;

...

N a p ię c ie P r z e p ię c ia

E le k tr y c z n e

przem ienne ro b o c z e

( r )

Dory wc ze w oln o- zmienne

(w )

Łączen iow e ( i )

Piorunowe (u )

środow iskow e O }

Zabrudzeniowe ( z ) ' Uwagis 1. wg danych z

iz o la t o r ó w

ta b . 2. 2. D otyczy t y lk o łańcuchów

P ra k ty c zn e zn a c ze n ie mają n a jm n ie js z e w y trz y m a ło ś c i w rozpatrywanym o k r e s ie czasu , poniew aż decydu ją o wym iarach, n ieza w o d n o ści i doborze i z o l a c j i do zadanych warunków e k s p lo a ta c y jn y c h . Na teren a ch przem ysłow ych, n a jm n ie js za j e s t zw yk le w ytrzym ałość pow ierzch n iow a iz o la t o r ó w p r z y p r z e miennym n a p ię c iu roboczym [5 9 , 63, 94-, 103] , poniew aż p rzesk ok za b ru - dzeniow y j e s t stosunkowo powolnym zja w isk iem te r m ic z n o - j on izacyjn ym , u za

leżn ion ym od e n e r g i i w y d z ie la n e j w pow łoce [52, 67, 127, 1 2 8 ]. Wytrzyma

ło ś ć pow ierzch n iow a iz o la t o r ó w p r z y n a p ię c iu przemiennym może być w wa>—

rundach umiarkowanych zabrudzeń (konduktyw nościach p ow ierzch n iow ych ok.

1 0 ...1 5 /“ S) nawet 3-4- k r o t n ie m n iejsza od w y trz y m a ło ś c i na sucho, r o snąc jed n a k p rzy zm n ie js za n iu s i ę czasu p r z y ło ż e n ia n a p ię c ia . Szacunkowo, p rzy p r z e p ię c ia c h doryw czych wolnozm iennych w p o s t a c i p rzeb iegów o s c y la cy jn y c h o c z ę s t o t l i w o ś c i z b liż o n e j do 50 Hz lub bardzo d łu g ic h udarów je s t ona w ięk sza 1 ,2 - 1 ,2 5 - k r o t n ie [7 5 , 101, 1 3 7 ], p rz y p r z e p ię c ia c h ł ą c z e niowych d o d a tn ich 1 5 0 . . . 350/2500... 3500 ^ s ju ż 2 -i2 ,5 -k r o tn ie [5 9 , 74, 8 8, 98, 100, 103, 124, 1 2 5 ], n atom iast p rz y p r z e p ię c ia c h piorunowych do

d a tn ic h 1 ,2 / 5 0 ^ s aż 6 - 7 - k r o t n ie [5 7 , 7 3 ]. P r z e p ię c ia piorunowe i ł ą czen iow e n ie mają w ięc w tym przypadku zn aczen ia d ecyd u ją cego . W yjątkiem