Розподіл напруги вздовж гірлянди електричних ізоляторів
Тема — Розподіл напруги вздовж гірлянди електричних ізоляторів.
Гірлянда електричних ізоляторів, яка складається з підвісних тарілчастих діелектричних ізоляторів, являє собою один з широко застосовуваних і всюди зустрічаються різновидів високовольтної ізоляції токонесучих проводів, що працюють на повітряних лініях електропередач, а також контактної електромережі.
Електрична напруга, яка прикладена до ізоляційної гірлянди, розподіляється вкрай нерівномірно, і різні діелектричні ізолятори лягають різні рівні напруг. Це знижує електричне напруження початку корони і робоче напруження перекриття самих гірлянди. У найнесприятливішій ситуації знаходиться діелектричний ізолятор, який розташований найближче до високовольтного дроту.
Головною причиною неоднорідного розподілу напруги на діелектричних ізоляторах є існування паразитних електричних ємностей металевих елементів ізоляторів щодо землі. У гірлянді електричних ізоляторів можна розрізнити 3 основні різновиди паразитних ємностей:
1) власні електричні ємності ізоляторів (С0 = 50 пФ);
2) ємності металевих елементів щодо землі (С1 = 5 пФ);
3) електричні ємності щодо самого проводу (С2 = 0.5 пФ).
В останньому наближенні електричними ємностями діелектричних ізоляторів щодо високовольтного дроту можна знехтувати. При роботі зі змінною напругою по ємнісних електричних елементах проходить струм ємності, і струм першого знизу діелектричного ізолятора поділяється на електричний струм.ємнісного елемента щодо самої землі та електричний струм, що залишилася на ізоляційній гірлянді. Через другий ізолятор, розташовані знизу, протікає ємнісний електричний струм меншого значення, і падіння різниці потенціалів максимально зосереджено на нижньому ізоляторі, найближчому до дроту, який працює у найгірших умовах. У разі коли кількість наявних працюючих ізоляторів гірлянди електричної більше 3-4 найменша різниця потенціалів доводиться, не на самий верхній діелектричний ізолятор.
Присутність паразитних ємностей C2 (електричних ємностей щодо самої землі) призводить до певного вирівнювання існуючої нерівномірності падіння різниці потенціалів, і мінімальна електрична напруга виявляється на 2-3 (або далі, залежно від наявної кількості ізоляторів у гірлянді) ізоляторі.
Для того щоб вирівняти різницю потенціалів по діелектричних ізоляторах гірлянди широко використовують спеціальні екрани у вигляді овалів, тороїдів, вісімок, що закріплюються певним чином знизу самої гірлянди; на електричних силових лініях з розщепленими фазами монтують найближчі діелектричні ізолятори між токонесучими проводами розщепленої електричної фази; спеціально розщеплюють ізоляційну гірлянду біля самого дроту на дві частини.
Наведені способи непогано вирівнюють перерозподіл електричної напруги через збільшення своєї ємності. Серед діелектричних ізоляторів по безпосередньому розташуванню токонесучої частини розрізняють прохідні, опорні та підвісні ізолятори, за своїм конструктивним виконанням існують стрижневі, тарілчасті та штирьові ізолятори, а за місцем монтажу є станційні та лінійні електричні ізолятори. До найбільш значимиххарактеристикам електричних ізоляторів можна віднести робочу напругу, напруги розряду, механічні характеристики і геометричні параметри. На контактній електромережі застосовують спеціальні підвісні ізолятори, консольні ізолятори, фіксаторні ізолятори, секційні ізолятори, опорні ізолятори та штирьові.