вителя, так и для потребителя, причем - как можно видеть на рис. 3.2 - риск для потребителя значительно больше. Величины рисков, однако не следует переоценивать, поскольку при классической координации изоляции между наибольшими допустимыми перенапряжениями и номинальным выдерживаемым напряжением имеется значительный запас надежности. Желая снизить величины рисков, следует координировать параметры изоляции не по значению p(f7„. „) =0,1, а, например,

по р(&н. ст)=0,02.

Недостатком метода п. 1 является то, что функция поведения должна определяться эмпирически и представляет собой лишь оценку для истинной функции поведения. При этом можно также вычислить нижнюю доверительную границу для 10 %-ного квантиля «пр ю нормального распределения (см. п. 1.3.2) и выполнить на основании этой величины точечную оценку Ипр 10.

3.4. Указания по координации изоляции

При выборе размеров изоляции в настояшее время еще часто поступают полностью эмпирически: вначале с помощью опытных данных, а также частично на основании полуэмпирических методов расчета (например, на основе соотношения Швайгера [177]) пытаются оценить размеры изоляции, изготовляют лабораторный образец и испытывают его по методу пп. 2 и 3 (§ 3.3). При этом следует отчетливо сознавать, что таким путем вряд ли можно достичь оптимума. Настоятельно требуется по возможности лучше оценить функцию поведения, проверить затем эту оценку в эксперименте и осмыслить возможности изоляции с помощью метода п. 1. При этом необходимо координировать размеры различных изолирующих промежутков в соответствии с их значением и способностью к восстановлению электрической прочности.

Подобная координация должна удовлетворять установленным для нее правилам, а также выполнять последующую оптимизацию размеров равновеликих изолирующих промежутков в соответствии с нынешними представлениями о координации параметров изоляции.

В рамках рассматриваемой книги круг проблем, относящихся к координации параметров изоляции, может быть очерчен лишь приблизительно. Этим проблемам посвящена обширная литература, из которой здесь можно выбрать лишь несколько работ: [164-166, 178-184].

Естественно, что между знаниями о физике процесса пробоя и основами координации параметров изоляции возникает тесная взаимосвязь (например, 185]); примером может слу-

Жить исследованная в работах [186, 187] проблема нагруже-ния изоляции импульсными напряжениями, форма импульсов которых отклоняется от стандартизованных импульсов атмосферных или коммутационных перенапряжений. Все больше работ появляется в области координации параметров линейной изоляции, например [188, 189, 190]. При этом следует учитывать, что в будущем все более пристально будет исследоваться не только координация параметров вновь создаваемой изоляции, но также и снижение качества изоляции (например, вследствие образования поверхностных слоев, старения).

Ниже на двух примерах будет пояснено, каким образом при выборе размеров может быть выполнена координация параметров изоляции при заданном номинальном выдерживаемом напряжении и возможности появления случайных ошибок.

Пример 3.4. Рассмотрим однофазный герметизированный кабель с эле-газовой изоляцией (рис. 3.3). Газоизолированный кабель обладает лишь следующими изолирующими промежутками, равнозначными в смысле обычной координации параметров изоляции:

газовые промежутки;

промежутки вдоль поверхности изоляторов;

промежутки в твердом изолирующем материале изоляторов.

Изоляция этих промежутков обладает весьма различными чертами. В газе (Г) после пробоя (например, при испытаниях) изолирующие способности восстанавливаются полностью, на поверхности изоляторов (Я) - частично, а в твердом материале (Г) - не восстанавливаются совершенно. Кроме того, напряжение пробоя в твердом материале сильно зависит от времени. Поскольку начальное напряжение частичных разрядов и напряжение пробоя снижаются одновременно («i = «np), ни в одном из промежутков частичные разряды недопустимы. Для того чтобы перераспределить нагрузки между критическими точками изоляции, чувствительными к воздействию электрического поля и одновременно технически сложными, предохранить такие точки от вероятных при испытаниях разрядов и достичь возможной простоты обслуживания, рекомендуется [25] установить следующие соотношения уровней перенапряжений изоляции этих промежутков, например, для 2 %-ных напряжений пробоя Ипр 0,02

Т П

Г<П<Т. Г

(3.9)

Рис. 3.3. Элемент газонаполненного коаксиального кабеля (Г и Г-путь пробоя в теле твердого диэлектрика и в газе (SFe); Я -путь скользящего разряда по поверхности изолятора; / - длина единичного элемента)

с помощью предварительного расчета функции поведения напряжения пробоя в элегазе (см. § 4.3) можно выполнить изоляцию таким образом, чтобы была достигнута координация параметров, требуемая соотношением (3.9). При этом следует исходить из номинального выдерживаемого напряжения объединенного испытуемого устройства, состоящего из т одинаковых элементов (иа рис. 3.3 показан один элемент). При известном типе распределения можно с помощью номинального статистически выдерживаемого напряжения объединенной установки Св. ст вычислить номинальное статистически выдерживаемое напряжение отдельного элемента Сэ. ст на основании закона преобразования масштаба (см. § 5.3). При допущении, что элегазовая изоляция описывается двойным экспоненциальным распределением, справедливо

1/э.сг=Ун.сг + 7*1пт, (3.10)

где v* - оценочная величина дисперсии двойного экспоненциального распределения.

Для дальнейшего рассмотрения должна быть принята во внимание возможная неточность предварительного расчета. Следствием ее, с одной стороны, может быть то, что требуется t/э. ст<«{ 0,02- и исходят из рассмотрения отдельных элементов в соответствии с методом п. 1 § 3.3 ("пр 0,02-2 %-ное напряжение пробоя отдельного элемента). Кроме того, в качестве границы для погрешности вычисленного 2 %-ного напряжения пробоя отдельного элемента может быть принята величина б =(0,01... ...0,03) t/э.ст. Необходимое значение 2 %-ного напряжения пробоя может быть вычислено с помощью уравнения (3.9) и заданного напряжения Ua. ст [см. формулу (3.10)], б и е. Для газового промежутка устанавливают

Уэ.ст+6<«Я0.02<гэ.ст+2б;

для промежутка вдоль поверхности -

ет + 26 + е < «<"р>о,о2 < t/,. „ -f 36 -f е;

для промежутка в толще твердого материала

t/з. „ + 36 + 2е < «<) о о2 < t/з. ет -f 46 + 28.

Если в результате геометрия промежутков выбрана оптимальной, так что вычисленное 2 %-ное пробивное напряжение лежит в требуемом диапазоне, должен быть изготовлен опытный образец единичного элемента и измерена функция поведения напряжения пробоя. Она должна быть идентична вычисленной для газового промежутка. При элегазовой изоляции можно использовать аппроксимацию двойным экспоненциальным распределением (параметры «прбз> v"). Безусловно, завершать расчет должен контроль требуемого номинального выдерживаемого напряжения объединенной установки в соответствии с методом п. 1 (§ 3.3):

tH. ст < пр 10 = «пр> 63 - V (2.25 + In т). (3.11)

Естественно, что при высокой стоимости следует действовать также способом исключительно экспериментальной подгонки отдельных изолирующих промежутков до требуемой величины без расчета.

Пример 3.5. Выбор параметров разъединителя сверхвысокого напряжения основан иа описании его в работе [191].

При координации параметров изоляции [162, 163] разъединителя (рис. 3.4) необходимо, чтобы электрическая прочность изоляции между контактами («продольная изоляция») была выше, чем изоляция на землю, поскольку продольная изоляция (в разомкнутом состоянии разъединителя) отделяет электрические сети друг от друга (тогда оба контакта разъедини-