Изоляторы,назначение,классификация. Условия выбора изоляторов
Изоляторы служат для крепления токоведущих
частей и изоляции их от заземленных конструкций и
других частей электроустановки, находящихся под
иным потенциалом.
По назначению различают изоляторы:
– аппаратные — для крепления токоведущих частей
распределительных устройств и аппаратов;
– линейные — для крепления к опорам проводов
воздушных линий электропередачи и открытых
распределительных устройств.
5
6.
К изоляторам предъявляется ряд требований,
определяемых условиями их эксплуатации.
Изоляторы должны сохранять электрическую
прочность при рабочих напряжениях, а также при
атмосферных и коммутационных перенапряжениях,
должны быть механически устойчивы при
нормальных режимах работы и коротких замыканиях,
должны быть устойчивы к атмосферным воздействиям
и загрязнениям внешней среды.
6
7.
Аппаратные изоляторы по конструкции
делятся на:
— опорные;
— опорно-стержневые;
— опорно-штыревые;
— проходные;
— маслонаполненные вводы.
7
8.
Опорные изоляторы (рис.1) предназначены для внутренней установки.
Их выпускают в нормальном (рис.1, а) и малогабаритном исполнении
(рис.1,б,в).
В обозначении типа изолятора буквы и цифры отражают конструкцию,
изолирующий материал, номинальное напряжение, разрушающую нагрузку
и форму фланца. Например, ОФ-10-375ов — опорный, фарфоровый,
номинальное напряжение 10 кВ, разрушающая нагрузка 375 даН, овальный
фланец.
Рис. 1. Опорные изоляторы для закрытых РУ:
а — нормального исполнения; б и в — малогабаритные
8
9.
Изоляторы нормального исполнения снизу и сверху армированы
фланцами 3 и колпаками 1, которые необходимы для крепления
изолятора на конструкции и токоведущих частей на изоляторе.
Фарфоровый корпус 2 изолятора крепится к чугунному фланцу
и чугунному колпаку при помощи цементной замазки. Изолятор
с круглым фланцем крепится к металлической конструкции
одним болтом, с овальным фланцем —двумя болтами, с
квадратным фланцем — четырьмя.
9
10.
Если в маркировке отсутствует обозначение типа
фланца, это значит, что арматура утоплена в тело
изолятора (см. рис. 1, б).
В комплектных распределительных устройствах
применяются малогабаритные опорные изоляторы с
ребристой поверхностью. На рис. 1, в показан изолятор
типа ОФР-20 на напряжение 20 кВ.
10
11.
12.
Опорно-штыревые изоляторы применяются для наружных установок. Их
изготовляют на напряжение 6, 10 и 35 кВ и обозначают ОНШ. Цифры в
обозначениях типа изолятора — номинальное напряжение и разрушающая
нагрузка. Например, ОНШ-35-1000
(рис. 2, а) — опорный, наружной установки, штыревой, номинальное
напряжение 35 кВ, разрушающая нагрузка 1000 даН.
Рис. 2. Опорные изоляторы для наружных установок:
а — опорно-штыревой; б — опорно-стержневой
12
13.
Изолятор состоит из двух фарфоровых
элементов 1 и 2, входящих один в
другой.
Нижний элемент крепится к чугунному
штырю 4 с фланцем с помощью
цементной замазки 5.
Фланец имеет отверстия для крепления
изолятора к заземленной конструкции.
Колпачок 3 надевают на верхний
элемент изолятора. В нем имеются
отверстия с резьбой для крепления
токоведущих частей.
Колпачок и фарфоровые элементы
крепят между собой цементной
замазкой.
Наличие пазух с нижней стороны
фарфоровых элементов увеличивает
поверхность и общую электрическую
прочность изолятора.
13
14.
15.
Опорно-стержневые изоляторы изготовляются на 10,
35 и 110 кВ, маркируются аналогично опорноштыревым.
Например, ОНС-10-1000 — опорный, наружной
установки, стержневой, номинальное напряжение 10
кВ, разрушающая нагрузка 1000 даН.
В электроустановках применяют также изоляторы
типов ИОС (изолятор опорно-стержневой) и КО
(колонковый опорный), которые широко используют
в аппаратах.
15
16.
Опорно-стержневые
изоляторы выполняются
из сплошного ребристого
фарфора 6, по торцам
которого закрепляют
чугунные фланцы 7 и 8
для крепления
токоведущих частей к
изолятору и изолятора к
опорной конструкции.
16
17.
Проходные изоляторы используют для при внутренней и
наружной установки.
Они необходимы при прокладке шин через стены, перекрытия
и перегородки между отсеками электроустановки. На рис. 3
показан проходной изолятор типа ИП-10/400-750У1 наружной
установки на напряжение 10 кВ и ток 400 А, с разрушающей
нагрузкой 750 даН, для районов с умеренным климатом.
Рис. 3. Проходной изолятор
17
18.
Изолятор состоит из полых фарфоровых втулок 2 и 4, внутри
которых проходит токоведущий стержень с контактными
выводами 1 и 5, имеющими отверстия для присоединения к
ним.
Фланец 3 предназначен для крепления изолятора к проходной
плите в проеме стены. Фарфоровая втулка 4 предназначена для
работы снаружи и имеет более ребристую поверхность, чем
втулка 2, которая работает внутри помещения.
Рис. Проходной изолятор
18
19.
20.
Маслонаполненные вводы являются по назначению проходными
изоляторами (см. рис. 3.1, б) на напряжение 110 кВ и выше.
Высокая напряженность в изоляционном промежутке между
токоведущим стержнем и фарфоровыми втулками изолятора
вынуждает заполнять его маслом.
В современных конструкциях вводов наряду с масляной широко
используется твердая изоляция.
Рисунок 3.1
20
21.
Линейные изоляторы по конструкции делятся на штыревые и
подвесные. Подвесные изоляторы в свою очередь бывают
стержневые и тарельчатые.
Подвесные стержневые изоляторы отличаются конструктивно
от опорно-стержневых тем, что имеют с торцов две
металлические шапки с отверстиями или гнездами для
крепления изоляторов к опорным конструкциям и проводов к
изоляторам.
21
22.
Подвесные тарельчатые изоляторы (рис. 4, а) имеют
фарфоровый или стеклянный корпус в виде перевернутой
тарелки с ребристой нижней поверхностью для увеличения
разрядного напряжении при осадках. Верхняя поверхность
тарелки выполняется гладкой, с небольшим уклоном для
стекания воды.
1- колпак
2-специальный состав
3-мастика
4-тарелка изолятора
5-пестик или серьга
Рис. 4. Подвесные изоляторы:
а — тарельчатый; б — натяжная гирлянда изоляторов; в — подвесная гирлянда22
23.
Внутренней и наружной поверхности фарфоровой головки
придана такая форма, чтобы при тяжении провода фарфор
испытывал сжатие, при котором его прочность выше, чем при
растяжении. Это обеспечивает высокую механическую
прочность тарельчатых изоляторов.
В обозначение изолятора входят буквы и цифры, обозначающие
конструкцию, материал, разрушающую нагрузку на растяжение
и исполнение, например, ПФ-70-А (ПС-70-А): подвесной,
фарфоровый (стеклянный), разрушающая нагрузка 70 кН,
исполнение А (нормальное).
Тарельчатые изоляторы при напряжении 35 кВ и выше
собираются в натяжные (рис. 4, б) и подвесные (рис. 4.4, в)
гирлянды.
При этом пестик одного изолятора входит в гнездо шапки
следующего и запирается там специальным замком. Количество
изоляторов в гирлянде зависит от их типа, рабочего
напряжения и условий работы и принимается: для напряжения
35 кВ — 34 шт.; 110 кВ —78; 220 кВ — 1314.
23
24.
Линейные штыревые изоляторы выполняются из фарфора и
из стекла.
Фарфор штыревых изоляторов подвергается старению,
вследствие чего в теле изолятора возникают микротрещины.
Кроме того, дефекты и электрические пробои фарфоровых
изоляторов очень трудно поддаются диагностированию.
Этих недостатков полностью лишены изоляторы из
электротехнического закаленного стекла.
24
25.
Их преимуществами являются:
– отсутствие скрытых дефектов в теле изолятора;
– стабильные электроизоляционные свойства, недостижимые в
фарфоровых изоляторах;
– отсутствие старения;
– растрескивание и осыпание стеклянной части изоляторов при
пробое, что дает возможность визуально (с поверхности земли)
определить поврежденный изолятор.
Фарфоровые и стеклянные штыревые изоляторы широко
применяются на воздушных линиях электропередачи
напряжением 0,4; 10 (ШФ10Г, ШС10Д и др.) и 20 (ШФ20Г,
ШФ20А и др.) кВ (например, на ВЛ ПЭ 10 кВ, ВЛ СЦБ 10 кВ и
др.).
25
26.
В настоящее время широкое применение в электроустановках
находят полимерные изоляторы на напряжение 35—220 кВ.
Их можно классифицировать следующим образом:
– некерамические изоляторы (композитные, из нескольких
полимерных материалов, а также цельные — из одного
полимерного материала);
– изоляторы из традиционных материалов (фарфор, стекло),
покрытые тонкой полимерной оболочкой.
Изоляторы имеют малый вес (в 10—15 раз легче гирлянды
фарфоровых изоляторов), устойчивы к ударным
механическим нагрузкам, удобны в монтаже и
транспортировке.
26
27.
28.
29.
Выбор изоляторов производится по роду установки (внутренняя или
наружная) и напряжению:
где Uном — номинальное напряжение изолятора;
Uраб — рабочее напряжение установки.
Проходные изоляторы дополнительно выбирают по номинальному току
где Iном — номинальный ток токоведущего стержня изолятора;
Iраб.макс — максимальный рабочий ток.
29
30.
Выбранные изоляторы проверяют на динамическую стойкость по условию
где Fрасч — наибольшая расчетная нагрузка, определяемая по формуле (2.49);
Fразр — разрушающая нагрузка по каталогу;
0,6 — коэффициент запаса прочности.
На проходные изоляторы действует только половина нагрузки,
приходящейся на длину пролета, поэтому Fрасч необходимо умножить на 0,5
и определять по формуле
Проверка проходных изоляторов на термическую стойкость производят по
условию q ≥ qмин,
30
где q — сечение токоведущего стержня выбранного проходного изолятора.
Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой — Изоляторы и шины
1.3. Изоляторы и шины
Для изоляции токоведущих шин в ОРУ напряжением 110 кВ обычно используются опорно-стержневые изоляторы (рис. 1.9, а), а также изоляционные опоры, собранные из трех опорно-штыревых изоляторов ОНШ-35-2000 (рис. 1.9, б). В условиях загрязненной атмосферы для удлинения пути утечки используют колонки, состоящие из двух опорно-стержневых изоляторов с номинальным напряжением 40 и 110 кВ. В ОРУ 150—220 кВ применяют шинные опоры-колонки из двух-трех опорно-стержневых изоляторов или из четырех-пяти изоляторов ОНШ-35-2000; в ОРУ 330 кВ — из трех опорно-стержневых изоляторов напряжением 110 кВ (см. табл. Параметры шинных опор). Для увеличения прочности изоляционной конструкции используют две или три колонки изоляторов в фазе. В ряде случаев ограничиваются установкой двух спаренных изоляторов в нижнем ярусе шинной опоры.
Рис. 1.9. Опорно-стержневой изолятор типа ИОС-110-600
(а) и опорно-штыревой изолятор типа ОНШ-35-2000
(б):
1 — металлический фланец (или колпак), 2 — фарфоровое тело; 3 — цементная связка; 4 — штырь
Рис. 1.10. Опорные изоляторы типа мультикон на 245 кВ (а) и полый для шинной опоры напряжением 500 кВ (б):
1 — металлический фланец, 2 — цементная стяжка, 3 — фарфоровое тело; 4 — внутренняя полость, заполненная газом или жидким диэлектриком
В ОРУ 500 кВ и выше (реже 330 кВ) используют трехгранные пирамиды, собранные из изоляторов 110 кВ на треугольной раме и жестко скрепленные в средней части одним или двумя стальными поясами жесткости, а вверху — алюминиевой плитой (рис. 1.1 и шиинные опоры, г, д). Для выравнивания напряженности электрического поля с целью защиты от коронного разряда шинные опоры напряжением 330 кВ и выше снабжены экранами. Основные параметры изоляторов ОРУ 35—110 кВ приведены в табл. 1.2, а шинных опор — в табл. параметры шинных опор.
За рубежом (в Англии, Франции и других странах) выпускаются штыревые изоляторы, составленные из большого числа фарфоровых элементов, соединенных между собой цементной связкой, получивших название «мультикон» (рис. 1.10, а). На верхнюю головку изолятора крепится металлический колпак, нижней арматурой служит металлический штырь или фланец. Высота изолятора достигает 2300 мм, что позволяет применять его на номинальные напряжения 245 кВ. Диаметр многоэлементных изоляторов достигает 470 -мм при механической прочности 3500 даН (кгс). Изоляторы мультикон, собранные в одиночные колонки, используются в ОРУ напряжением до 765 кВ.
Отечественной промышленностью освоены изоляторы шинной опоры (типа ИШО) с внутренней полостью напряжением 500 кВ (рис. 1 .10, б). Высота изолятора достигает 5 м, минимальный Диаметр изоляционной части 466 мм (табл. 1.2) [15].
Таблица 1.2 Параметры опорных изоляторов ОРУ
Номинальное напряжение, кВ
Минимальная разрушающая нагрузка на изгиб, даН
В перспективе вместо фарфоровых изоляторов могут быть использованы конструкции из электроизоляционного бетона, основные диэлектрические и физико-механические параметры которых приведены ниже [16].
Удельное электрическое сопротивление:
объемное. 109-10″ Ом-м
поверхностное . 10м — 1013 Ом
Пробивная напряженность в слое толщиной 1 см:
импульсная при т= 1 • 10~6 с . . . 60—120 кВ/см при переменном напряжении частотой
50 Гц.. 20-60 кВ/см
Поверхностная электрическая прочность при частоте 50 Гц и длине разрядного промежутка, см:
10 . 4—5 кВ/см
100.. 2,5—3 кВ/см
Тангенс диэлектрических потерь при
50 Гц.. 0,05—0,15
Плотность 2000—2400 кг/м 3
Предел прочности:
при сжатии 40—110МПа
при растяжении.. 4—10,5 МПа
Механическая прочность электробетона (как и прочность строительных бетонов) зависит от состава бетонной смеси, способов ее уплотнения и режимов твердения. При определенных условиях термической обработки предел прочности может повыситься на 10—30%.
Жесткие шины должны обладать высокой удельной электрической проводимостью, механической прочностью, стойкостью, возможностью выполнения сварных соединений, экономичностью. В отличие от шин РУ напряжением до 35 кВ в ОРУ 110 кВ и выше к материалу шин предъявляют повышенные требования к прочности (так как при длине пролета 9—30 м они испытывают большие электродинамические, ветровые и гололедные нагрузки) и вместе с тем не столь высокие требования к электропроводимости.
Рис. 1.11. Профили шин
В различные годы в нашей стране и за рубежом шины изготовлялись из стали, меди, алюминия и его сплавов. Сталь имеет высокую механическую прочность, но низкую проводимость. Кроме того, она подвержена коррозии, что требует дополнительных мер защиты и соответствующих затрат. Медь обладает высокой проводимостью и механической прочностью. Однако из-за относительно большой стоимости медные шины не получили широкого распространения. Технический алюминий при хорошей проводимости и низкой стоимости имеет недостаточно высокую прочность. Лучше других материалов удовлетворяют указанным требованиям деформируемые алюминиевые сплавы, из которых в настоящее время изготовляют ошиновку ОРУ 110 кВ и выше. Основные марки и свойства сплавов приводятся в следующем параграфе.
Профили шин должны обладать технологичностью изготовления, высоким моментом сопротивления изгибу, быть удобными в монтаже, обеспечивать хороший отвод тепла, низкий уровень радиопомех и высокую напряженность электрического поля возникновения коронного разряда. Наибольшее распространение в ОРУ 110 кВ и выше получили круглые трубы (рис. 1.11, а). В редких случаях шины имеют другие формы. Например, в ФРГ предложены шины сдвоенного эллиптического профиля (рис. 1.11, б). В США, ФРГ, Швейцарии использовались профили «двойное Т» (рис. 1.11, в, г), в некоторых странах применялись швеллеры. Шины с плоскими поверхностями удобны при выполнении болтовых соединений, однако по условиям короны их применение в ОРУ напряжением выше 220 кВ нецелесообразно.
В отечественной практике нашли применение только круглые трубчатые шины диаметром до 140 мм. В Западной Европе применяются трубы диаметром до 350, а в Японии — до 500 мм. Максимальная длина трубчатых профилей из алюминиевых сплавов определяется технологией производства полуфабрикатов и составляет от 4 до 30 м. В тех случаях, когда трубы поставляются короткими (отрезками, их соединяют с помощью сварки. Поскольку в области сварного шва происходит разупрочнение материала закаленных алюминиевых сплавов, сваривать шины целесообразно в зоне наименьших ожидаемых изгибающих моментов при электродинамических, ветровых и других механических нагрузках (см. гл. 4 и 5). В редких случаях соединение труб осуществляется с помощью специальных болтовых соединений.
Концы трубчатых шин обычно закрывают крышками, препятствующими попаданию влаги, грязи р птиц внутрь трубы. Эти крышки, имеют гладкие края, что предупреждает образование короны. Часто в крышках делают отверстия для вентиляции, если в трубчатых шинах отсутствуют дренажные устройства.
Для увеличения прочности и длины пролета конструкций, а также снижения напряженности электрического поля на поверхности проводника (для устранения короны) в Англии, США и других странах [12, 17, 18] в ОРУ 400 кВ и выше используются шины в виде пространственных ферм, жестко связанных трубчатыми распорками. Длина пролета шин-ферм достигает 30 м. В Италии для увеличения длины пролета применялись поддерживающие трубчатую шину фермы-консоли, установленные на опорных изоляторах [19]. Такое решение позволило выполнить пролеты длиной до 21 м (см. § 2.5). В отечественной практике применялись составные шины из труб двух разных диаметров. Средняя часть пролета изготовлена из трубы меньшего диаметра, которая свободно входит в трубы большего диаметра, жестко закрепленные на опорных изоляторах. За счет облегчения средней части пролета обеспечиваются уменьшение прогиба и расход цветного металла. Свободное перемещение трубы средней части пролета позволяет компенсировать не только температурные деформации шин, но и погрешности установки опорных конструкций. Электрическое соединение составных шин осуществляется с помощью гибких проводов.
Жесткая ошиновка подвержена ветровым вибрациям. Для снижения амплитуды ветровых поперечных колебаний обычно используют простейшие демпфирующие устройства в виде свободно лежащих внутри шин стержней, отрезков проводов, не закрепленных или закрепленных с одной стороны, а также специальные конструкции шинодержателей и другие устройства (см. § 5.3).
Опорные и проходные изоляторы
Станционные и аппаратные изоляторы распределительных устройств но своему назначению и конструкции разделяются на опорные и проходные. Опорные изоляторы используются для крепления шин и токопроводов открытых и закрытых распределительных устройств и аппаратов. Проходные изоляторы применяются при переходе токопроводов сквозь стены или для ввода напряжения внутрь металлических баков трансформаторов, конденсаторов, выключателей и других аппаратов.
Основным изолирующим материалом опорных изоляторов является фарфор. В последнее время стали популярны полимерные опорные и проходные изоляторы. В проходных изоляторах на напряжение 35 кВ и выше, помимо фарфора, широко используется бумажно-масляная и маслобарьерная изоляция.
Опорные изоляторы для внутренней установки на напряжение 3 — 35 кв выполняются, как правило, стержневого типа и состоят из фарфорового тела и металлической арматуры. В изоляторах с внутренней герметизированной полостью (рис. 1, а) арматура в виде шапки для закрепления шин и круглого или овального основания скрепляется с фарфором с помощью цемента.
Ребристость развита слабо и служит для некоторого увеличения разрядного напряжения. Наибольшее влияние оказывает ребро, расположенное у шапки, которое несколько выравнивает поле в области наиболее высоких напряженностей, откуда начинается развитие разряда.
Рис. 1. Опорные изоляторы типа ОФ-6 для внутренней установки.
Это ребро делается наибольшим. Изоляторы с внутренней заделкой арматуры (рис. 1, б) имеют меньшие вес, высоту и несколько лучшие электрические характеристики по сравнению с изоляторами с воздушной полостью. Достигается это потому, что при внутренней заделке арматуры наибольшие напряженности наблюдаются в фарфоре, воздушная полость отсутствует, а арматура играет роль внутреннего экрана.
Опорные изоляторы, предназначенные для работы в открытых распределительных устройствах , имеют развитую ребристость для обеспечения необходимых разрядных характеристик при дожде.
Опорные штыревые изоляторы типа ОНШ выпускаются на напряжения 6 — 35 кВ и состоят из одного (рис. 2,а), двух или трех (рис. 2, б) фарфоровых тел, скрепленных с помощью цемента друг с другом и с арматурой. Крепление ошиновки и изоляторов осуществляется с помощью болтов. На напряжение 110, 150 и 220 кВ штыревые изоляторы собираются в колонки соответственно из трех> четырех и пяти изоляторов ОНШ-35.
Рис. 2. Опорные штыревые изоляторы для наружной установки: а — ОНШ-10-500, б — ОШП-35-2000.
Стержневые изоляторы для наружной установки типа ОНС выпускаются на напряжения до 110 кВ (рис. 3). Число и размеры ребер выбираются на основании опыта. При отношении вылета ребра а к расстоянию между ребрами, равном примерно 0,5, мокро-разрядные напряжения при данном разрядном расстоянии получаются наибольшими.
Рис. 3. Стержневой опорный изолятор для наружной установки ОНС-110-300.
Применяются также стержневые опорные изоляторы с внутренней полостью. Диаметр таких изоляторов больше, чем сплошных стержневых, что обеспечивает их большую механическую прочность. Однако у таких изоляторов возможны разряды во внутренней полости, для предотвращения которых внутренние полости герметизируют с помощью фарфоровых перегородок или заливают компаундом.
На напряжение 330 кВ и выше одиночные колонки изоляторов получаются очень высокими и не обеспечивают необходимую механическую прочность на изгиб. Поэтому при этих напряжениях применяют опорные конструкции чаще всего в виде конусообразного треножника из трех колонок изоляторов. При изгибающих усилиях изоляторы в таких конструкциях работают не только на изгиб, но и на сжатие.
Напряжения по элементам высокой колонки опорных изоляторов, так же как и в подвесной гирлянде, распределяются неравномерно. Для выравнивания напряжения применяют тороидальные экраны, закрепляемые на верхнем элементе колонки.
Рис. 4. Опорно-стержневые изоляторы ОС
Проходные изоляторы на напряжение 6 — 35 кВ изготавливаются чаще всего фарфоровыми. Конструктивное их выполнение определяется напряжением, током, допустимой механической нагрузкой на изгиб и окружающей средой.
Изолятор (рис. 5) состоит из фарфорового тела цилиндрической формы 1, плотно скрепленного с помощью армированных на цементе металлических концевых колпачков 2 с токоведущим стержнем 3. Фланец 4 служит для крепления изолятора к стене здания или корпусу аппарата. Так же как и изоляторы других типов, проходные выполняются таким образом, что бы напряжение пробоя было выше напряжения перекрытия вдоль поверхности.
Напряжение пробоя фарфоровых проходных изоляторов зависит от толщины фарфора. Однако конструкция таких изоляторов практически определяется необходимой механической прочностью, расчетным напряжением перекрытия и мерами по устранению короны.
Изоляторы на 3—10 кВ выполняются с внутренней воздушной полостью 5.
Рис. 5. Проходные фарфоровые изоляторы: а — на напряжения 6 — 10 кВ для внутренней установки, б — на напряжение 35 кВ сплошной конструкции для наружной установки.
Специальных мер для устранения возможности коронирования при таких напряжениях принимать не надо. При напряжениях 20—35 кВ возможно появление короны у стержня напротив фланца, где наблюдается наибольшая напряженность поля в воздухе. Для предотвращения коронирования изоляторы на такие напряжения изготавливаются без воздушной полости (рис. 5, б). При этом наружная поверхность фарфора металлизируется и соединяется со стержнем.
Для устранения возможности появления разрядов у фланца фарфоровая поверхность под ним также металлизируется и заземляется. Напряжение возникновения скользящих разрядов от фланца вдоль поверхности фарфора и, следовательно, напряжения перекрытия по поверхности могут быть увеличены снижением поверхностной емкости. Для этого или увеличивают диаметр изолятора у фланца, или поверхность изолятора выполняют ребристой, располагая более массивные ребра вблизи фланца.
Рис. 6. Полимерный проходной изолятор на 10 кВ
Изоляторы, предназначенные для ввода напряжения из одной среды в другую (воздух — масло и т. д.), выполняются несимметричными относительно фланца. Например, путь перекрытия в масле можно брать в 2,5 раза меньшим, чем в воздухе. Ввод, один конец которого находится в помещении, а второй — на открытом воздухе, изготавливается также несимметричным, наружная часть имеет более развитую ребристость для увеличения мокроразрядного напряжения.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Изоляторы
Токоведущие части электрических установок и отдельных аппаратов должны быть хорошо и надежно изолированы одни от других и от земли.
Для выполнения этих функций и крепления токоведущих частей применяют различные изоляторы, которые бывают станционные, аппаратные и линейные.
Станционные и аппаратные изоляторы используются для крепления и изоляции шин в распределительных устройствах электрических станций и подстанций или соответственно токоведущих частей аппаратов.
Такиеизоляторы делятся на опорные и проходные.
Последние монтируются при проходе шин через стены и перекрытия внутри помещений, а также при выводе их из зданий или применяют для вывода токоведущих частей из корпусов аппаратов.
Линейные изоляторы служат для крепления проводов воздушных электрических линий и шин открытых распределительных устройств.
Изоляторы должны:
– обеспечивать достаточную электрическую прочность, определяемую напряженностью электрического поля (кВ/м), при которой материал изолятора теряет свойства диэлектрика;
– обладать достаточной механической прочностью, которая дает возможность противостоять динамическим усилиям, возникающим между отдельными токоведущими частями при коротком замыкании в цепи;
– обеспечивать неизменность своих свойств под влиянием окружающей среды (дождь, снег и т. п.);
– обладать достаточной теплостойкостью (не изменять своих электрических свойств при изменении температуры в определенных пределах);
– иметь поверхность, устойчивую против воздействия электрических разрядов.
К электрическим характеристикам изоляторов можно отнести:
– номинальное и пробивное напряжения (минимальное напряжение, при котором происходит пробой изолятора);
– разрядные и выдерживаемые напряжения промышленной частоты в сухом состоянии (сухо-разрядное, при котором происходит перекрытие по поверхности изолятора без потери изоляционных качеств) и под дождем (мокро-разрядное, по смоченной поверхности изолятора), импульсные 50 %-ные разрядные напряжения обеих полярностей.
К основным механическим характеристикам изоляторов можно отнести: минимальная (номинальная) разрушающая нагрузка (в ньютонах), приложенная к головке изолятора в направлении, перпендикулярном оси, а также размеры и масса.
Линейные изоляторы применяются для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях и в распределительных устройствах электрических станций и подстанций.
Изготавливаются такие изоляторы из фарфора или закаленного стекла.
По конструкции изоляторы разделяют на штыревые и подвесные.
Штыревые изоляторы используются на воздушных линиях напряжением до 1 кВ и на ВЛ 6-35 кВ (35 кВ — редко и только для проводов малых сечений).
На номинальное напряжение 6-10 кВ и ниже изоляторы изготавливают одноэлементными, а на 20-35 кВ – двухэлементными.
Подвесной изолятор тарельчатого типа наиболее распространен на воздушных линиях напряжением 35 кВ и выше.
Подвесные изоляторы состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части и металлических деталей – шапки и стержня, которые соединяются с изолирующей частью посредством цементной связки.
Для воздушных линий в районах с загрязненной атмосферой разработаны конструкции изоляторов в грязестойком исполнении с повышенными разрядными характеристиками и увеличенной длиной пути утечки.
Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые бывают поддерживающими и натяжными.
Первые монтируют на промежуточных опорах, вторые – на анкерных.
Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения линии.
Например, в поддерживающих гирляндах воздушных линий с металлическими и железобетонными опорами 35 кВ должно быть 3 изолятора, 110 кВ – 6 – 8, 220 кВ – 10 — 14 и т. д.
Штыревые изоляторы крепятся на опорах с помощью крюков или штырей.
Если требуется повышенная надежность, то на анкерные опоры монтируются не один, а два и даже три штыревых изолятора.
Станционные и аппаратные изоляторы, как и линейные, в большинстве случаев изготовляют из фарфора, который наиболее полно отвечает предъявляемым требованиям.
Ряд деталей изолятора, выполняющих функции изоляции, особенно находящихся внутри кожухов и в некоторых случаях залитых изоляционным маслом, изготавливают из бакелита, гетинакса и текстолита.
Для крепления изолятора к основанию и шин или токоведущих частей аппаратов к изолятору используют металлическую арматуру, то есть металлические части, закрепленные на фарфоре.
Арматуру закрепляют на фарфоре чаще всего с помощью различного рода цементирующих замазок с коэффициентом объемного теплового расширения, близким к коэффициенту фарфора.
В целях улучшения качества изоляторов их фарфоровый корпус с внешней стороны покрывают глазурью.
В зависимости от рода установки применяют изоляторы для внутренней или наружной установки.
Изоляторы для наружной установки имеют более развитую поверхность, благодаря которой увеличивается микроразрядное напряжение, что обеспечивает надежную работу под дождем, а также в загрязненном состоянии.
Изоляторы на разные номинальные напряжения отличаются активной высотой фарфора, а на разные разрушающие механические усилия – диаметром.
Опорные изоляторы бывают опорно-стержневые и опорно-штыревые.
Опорно-стержневые изоляторы имеют сплошной или полный фарфоровый стержень с выступающими ребрами.
Арматура изоляторов, которая рассчитана на значительную механическую нагрузку, состоит из овальных или квадратных фланцев с отверстиями для болтов снизу и металлических головок с нарезными отверстиями для крепления проводника сверху.
Изоляторы, рассчитанные на меньшую механическую нагрузку, не имеют фланцев и головок.
У таких изоляторов предусмотрены металлические фасонные вкладыши с резьбовыми отверстиями, укрепленные в углублениях фарфорового стержня.
Эти изоляторы благодаря внутренней заделке арматуры имеют меньшие размеры и массу.
Изоляторы для внутреннего монтажа на напряжение до 35 кВ серии ОФ имеют коническое фарфоровое тело с одним или двумя небольшими ребрами.
Опорно-стержневые изоляторы для наружной установки серии ОНС отличаются более развитыми ребрами. Их изготавливают для напряжений 10 — 110 кВ.
Опорно-штыревые изоляторы серии ОНШ используются для наружной установки.
Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими ребрами (крыльями) для защиты от дождя.
Изолятор укрепляют на основании с помощью чугунного штыря с фланцем.
Сверху предусмотрен чугунный колпак с нарезными отверстиями для крепления токоведущих частей.
Проходные изоляторы для внутренней установки на напряжение до 35 кВ имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами.
Для крепления изолятора в перекрытии (стене) на средней его части предусмотрен фланец, а на торцах для крепления проводника — металлические колпаки.
Проходные изоляторы с номинальным током до 2000А снабжены стержнями прямоугольного сечения.
Изоляторы на ток 2000А и выше, называемые «шинные», поставляются без стержней.
Эти изоляторы на торцах имеют колпаки специальной конструкции, удерживающие стальные планки с прямоугольными вырезами, через которые пропускается токоведущая шина.
Фланцы и колпаки у изоляторов с большим номинальным током (обычно более 1000 А) изготавливают из немагнитных материалов – чугуна специальных марок, силумина – для избежания дополнительных потерь из-за индуктированных токов.
Проходные изоляторы, одна часть которых работает на открытом воздухе, а другая в закрытом помещении или в масле, как, например, проходные изоляторы трансформаторов и масляных выключателей, делают несимметричными (т.е. часть фарфорового корпуса, работающая на воздухе, имеет более развитые ребра).
Проходные изоляторы на напряжение 110 кВ и выше, называемые «вводы», имеют маслобарьерную или в более новых конструкциях бумажно-масляную изоляцию.
В последнем случае на токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги с проводящими прокладками из алюминиевой фольги между ними (конденсаторный ввод).
Конденсаторный ввод обеспечивает равномерное распределение потенциала, как вдоль оси, так и в радиальном направлении. Такие вводы обычно герметизированы.
Звоните (495) 973-16-54, 740-42-64
или отправляйте заявку по электронной почте: tehnolog_zakaz@list.ru