О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ
Статья посвящена выбору конструкций и разработке требований к новым линейным изоляторам для распределительных сетей 6-10-20 кВ, обеспечивающих высокую устойчивость воздушных сетей к грозовым перенапряжениям при прямых и индуцированных воздействиях молнии. Повышение грозостойкости изоляторов позволи...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147621 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ / Ю.Н. Шумилов, В.Г. Сантоцкий, Э.Д. Шумилова // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 62-65. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859825014411362304 |
|---|---|
| author | Шумилов, Ю.Н. Сантоцкий, В.Г. Шумилова, Э.Д. |
| author_facet | Шумилов, Ю.Н. Сантоцкий, В.Г. Шумилова, Э.Д. |
| citation_txt | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ / Ю.Н. Шумилов, В.Г. Сантоцкий, Э.Д. Шумилова // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 62-65. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Статья посвящена выбору конструкций и разработке требований к новым линейным изоляторам для распределительных сетей 6-10-20 кВ, обеспечивающих высокую устойчивость воздушных сетей к грозовым перенапряжениям
при прямых и индуцированных воздействиях молнии. Повышение грозостойкости изоляторов позволит сократить
перерывы в электроснабжении потребителей и уменьшить электротравматизм персонала электрических сетей при
восстановительных работах
Стаття присвячена вибору конструкцій і розробці вимог до нових лінійних ізоляторів для розподільчих мереж 6-10-20 кВ,
що забезпечують високу стійкість повітряних мереж до грозових перенапруг при прямих і індукованих впливах блискавки. Підвищення грозостойкості ізоляторів дозволить скоротити перерви в електропостачанні споживачів і зменшити травматизм персоналу електричних мереж при відновлювальних роботах
Introduction. In Ukraine high voltage overhead distribution
lines (OL) of class 6 and 10 kV are the most extended. Their
total length exceeds 280,000 km. More than 95% of the lines
are made on line supports from reinforced concrete racks. On
all poles of the overhead line, pin insulators are installed.
According to the data of operation experience, up to 60-70%
of single-phase earth (SPE) faults due to «insulation» occurs
on VL supports due to damage to line pin insulators, mainly
during the thunderstorm period. Problem. Insufficient reliability of pin insulators leads to interruptions in power supply,
accidents on the line, accidents in the area of reinforced concrete poles, where in the case of insulator damages, a long
process of SPE occurs. Goal. The purpose of the work is to
select the design and develop requirements for new linear
insulators of 10-20 kV overhead lines that provide high resistance to lightning overvoltages with direct and inductive effects of lightning. Methodology. The research methodology
consists in analyzing operational experience, calculating insulator parameters and laboratory tests. Results. Using statistical data on lightning parameters and data on mechanical
loads on insulators, the main dimensions of line post insulators have been determined that will ensure their reliable operation under conditions of intense thunderstorm activity and
extreme ice and wind loads. Conclusions. The main technical
requirements for line post insulators for 10-20 kV distribution
lines were formulated. On the 10 kV OL located in areas with
increased thunderstorm activity it is recommended to use line
post insulators instead of pin-type ones. On the OL-20 kV it is
recommended to use only line post insulators. The use of highlightning-resistant line post insulators on OL-10-20 kV will
significantly increase the electrical safety and reliability of
power supply to consumers. Increased by 2-3 times the cost of
line post insulators in comparison with those used will be compensated for by the effects of reducing the number of collapsible supports, damage from under-supply of electricity, labor
costs during transportation and restoration of destroyed supports, the moral side of reducing accidents in case of electric
shock in the emergency zone. The insulators offered for OL10-20 kV can be used for fixing both bare and protected wires.
The exclusion from the design of the weakest elements – polyethylene caps and metal pins will increase the reliability of the
power isolation unit.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:28:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
62 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1
© Ю.Н. Шумилов, В.Г. Сантоцкий, Э.Д. Шумилова
УДК 621.315 doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.10
Ю.Н. Шумилов, В.Г. Сантоцкий, Э.Д. Шумилова
О НЕОБХОДИМОСТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 10-20 КВ
Стаття присвячена вибору конструкцій і розробці вимог до нових лінійних ізоляторів для розподільчих мереж 6-10-20 кВ,
що забезпечують високу стійкість повітряних мереж до грозових перенапруг при прямих і індукованих впливах блис-
кавки. Підвищення грозостойкості ізоляторів дозволить скоротити перерви в електропостачанні споживачів і зме-
ншити травматизм персоналу електричних мереж при відновлювальних роботах. Бібл. 11, табл. 2, рис. 1.
Ключові слова: повітряна лінія електропередачі, штирові ізолятори, опорно-стрижневі ізолятори, грозові перенапру-
ги, електричний пробій, перекриття ізоляторів, перерви електропостачання, електробезпека, надійність.
Статья посвящена выбору конструкций и разработке требований к новым линейным изоляторам для распредели-
тельных сетей 6-10-20 кВ, обеспечивающих высокую устойчивость воздушных сетей к грозовым перенапряжениям
при прямых и индуцированных воздействиях молнии. Повышение грозостойкости изоляторов позволит сократить
перерывы в электроснабжении потребителей и уменьшить электротравматизм персонала электрических сетей при
восстановительных работах. Библ. 11, табл. 2, рис. 1.
Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, штыревые изоляторы, опорно-стержневые изоляторы, грозовые
перенапряжения, электрический пробой, перекрытия изоляторов, перерывы электроснабжения, электробезопас-
ность, надёжность.
Введение. В Украине воздушные линии элек-
тропередачи (ВЛ.) класса напряжения 6 и 10 кВ явля-
ются наиболее протяженными. Их общая длина пре-
вышает 280000 км. Более 95 % ВЛ выполнено на опо-
рах из железобетонных стоек. На всех опорах ВЛ ус-
тановлены штыревые фарфоровые ШФ или стеклян-
ные ШС изоляторы. Штыревые изоляторы соответст-
вуют рекомендациям IEC и требованиям действую-
щих стандартов, но во время эксплуатации на ВЛ по-
вреждаются. По данным [1] до 60-70 % однофазных
замыканий на землю (ОЗЗ) по причине «изоляция»
происходит на опорах ВЛ из-за повреждения линей-
ных штыревых изоляторов, остальные 30-40 % – из-за
разрушения разрядников, повреждения изоляции на
трансформаторных подстанциях и др.
Подавляющая часть электрических сетей 6, 10 кВ
выполнена на опорах из железобетонных стоек, изго-
товленных из вибрированного железобетона, с креп-
лением проводов с помощью штыревых фарфоровых
или стеклянных изоляторов. В этих решениях зало-
жены и недостаточный ресурс и невысокая надеж-
ность ВЛ-6-10 кВ. В 35 % случаев аварии случались
из-за разрушения и электрического пробоя штыревых
изоляторов в силовом узле.
При прямом ударе молнии в провод (DLS) при
крутизне волны перенапряжения более 1600 кВ/мкс в
головке изолятора происходит капиллярный пробой
[2, 3], а при индуктированных перенапряжениях от
близких ударов молнии (IO) происходят перекрытия
изоляторов [4]. В обоих случаях при определенных
условиях искровой разряд молнии может перейти в
дуговой, поддерживаемый рабочим напряжением. От
термического воздействия дуги обычно откалывает-
ся/рассыпается головка изолятора. Возникает режим
однофазного короткого замыкания (SPSC) [5, 6].
Режим SPSC на ВЛ-6-10 кВ может существовать
без отключения ВЛ от 2-х до 6-ти и более часов. При
этом по железобетонной опоре протекает емкостный
ток 5-10 А, и в бетоне выгорают каверны, арматурная
сталь начинает плавиться, наибольшее разрушение
бетона и арматуры происходит в месте заглубления
опоры в земле. Разрушение бетона и арматуры приво-
дит к непредвиденному падению опор, а по причине
протекания емкостного тока вблизи опоры появляют-
ся опасные для жизни напряжения прикосновения и
шаговое напряжение при приближении к опоре чело-
века [7].
В письмах «Держгірпромнагляда України»
№4824/0/41-8/6/13 и №2071/0/4.1-9.1/-6/14 указано:
«Згідно з аналізом виробничого травматизму в енер-
гетичній галузі у 2013 р. травмовано 171 особу, уто-
му числі 20 – зі смертельним наслідком. Основними
видами подій, під час яких сталися нещасні випадки зі
смертельним наслідком були: ураження електричним
струмом та падіння потерпілого з висоти разом з
опорою».
Режим SPSC также влияет на изоляцию другого
оборудования электрической сети. Такое положение в
украинских сетях 6, 10 кВ должно быть исправлено.
Целью работы является выбор конструкции и
разработка требований к новым линейным изолято-
рам ВЛ 10-20 кВ, обеспечивающих высокую устойчи-
вость к грозовым перенапряжениям при прямых и
индуктированных воздействиях молнии.
Основные материалы исследований. В стра-
нах, где переход на железобетонные опоры сопрово-
ждался применением вместо штыревых изоляторов
опорно-стержневых изоляторов подобных проблем
нет и не было. В России и Белоруссии для повышения
надежности распределительных сетей 6, 10 кВ в 2004-
2009 гг. приступили к освоению и установке опорно-
стержневых изоляторов (фарфоровых и полимерных)
на замену штыревых [8].
Кардинальным решением проблемы снижения
аварийности ВЛ 10-20 кВ в Украине будет установка
вместо штыревых изоляторов – опорно-стержневых
изоляторов (фарфоровых и/или полимерных). Их кон-
струкция показана на рис. 1. Учитывая ведущиеся
разработки по применению в украинских распредели-
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1 63
тельных сетях напряжения 20 кВ, в программу работ
также включены изоляторы напряжением 20 кВ.
Рис. 1. Эскиз опорно-стержневого изолятора
для ВЛ 10-20 кВ, варианты А и Б
Еще более эффективным решением будет при-
менение изоляционных траверс. Применение траверс
позволит намного повысить импульсную электриче-
скую прочность, влагоразрядное напряжение изоля-
ции и уменьшить вероятность перехода грозовых раз-
рядов в дуговые.
За счет улучшения этих показателей возможно
снизить удельное число отключений на ВЛ-6-10 кВ не
менее чем в 7,6 раз (табл. 1).
Таблица 1
Удельное число отключений ВЛ-6-10 кВ,
1/100 км·100 г.ч. в безлесной зоне (оценка сверху) [4]
ВЛ-6кВ ВЛ-10 кВ
Изоляция
Nout..DLS Nout.IO Nout..DLS Nout.IO
ШС-10А 13,0 11,0 17,3 21,1
ШС-10В 13,0 8,0 17,3 15,4
ШС-10Г 13,9 9,4 18,5 23,1
ШФ-10Г 12,2 8,8 16,2 19,7
ШФ-20В 11,4 3,7 15,2 8,4
ШК-10 11,8 8,8 15,7 18,6
ЛК 70/10 12,4 9,9 16,5 21,7
Изолир. траверса ТИ 3,6 0,5 4,3 1,1
Прим. DLS – прямой удар молнии; IO – индуктивные пе-
ренапряжения.
Для тупиковых и незакольцованных линий уста-
новка опорно- стержневых изоляторов либо траверс
является практически единственным наиболее деше-
вым способом решения проблемы непредвиденного
отключения электроэнергии потребителям и сниже-
ния электротравматизма и смерти людей. В Украине
опорно-стержневые изоляторы для ВЛ-6-10 кВ не вы-
пускаются.
В связи с этим Научно-проектный центр разви-
тия ОЭС Украины совместно с ПАО «Славянский
завод высоковольтных изоляторов», на совещании
25 сентября 2017 г. рассмотрели техническую сторону
вопроса разработки и освоения производства надеж-
ных конструкций опорно-стержневых изоляторов и
траверс для ВЛ-10 кВ и ВЛ-20 кВ. Рассматривался
вопрос разработки изоляторов и траверс в 2-х испол-
нениях – полимерных и фарфоровых, пригодных для
использования как на ВЛ с изолированными провода-
ми, так и на ВЛ с защищенными проводами.
Особое внимание было уделено требованиям к
новым изоляторам. Рассмотрим эти вопросы.
Требование к нормированной изгибающей
нагрузке. В каталогах на штыревые изоляторы ШФ-
10-20 кВ и ШС-10-20 кВ указывается нормированная
механическая сила на изгиб Fbend = 12,5 кН. Поясним
обоснование величины Fbend = 12,5 кН. Это важно по-
нимать при обосновании выбора Fbend. для полимер-
ных опорно-стержневых изоляторов.
Гарантированная разрушающая нагрузка на из-
гиб штырей и крюков по всем проектам не превышает
3 кН, а разрушающая нагрузка на опору с тремя изо-
ляторами – не более 8 кН. Фарфоровые изоляторы с
учетом возможной разнородности сырьевых материа-
лов (глина, каолин, песок), условий обжига, хрупко-
сти, непрогнозируемого старения конструировались с
заранее завышенными характеристиками по прочно-
сти, чтобы гарантировать при эксплуатации необхо-
димую (2-3 кН) прочность на изгиб. При этом на
практике применяющийся полиэтиленовый колпачок
между штырем и фарфоровым изолятором срывается
при меньших нагрузках в результате изгиба штыря: на
нагрузке порядка 1,5-2 кН.
По условиям проведения испытаний штыревых
фарфоровых изоляторов на механическую нагрузку,
изолятор со специальным высокопрочным стержнем
(сталь 40Х, диаметр у основания – 40 мм) армируют
глухой заделкой с помощью цементно-песчаной связ-
ки. Только при глухой армировке со специальным
стержнем, который не гнется при нагрузке 12,5 кН,
удается провести испытания.
То есть, в обычных условиях узел «изолятор –
нормальный штырь» не выдерживает более 3 кН, по-
этому применение на промежуточных опорах изоля-
торов с бóльшей разрушающей нагрузкой экономиче-
ски нецелесообразно и может привести к падению
самой опоры, дополнительным затратам и времени на
восстановление опоры. В случае же поломки изолято-
ра при нагрузке (например, 4 кН) меньшей, чем проч-
ность опоры (8 кН), электроснабжение можно быстро
восстановить, заменив изолятор. При этом провод в
большинстве случаев не падает на землю, так как ос-
тается висеть на сломанном изоляторе, если, конечно,
прекращено воздействие нагрузки (например, причи-
ной аварии было падение дерева) [9].
В проектах на железобетонные опоры преду-
сматриваются максимальные тяжения в следующих
значениях: 2; 4; 6; 8 кН. Нужен ли полимерный изоля-
тор на нагрузку 12,5 кН? Такой изолятор будет доста-
точно дорогой. Мы считаем, что для массового при-
менения целесообразно разработать два типоразмера
изолятора: на нагрузки 4 кН и 8 кН. Они вполне обес-
печат надежность при действующих в эксплуатации
механических нагрузках.
Требования к грозоупорности. Для удовлетво-
рения требований по высокой грозоупорности необ-
ходимо выполнить два условия:
1. Не допустить сквозного пробоя диэлектрика при
прямых ударах молнии в провод.
2. Не допустить перекрытия изоляторов при индук-
тированных перенапряжениях с последующим пере-
ходом искрового разряда в дуговой.
Удовлетворение этих требований позволит ис-
ключить в воздушных линиях опасных режимов ОЗЗ
по причине низкой грозоупорности изоляторов.
64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1
Для исключения пробоя необходимо увеличить
толщину диэлектрика в изоляционной части (детали)
изолятора, а для исключения перекрытия – увеличить
разрядное расстояние по поверхности (расстояние
между металлическими частями по воздуху). В обоих
случаях цель достигается увеличением изоляционной
высоты опорно-стержневого изолятора h.
Разрядное расстояние ℓd. для опорных изоляторов
определяется по известному выражению [10]:
Uimp.+ = 670·ℓd., (1)
где Uimp.+ – воздействующее на изолятор импульсное
напряжение от индуктированных волн при грозовом
разряде (амплитудное значение), кВmax; ℓd – разрядное
расстояние, м.
Амплитудные значения импульсных перенапря-
жений Uimp.+ имеют статистическую природу. Экспе-
риментальные законы распределения амплитуд ин-
дуктированных перенапряжений в сетях 6-10 кВ изу-
чались в работе [4]. В ней показано, что на уровне
вероятности Р(UDLS) < 0,08÷0,05 амплитудные значе-
ния Uimp.+ составляют 200-300 кВmax.
Подставив эти значения в формулу (1), находим,
что ℓd может быть принято в диапазоне 300-570 мм.
Учитывая достаточно малую вероятность перекрытия
при таких разрядных расстояниях ℓd, а также коэффи-
циент перехода импульсного перекрытия в дугу
0,5-0,7 [4], опасная в линии ситуация, связанная с
возникновением ОЗЗ при индуктированных перена-
пряжениях, будет сведена до минимума.
Для опорно-стержневых изоляторов 6-20 кВ со-
отношение ℓd равно примерно 1,2; поэтому при
ℓd = 300-570 мм толщина изоляционной детали по оси
изолятора составит 250-475 мм. При таких толщинах
внутренний пробой изоляторов маловероятен, то есть
первое условие грозоупорности также выполняется.
На основании вышеприведенных разъяснений
были сформулированы основные требования к опор-
но-стержневым изоляторам для воздушных линий
10-20 кВ, приведенные в табл. 2.
Таблица 2
Основные технические требования к опорно-стержневым
изоляторам для ВЛ-10-20 кВ
Фарфоровые
изоляторы
Полимерные
изоляторы Наименование показателя
10 кВ 20 кВ 10 кВ 20 кВ
Механическая сила на изгиб
Fbend, кН
8 8 4 4
Разрядное расстояние ℓd, мм 400 450 400 450
Испытательное напряжение
грозового импульса, кВmax
280 300 280 300
Длина пути тока утечки
(не менее), мм
700 700 700 700
Вероятность перекрытия
при индуктированных пере-
напряжениях
Р(UIO), не более
0,08 0,075 0,05 0,075
Выводы.
1. Сформулированы основные технические требо-
вания к опорно-стержневым линейным изоляторам
для ВЛ 10-20 кВ.
2. На ВЛ 10 кВ, расположенных в районах с повы-
шенной грозовой деятельностью, рекомендуется при-
менять линейные опорно-стержневые изоляторы вме-
сто штыревых. На ВЛ-20 кВ рекомендуется приме-
нять только опорно-стержневые изоляторы.
3. Применение на ВЛ-10-20 кВ опорно-стержневых
изоляторов высокой грозоупорности существенно
повысит электробезопасность и надежность электро-
снабжения потребителей.
4. Увеличенная в 2-3 раза стоимость опорно-
стержневых изоляторов по сравнению с применяемы-
ми будет компенсирована за счет эффектов от сокра-
щения количества разрушаемых опор, ущерба от не-
доотпуска электроэнергии, от трудозатрат при транс-
портировании и восстановлении разрушенных опор,
моральной стороны от снижения несчастных случаев
при поражении электрическим током в зоне аварий-
ной ситуации.
5. Предлагаемые для ВЛ-10-20 кВ изоляторы могут
быть использованы для крепления как голых так и
защищённых проводов.
6. Исключение из конструкции наиболее слабых
элементов – колпачков и штырей повысит надёжность
силового изоляционного узла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сантоцкий В.Г. Некоторые результаты автоматической
регистрации замыканий на землю в воздушных сетях 10 кВ
// Інформаційний збірник інституту «Укрсільенергопроект»
«Розподільчі електромережі». – 2016. – №3-4. – С. 17-24.
2. Иерусалимов М.Е., Ильенко О.С., Козюра В.Н., Соко-
ловский С.А. Исследование импульсных характеристик
штыревых изоляторов // Техническая электродинамика. –
1983. – №5. – С.3-9.
3. Сантоцкий В.Г. Об остаточной электрической прочно-
сти штыревых изоляторов 10 и 20 кВ, пробитых грозовыми
импульсами, и продолжительности их пребывания в элек-
трической сети 10 кВ под рабочим напряжением // Тезисы
рабочего совещания 4-й секции научного совета по теоре-
тическим и электрофизическим проблемам повышения на-
дежности и долговечности изоляции сетей с изолированной
нейтралью. – Таллин, 1981. – 180 с.
4. Малышева Е.П. Повышение надежности распредели-
тельных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и
усиления грозоупорности: дис. канд. техн. наук. – Новоси-
бирск, 2006.
5. Арайс Р.Ж., Стелманис И.О. Эксплуатация электрических
сетей сельской местности. – М.: «Энергия», 1977. – 280 с.
6. Федосеенко Р.Я., Мельников А.Я. Эксплуатационная
надежность электросетей сельскохозяйственного назначе-
ния. – М.: «Энергия», 1997. – 320 с.
7. Шерстобитов Р.М., Юндин М.А. Влияние однофазных
замыканий на землю в сети ВЛ 10 кВ на надежность элек-
троснабжения потребителей // Надежность и безопасность
энергетики. – 2010. – №10. – С.63-66.
8. Номенклатура высоковольтных полимерных изолято-
ров. Основные линейные штыревые полимерные изоляторы
для ВЛЭП 20 кВ. Каталог ЗАО «Арматурно-изоляторный
завод». – Лыткарино, 2013.
9. Опорные линейные стержневые полимерные изоляторы.
Режим доступа: https://elektro-
montagnik.ru/lectures/part2/file/OLK.pdf.
10. Синявский В.Н. Расчет и конструирование электрокера-
мических изоляторов. – М.: «Энергия», 1977. – 192 с.
11. Sangkasaad S. Research and experience with new insulator
technologies in Thailand // Proceeding of 2001 World insulator
congress: applying new technologies for better reliability and
lower costs. – Shanghai, 2001. – pp. 154-167.
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1 65
REFERENCES
1. Santotskiy V.G. Some results of automatic detection of
ground faults in 10 kV air grids. Information collection of the
UkrSilEnergoProject Institute «Distribution Grids», 2016, no.3-
4, pp. 17-24. (Rus).
2. Ierusalimov M.Ye., Il'yenko O.S., Kozyura V.N., Soko-
lovskiy S.A. Investigation of impulse characteristics of pin insu-
lators. Technical electrodynamics, 1983, no.5, pp. 3-9. (Rus).
3. Santotskiy V.G. On the residual electrical strength of 10 and
20 kV pin insulators, pierced by lightning impulses, and the
duration of their stay in the 10 kV electric grid under operating
voltage. Abstracts of the workshop of the 4th Section of the Sci-
entific Council on Theoretical and Electrophysical Problems of
Increasing the Reliability and Durability of Isolating Networks
with Isolated Neutral. USSR, Tallin, 1981. 180 p. (Rus).
4. Malysheva Ye.P. Povysheniye nadezhnosti raspredeli-
tel'nykh setey ot 6 do 10 kV na osnove modelirovaniya i usi-
leniya grozoupornosti. Diss. cand. techn. nauk [Increase of reli-
ability of distribution networks from 6 to 10 kV on the basis of
modeling and strengthening of lightning resistance. Cand. tech.
sci. diss.]. Novosibirsk, 2006. (Rus).
5. Arays R.Zh., Stelmanis I.O. Ekspluatatsiya elektricheskih
setey sel'skoy mestnosti. [Operation of rural electric grids]. Mos-
cow, Energiya Publ., 1977. 280 p. (Rus).
6. Fedoseyenko R.Ya., Melnikov A.Ya. Ekspluatatsionnaya
nadezhnost elektrosetey selskokhozyaystvennogo naznacheniya.
[Operational reliability of agricultural grids]. Moscow, Energiya
Publ., 1997. 320 p. (Rus).
7. Sherstobitov R.M., Yundin M.A. Influence of single-phase
earth faults in the 10 kV overhead line on reliability of power
supply to consumers. Safety & Reliability of Power Industry,
2010, no.10, pp. 63-66. (Rus).
8. The nomenclature of high-voltage polymer insulators. The
main linear pin polymer insulators for VLEP 20 kV. Catalog of
ZAO «Rebar-insulator plant». Lytkarino, 2013. (Rus).
9. Supporting linear rod polymeric insulators. Available at:
https://elektro-montagnik.ru/lectures/part2/file/OLK.pdf (ac-
cessed 02 May 2013). (Rus).
10. Sinyavskiy V.N. Raschet i konstruirovaniye elektrokera-
micheskikh izolyatorov. [Calculation and construction of elec-
troceramic insulators]. Moscow, Energiya Publ., 1977. 192 p.
(Rus).
11. Sangkasaad S. Research and experience with new insulator
technologies in Thailand. Proceeding of 2001 World insulator
congress: applying new technologies for better reliability and
lower costs. Shanghai, 2001, pp. 154-167.
Поступила (received) 10.11.2017
Шумилов Юрий Николаевич1, д.т.н., проф.,
Сантоцкий Виктор Григорьевич2, вед. инж.,
Шумилова Эмилия Дмитриевна3, к.т.н., доц.,
1 ПАО «Славянский завод высоковольтных изоляторов»,
84105, Донецкая обл., Славянск, ул. Краматорская, 79,
тел/phone +380 95 1813515, e-mail: sumilovurij2@gmail.com
2 Научно-проектный центр развития ОЭС Украины,
04112, Киев, ул. Дорогожицкая, 11/8,
тел/phone +380 95 2757375, e-mail: npcr-kanc@ua.energy
3 Донбасский Государственный педагогический университет,
84116, Донецкая обл., Славянск, ул. Г. Батюка, 19,
e-mail: shumilov3@ukr.net
Yu.N. Shumilov1, V.G. Santotsky2, E.D. Shumilova3
1 PSC «Slavyansk High Voltage Insulators Works»,
79, Kramatorskaya Str., Slavyansk, Donetsk Reg., 84105,
Ukraine.
2 Research & Design Center for development of the IPS of
Ukraine,
11/8, Dorohozhytska Str., Kyiv, 04112, Ukraine.
3 Donbass State Pedagogical University,
19, G. Batyuka Str., Slavyansk, Donetsk Reg., 84116, Ukraine.
On the need to increase the reliability of linear insulators
for distribution networks 10-20 kV.
Introduction. In Ukraine high voltage overhead distribution
lines (OL) of class 6 and 10 kV are the most extended. Their
total length exceeds 280,000 km. More than 95% of the lines
are made on line supports from reinforced concrete racks. On
all poles of the overhead line, pin insulators are installed.
According to the data of operation experience, up to 60-70%
of single-phase earth (SPE) faults due to «insulation» occurs
on VL supports due to damage to line pin insulators, mainly
during the thunderstorm period. Problem. Insufficient reliabil-
ity of pin insulators leads to interruptions in power supply,
accidents on the line, accidents in the area of reinforced con-
crete poles, where in the case of insulator damages, a long
process of SPE occurs. Goal. The purpose of the work is to
select the design and develop requirements for new linear
insulators of 10-20 kV overhead lines that provide high resis-
tance to lightning overvoltages with direct and inductive ef-
fects of lightning. Methodology. The research methodology
consists in analyzing operational experience, calculating insu-
lator parameters and laboratory tests. Results. Using statisti-
cal data on lightning parameters and data on mechanical
loads on insulators, the main dimensions of line post insula-
tors have been determined that will ensure their reliable op-
eration under conditions of intense thunderstorm activity and
extreme ice and wind loads. Conclusions. The main technical
requirements for line post insulators for 10-20 kV distribution
lines were formulated. On the 10 kV OL located in areas with
increased thunderstorm activity it is recommended to use line
post insulators instead of pin-type ones. On the OL-20 kV it is
recommended to use only line post insulators. The use of high-
lightning-resistant line post insulators on OL-10-20 kV will
significantly increase the electrical safety and reliability of
power supply to consumers. Increased by 2-3 times the cost of
line post insulators in comparison with those used will be com-
pensated for by the effects of reducing the number of collapsi-
ble supports, damage from under-supply of electricity, labor
costs during transportation and restoration of destroyed sup-
ports, the moral side of reducing accidents in case of electric
shock in the emergency zone. The insulators offered for OL-
10-20 kV can be used for fixing both bare and protected wires.
The exclusion from the design of the weakest elements – poly-
ethylene caps and metal pins will increase the reliability of the
power isolation unit. References 11, tables 2, figures 1.
Key words: overhead power line, pin insulators, line post
insulators, lightning over voltages, electrical breakdown,
flashover of insulator, power supply interruptions, electrical
safety, reliability.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147621 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:28:47Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шумилов, Ю.Н. Сантоцкий, В.Г. Шумилова, Э.Д. 2019-02-15T10:57:04Z 2019-02-15T10:57:04Z 2018 О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ / Ю.Н. Шумилов, В.Г. Сантоцкий, Э.Д. Шумилова // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 62-65. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.1.10 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147621 621.315.2 Статья посвящена выбору конструкций и разработке требований к новым линейным изоляторам для распределительных сетей 6-10-20 кВ, обеспечивающих высокую устойчивость воздушных сетей к грозовым перенапряжениям при прямых и индуцированных воздействиях молнии. Повышение грозостойкости изоляторов позволит сократить перерывы в электроснабжении потребителей и уменьшить электротравматизм персонала электрических сетей при восстановительных работах Стаття присвячена вибору конструкцій і розробці вимог до нових лінійних ізоляторів для розподільчих мереж 6-10-20 кВ, що забезпечують високу стійкість повітряних мереж до грозових перенапруг при прямих і індукованих впливах блискавки. Підвищення грозостойкості ізоляторів дозволить скоротити перерви в електропостачанні споживачів і зменшити травматизм персоналу електричних мереж при відновлювальних роботах Introduction. In Ukraine high voltage overhead distribution lines (OL) of class 6 and 10 kV are the most extended. Their total length exceeds 280,000 km. More than 95% of the lines are made on line supports from reinforced concrete racks. On all poles of the overhead line, pin insulators are installed. According to the data of operation experience, up to 60-70% of single-phase earth (SPE) faults due to «insulation» occurs on VL supports due to damage to line pin insulators, mainly during the thunderstorm period. Problem. Insufficient reliability of pin insulators leads to interruptions in power supply, accidents on the line, accidents in the area of reinforced concrete poles, where in the case of insulator damages, a long process of SPE occurs. Goal. The purpose of the work is to select the design and develop requirements for new linear insulators of 10-20 kV overhead lines that provide high resistance to lightning overvoltages with direct and inductive effects of lightning. Methodology. The research methodology consists in analyzing operational experience, calculating insulator parameters and laboratory tests. Results. Using statistical data on lightning parameters and data on mechanical loads on insulators, the main dimensions of line post insulators have been determined that will ensure their reliable operation under conditions of intense thunderstorm activity and extreme ice and wind loads. Conclusions. The main technical requirements for line post insulators for 10-20 kV distribution lines were formulated. On the 10 kV OL located in areas with increased thunderstorm activity it is recommended to use line post insulators instead of pin-type ones. On the OL-20 kV it is recommended to use only line post insulators. The use of highlightning-resistant line post insulators on OL-10-20 kV will significantly increase the electrical safety and reliability of power supply to consumers. Increased by 2-3 times the cost of line post insulators in comparison with those used will be compensated for by the effects of reducing the number of collapsible supports, damage from under-supply of electricity, labor costs during transportation and restoration of destroyed supports, the moral side of reducing accidents in case of electric shock in the emergency zone. The insulators offered for OL10-20 kV can be used for fixing both bare and protected wires. The exclusion from the design of the weakest elements – polyethylene caps and metal pins will increase the reliability of the power isolation unit. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ On the need to increase the reliability of linear insulators for distribution networks 10-20 kV Article published earlier |
| spellingShingle | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ Шумилов, Ю.Н. Сантоцкий, В.Г. Шумилова, Э.Д. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| title | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ |
| title_alt | On the need to increase the reliability of linear insulators for distribution networks 10-20 kV |
| title_full | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ |
| title_fullStr | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ |
| title_full_unstemmed | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ |
| title_short | О необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кВ |
| title_sort | о необходимости повышения надежности линейных изоляторов для распределительных сетей 10-20 кв |
| topic | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| topic_facet | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147621 |
| work_keys_str_mv | AT šumilovûn oneobhodimostipovyšeniânadežnostilineinyhizolâtorovdlâraspredelitelʹnyhsetei1020kv AT santockiivg oneobhodimostipovyšeniânadežnostilineinyhizolâtorovdlâraspredelitelʹnyhsetei1020kv AT šumilovaéd oneobhodimostipovyšeniânadežnostilineinyhizolâtorovdlâraspredelitelʹnyhsetei1020kv AT šumilovûn ontheneedtoincreasethereliabilityoflinearinsulatorsfordistributionnetworks1020kv AT santockiivg ontheneedtoincreasethereliabilityoflinearinsulatorsfordistributionnetworks1020kv AT šumilovaéd ontheneedtoincreasethereliabilityoflinearinsulatorsfordistributionnetworks1020kv |