XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Изоляторы – служат для крепления токоведущих частей и изоляции их от заземленных конструкций и других частей электроустановки, находящихся под другим потенциалом.

Более подробно расскажу про линейный подвесной тарельчатый фарфоровый изолятор.

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.

Изоляторы бывают:

– аппаратные, для крепления токоведущих частей распределительных устройств и аппаратов.

– линейные, служат для крепления проводов воздушных линий к опорам ОРУ (открытых распределительных устройств),

По конструкции линейные изоляторы делятся на:

– штыревые,

– подвесные.

Подвесные изоляторы в свою очередь бывают:

– тарельчатые,

– стержневые.

Подвесные стержневые изоляторы отличаются конструктивно от опорно-стержневых тем, что имеют две металлические шапки с торцов, с отверстиями или гнездами для крепления изоляторов к опорным конструкциям и проводов к изоляторам.

Подвесные тарельчатые изоляторы имеют стеклянный или фарфоровый корпус в виде перевернутой тарелки с ребристой нижней поверхностью для увеличения разрядного напряжения под дождем. Верхняя поверхность тарелки выполняется гладкой, с небольшим уклоном для стекания воды. В изолирующую часть армированы металлический пестик или серьга с помощью специального сплава. Сверху фарфоровую головку охватывает шапка из ковкого чугуна с гнездом для введения в него пестика другого изолятора или ушка для крепления изолятора к опоре. Крепится шапка к фарфору цементирующей мастикой. Внутренней и наружной поверхности фарфоровой головке придана такая форма, чтобы притяжении провода фарфор испытывал сжатие, при котором его прочность выше, чем при растяжении. Это обеспечивает высокую механическую прочность тарельчатых изоляторов.

Тарельчатые изоляторы при напряжении 35 кВ и выше комплектуются в натяжные и подвесные 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: 35 кВ – 3-4; 110 кВ – 7-8; 220 кВ – 13-14.[1] Для электроустановок, подверженных усиленному загрязнению, число изоляторов в гирлянде увеличивают на 1-2; при значительном загрязнении атмосферы гирлянды составляют из изоляторов специальной конструкции с более развитой поверхностью. Изолятор снабжают пестиком с серьгой для крепления к конструкции. К серьге последнего изолятора гирлянды через седло или натяжной зажим крепят провод. В ОРУ, как правило, применяют натяжные гирлянды.

В течение всего срока эксплуатации механическая прочность не изменяется у фарфоровых изоляторов. Материал устойчив к ультрафиолетовому излучению и солнечной радиации, а также ко всему, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Обладает нулевой водопроницаемостью и негорючестью. Отсутствует деформация в момент приложения усилия изгиба. На материал изолятора не оказывают влияния поверхностные электрические разряды. Со временем электрические свойства изолятора не изменяются. Высокие диэлектрические свойства фарфора практически исключают пробой изолятора. Значительная масса. Транспортировка изоляторов требует особого внимания, т.к. из-за хрупкости изоляторов высока вероятность боя их посторонними предметами. Стабильность технологического процесса обеспечивает высокую надежность изолятора. Фарфоровые изоляторы практически невозможно изготовить в кустарных условиях. Недостатки фарфоровых изоляторов: значительный вес; высокая хрупкость. Достоинства: химические и физические свойства материала остаются неизменными с течением времени; механическая прочность и электрические свойства не изменяются в течение всего срока эксплуатации; не деформируется; материал устойчив к воздействию ультрафиолета, солнечной радиации, агрессивным выбросам химических предприятий; нулевая водопроницаемость; негорючесть; высокие диэлектрические свойства практически исключают возможность пробоя изолятора.[5]

По конструкции аппаратные изоляторы делятся на:

– опорные,

– опорно-стержневые,

– опорно-штыревые,

– проходные,

– маслонаполненные вводы.

Опорные изоляторы предназначены для внутренней установки. Их выпускают в нормальном и малогабаритном размере.

Изоляторы с круглым фланцем крепится к металлической конструкции одним болтом, с овальным фланцем двумя болтами, с квадратным фланцем четырьмя болтами. В комплектных распределительных устройствах применяются малогабаритные опорные изоляторы с ребристой поверхностью.

Опорно-штыревые изоляторы применяются для наружных установок. Их изготавливают на напряжении 6, 10 и 35 кВ. [2]

Он состоит из двух фарфоровых элементов, входящих друг в друга. Нижний элемент крепится к чугунному штырю с фланцем цементной замазкой. Фланец имеет отверстия для крепления изолятора к заземленной конструкции. Колпачок надевается на верхний элемент изолятора, в нём 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.

Опорно-стержневые изоляторы выполняются из сплошного ребристого фарфора, по торцам которого закрепляют чугунные фланцы для крепления токоведущих частей к изолятору и изолятора к опорной конструкции.

Изоляторы применяют на 10, 35 и 110 кВ. В электроустановках применяют также изоляторы опорно-стержневые и колонковые опорные, которые широко используют в аппаратах.

Проходные изоляторы производят для наружной и внутренней установки. Они необходимы при прокладке шин через стены, перекрытия и перегородки между отсеками электроустановки. [4]

Изолятор состоит из полых фарфоровых втулок, внутри которых проходит токоведущий стержень с контактными выводами, имеющими отверстия для присоединения к ним. Фланец предназначен для крепления изолятора к проходной плите в проёме стены. Фарфоровая втулка предназначена для работы снаружи и имеет более ребристую поверхность, чем втулка, которая работает внутри помещения.

Маслонаполненные вводы являются по назначению проходными изоляторами на напряжение 110 кВ и выше. [3]

Высокая напряженность в изоляционном промежутке между токоведущим стержнем и фарфоровыми втулками изолятора вынуждает заполнять его маслом. На токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги и проводящими прокладками между ними. Размеры слоев бумаги и прокладок выбираются такими, чтобы обеспечить равномерное распределение потенциалов как в радиальном, так и в продольном направлении ввода.

Фарфоровые втулки защищают внутреннюю изоляцию от атмосферного воздействия, в первую очередь от атмосферной влаги и служат одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. Нижняя часть ввода, расположенная в баке аппарата, заполненном маслом, выполняется укороченной. Это объясняет более высоким разрядным напряжением по поверхности фарфора в масле сравнительно с разрядным напряжением в воздухе.

Маслонаполненные вводы обычно герметизированы. Для компенсации температурных изменений в объёме масла предусмотрены конденсаторы давления, встроенные в верхнюю часть ввода, и измерительные устройства для контроля давления.

Список использованной литературы

Изоляторы подвесные тарельчатые. Общие технические условия ГОСТ 6490-93. 1991г.

Учебное пособие / Под общ. ред. Г. В. Коробова. 2-е изд., испр. и доп. – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 192 с: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

Электрические аппараты высокого напряжения / Под ред. Г.Н. Александрова. Л.: Энергоатомиздат, 2013. 344.

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ. – М.: ЭНАС, 2011.

Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. - 9-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 448 с.