Выше было указано, что при разрядном расстоянии опорных изоляторов, превосходящем 2,0 м, необходимо применение защитной арматуры (экранов). На этом вопросе следует остановиться.
Действие экрана заключается в выравнивании электрического поля вдоль колонки изоляторов. В результате уменьшается напряжение, приходящееся на верхний, наиболее нагруженный, изолятор и уменьшается опасность разряда по этому изолятору, приводящего обычно к разряду по всей колонке. Влияние положения экрана относительно колонки можно проследить на рис. 4-24.
Здесь дано распределение напряжения вдоль строенной колонки («треножника») изоляторов типа КО-400, предназначенного для подстанций 400 кВ. При отсутствии экрана на верхний (восьмой) изолятор падает 52% приложенного напряжения. Так как его разрядное напряжение около 150 кВ, то совершенно понятно, что такая кон струкция не может выдержать испытательного напряжения 850 кВ.
Рис. 4-24. Влияние экрана на распределение напряжения по колонкам (треножнику) стержневых изоляторов.
1 — без экрана; 2 — экран на уровне верхнего фланца треножника; 3 — экран на уровне четвертого ребра верхнего изолятора (данные ЛПИ).
Рис. 4-25. Влияние размеров и расположения экрана на сухоразрядное напряжение треножника.
1 — диаметр экрана D — 1,6 м; 2 — D = 2,0 м; 3 — D = 2,5 м; 4 — D — 3 м (данные НИИПТ).
Применение экрана дает возможность резко повысить разрядное напряжение колонки. На рис. 4-25 показаны результаты некоторых испытаний треножника из изоляторов КО-400, произведенных в НИИПТ. Из этого рисунка видно, что увеличение диаметра экрана существенно влияет на увеличение разрядного напряжения колонки.
На первый взгляд не совсем понятен ход кривых, которые при некотором положении экрана относительно колонки имеют максимум, а затем начинают снижаться. Однако происхождение этого максимума можно объяснить. По мере понижения экрана падает напряжение на верхнем изоляторе колонки, как это видно из рис. 4-24, следовательно, разрядное напряжение должно повышаться. Но так как колонки в треножнике стоят наклонно, то при этом экран сближается с нижним фланцем изолятора. Наблюдение показывает, что разряд почти всегда идет с кольца на этот фланец, а затем распространяется вниз по колонке. Поэтому приближение экрана к фланцу ставит предел повышению разрядного напряжения, которое при дальнейшем опускании экрана начинает уже падать.
Рис. 4-26. Защитная арматура в виде спиц (а) и эллипсоидальной клетки (б). По типу ASEA.
Итак, мы видим, что экран является мощным средством для повышения разрядного напряжения опорных колонковых изоляторов. Заметим, что это средство тем более эффективно, чем меньше внутренняя емкость изолятора сравнительно с паразитной емкостью его арматуры относительно земли.
Применение экранов повышает разрядное напряжение и при импульсах. Пример, подтверждающий это, был приведен на рис. 4-13.
Коснемся еще предложенного шведской фирмой ASEA метода повышения сухоразрядного напряжения путем применения «коронирующих» экранов. Этот принцип был предложен еще в 1922 г. [Л. 4-8] и неоднократно предлагался вновь, но большого распространения он не получил. Фирма ASEA применила его в двух исполнениях: 1) в виде диска, снабженного по окружности выступающими спицами (рис. 4-26, а) и 2) в виде клетки эллипсоидальной формы, образованной из толстой проволоки (рис. 4-26, б). Развитие короны на концах спиц или на проволоке клетки создает выравнивающий эффект, аналогичный тому, что дает экран в виде кольца. Поэтому такая система может значительно повысить разрядное напряжение опорных изоляторов. При импульсах, особенно отрицательных, развитие короны значительно слабее, чем при положительных или при 50 Гц, и в этом случае коронирующие электроды не могут принести большой пользы. Как видно из рис. 4-13, при положительных импульсах экран практически не повышает разрядного напряжения, при отрицательных же импульсах кольцевой экран полезнее. Проволочную клетку фирма ASEA применила на конденсаторных вводах, однако проявила некоторую непоследовательность, и на трансформаторах тока, также имеющих конденсаторную изоляцию, поставила не клетку, а кольца, правда, выполненные из проволочной спирали. Польза клетки для конденсаторных вводов является весьма сомнительной. Опыт завода «Электроаппарат» показывает, что небольшое кольцо проще и надежнее в работе.
