Электрические изоляторы — типы, краткая характеристика, назначение. Где купить изоляторы


СОДЕРЖАНИЕ:

Высоковольтные изоляторы

Основная и главная задача любого изолятора – предотвращение взаимодействия цепей электрических устройств различных потенциалов, либо заряженных частиц и незаряженных токопроводящих частей. Поэтому наличие надежной изоляции – обязательное условие устойчивого функционирования тех устройств, где сбой в работе вследствие короткого замыкания просто недопустим.

Высоковольтные керамические изоляторы повсеместно используются в таких жизненно важных узлах, как трансформаторные подстанции, линии электропередач, распределительных высоковольтные устройства, а также высокоточные приборы, применяемые в самых различных сферах человеческой деятельности – от авиации и автомобилестроения до медицины и металлургии. Наибольшая потребность в высоковольтной керамике традиционно сохраняется на различных электростанциях и производствах.

До недавнего времени в большинстве случаев применялись исключительно фарфоровые изоляторы. Фарфор является прекрасным диэлектриком, что наряду с высокой прочностью и невосприимчивостью к внешним факторам, делает его незаменимым при сооружении контактных и токоведущих сетей самого различного назначения. Однако современные технологии не стоят на месте, и сегодня наряду с керамическими устройствами повсеместно встречаются и полимерные. Нередки также и комбинированные варианты – керамические трубы в них заполняются полимером, что позволяет им сочетать преимущества обоих решений.

В зависимости от назначения, высоковольтные изоляторы подразделяются на несколько типов:

Применяются при монтаже высоковольтных линий воздушной электропередачи с напряжением постоянного или переменного тока от 1 до 6 кВ частотой до 100 Гц, а также линий вещания и связи. Состоят из металлических штырей различной конструкции и фарфоровых изоляционных юбок, называемых телом либо корпусом изолятора.

Зачастую, полимерные или фарфоровые модели, не требующие крепления, применяются при монтаже высоковольтных линий с напряжением переменного тока от 6 до 10 кВ.

Применяются в распределительных устройствах и трансформаторных системах с напряжением переменного или постоянного тока от 6 до 10 кВ. Чаще всего фарфоровые, идентичного строения со штыревыми моделями.

Наиболее распространены в системах контактных сетей, а также железнодорожном сообщении. Рассчитаны на напряжение порядка 25 кВ при переменном потенциале, либо 3 кВ при постоянном токе. Состоят из металлического грузонесущего стержня и керамической трубки в качестве изолятора.

Применяются при монтаже цепей связи, телефонных линий, антенных установок. Пригодны для установки в системах, где кабель испытывает растяжение. Рассчитаны на напряжение от 100 до 500 В.

Независимо от типа и назначения изолятора, все они, будь то керамические, полимерные либо комбинированные, уже на протяжении многих лет прекрасно зарекомендовали себя и продолжают исправно выполнять свои функции.

Электроизоляция, изоляторы

Изоляция – элемент конструкции оборудования, препятствующий прохождению через него электрического тока. Для изоляции используются материалы с диэлектрическими свойствами: стекло, керамика, многочисленные полимеры. Также существует воздушная изоляция, в которой роль изолятора выполняет воздух, а конструктивные элементы фиксируют пространственную конфигурацию изолируемых проводников так, чтобы обеспечивать необходимые воздушные промежутки.

Изолятор – это средство для изоляции электрического тока от остальной среды.

Изоляторы бывают следующих видов: фарфоровые изоляторы изготавливают из электротехнического фарфора, покрывают слоем глазури и обжигают в печах; стеклянные изоляторы изготавливают из специального закалённого стекла. Они имеют большую механическую прочность, меньшие размеры и массу, медленнее подвергаются старению по сравнению с фарфоровыми; полимерные изоляторы изготавливают из специальных пластических масс.

Основные материалы изоляторов:

• Диэлектрик – вещество, не проводящее электрический ток, служащее для отделения одного проводника от другого;
• Линейный изолятор – устройство для изоляции воздушных линий электропередачи, выполненное из диэлектрика, один из видов электрического изолятора;
• Электрический изолятор – устройство из диэлектрика для изоляции проводов, протянутых по воздуху, от несущих конструкций;
• Оптический изолятор;
• Металлический изолятор – устройство для волновой изоляции фрагментов длинной линии друг от друга, не обеспечивает изоляцию по постоянному току, выполнен из металла.

Электроизоляционные материалы представлены в большинстве случаев стеклотканями и стеклолентами. Стеклоткани предназначены для изготовления фольгированных диэлектриков, стеклотканей, стеклопластиков, незаменимых в производстве вычислительной техники, приборов, изоляции электродвигателей, при ремонте и изготовлении деталей и узлов электрических машин, электрических цепей.

Стеклопластиковые изделия на основе электроизоляционных материалов по электроизоляционным и механическим свойствам превосходят все материалы из органических волокон, могут эксплуатироваться в условиях повышенной влажности.

Благодаря уникальным свойствам электроизоляционных тканей имеется широкий выбор для нетрадиционных производств, для изготовления новых технических и бытовых изделий.

Другие электроизоляционные материалы это термоусадки, электрические соединители, хомуты кабельные, термоусаживаемые трубки, компаунды и пр.

Электроизоляция, изоляторы на Metaprom.ru:

Статья размещена: 06 Июл 2010
Последнее редактирование: 07 Мая 2013

Другие публикации из рубрики Промышленная продукция / Электротехническое оборудование:

Изоляторы для трансформаторных вводов (изолятор ИПТ)

Высоковольтное оборудование, изоляторы, трансформаторы, разъединители, провод и арматура для СИП

Изоляторы ИПТ для трансформаторных вводов: виды и применение

Назначение и маркировка изделий

Данное оборудование применяется на силовых трансформаторах переменного тока с частотой до 100 Гц и как средство комплектации съемных вводов переменного тока с частотой 50-60 Гц. Изоляторы относятся к проходным и представляют собой неармированные изделия, изготовленные из электротехнической керамики (фарфора). Оборудование рассчитано на работу в сети с напряжением не более 35 кВ. Изоляторы рассчитаны для установки на улице, поэтому совершенно не боятся воздействия любых внешних факторов.

Основные сведения о технических характеристиках и назначении устройств содержатся в условных обозначениях, которыми маркируются изоляторы. Первые три буквы ИПТ обозначают вид и назначение устройства – изолятор проходной трансформаторный. Следующая буква В или Ш обозначает тип арматуры – втулка или шайба соответственно. После буквенных обозначений следуют цифровые, которые указывают на допустимое рабочее напряжение в кВ, номинал электротока в амперах. Далее в маркировке могут встречаться буквы А и Б, обозначающие длину пути утечки тока, соответственно, нормальное и усиленное. Последним указываются категория размещения и климатическое исполнение – У1. Данные параметры изоляторов регулируются требованиями следующих Государственных Стандартов 15543-70, 15150-69.

Изоляторы ИПТ в зависимости от типа установки могут выполняться в двух основных вариантах. Для внутренней установки оба конца изделия располагаются в аппарате или внутри помещения, согласно требованиям ГОСТ 20454-79. Второй вариант исполнения – изоляторы для наружно-внутренней установки. В этом случае внутри аппарата или помещения располагается только один конец изделия – по условиям ГОСТ 20479-83. Концы изоляторов могут находиться в одинаковых или разных средах (например, воздух-воздух или воздух-элегаз, воздух-масло).

По своей конструкции проходной изолятор представляет собой цилиндр из диэлектрического материала (фарфора). Производителем тщательно продумана конструкция каждого изолятора, потому данные изделия можно без опаски использовать в разных условиях.

Для предотвращения пробоев между металлическим фланцем и токопроводящим стержнем, в изделиях применяется внутренняя изоляция в виде:

— электрокерамики;
— электрокерамики в комбинации с воздухом;
— бумажно-бакелитовая изоляция;
— компаунд на основе термоактивных пластических смол;
— бумажно-масляная изоляция с обкладками из металла.

Вне зависимости от типа внутренней изоляции внешняя изолирующая оболочка выполняется из электротехнической керамики. Данный материал получают путем последовательного разнотемпературного обжига специальных глин. Фарфоровая оболочка предохраняет изолятор от неблагоприятного внешнего воздействия, влаги, осадков, пыли и существенных загрязнений. Если внутренней изоляцией являются масло или компаунд, фарфоровая оболочка служит емкостью для них.

Правильный выбор поставщика – залог качественного товара

Использование действительно качественного электротехнического оборудования является залогом безопасной эксплуатации всей сети и отдельных ее участков. Поэтому важно правильно выбирать поставщиков различных материалов, в том числе, изоляторов для трансформаторных вводов. Наша компания имеет в Москве собственный склад продукции, полностью оснащенный для хранения аналогичной продукции. У нас всегда в наличии большой ассортимент данных изделий и другого оборудования. Продажи напрямую от производителя гарантируют цены не выше заводских и поистине высокое качество товара.

Изоляторы. Назначение. Классификация. Полимерные изоляторы, их преимущества перед фарфоровыми и стеклянными.

Изоляторы. Назначение. Классификация. Полимерные изоляторы, их преимущества перед фарфоровыми и стеклянными.

Токоведущие части электрических установок и отдельных аппаратов должны быть надежно изолированы одни от других и от земли. Для выполнения этих функций и крепления токоведущих частей используют различные изоляторы.

Станционные и аппаратные изоляторы применяют для крепления и изоляции шин в распределительных устройствах электрических станций и подстанций или соответственно токоведущих частей аппаратов. Эти изоляторы, в свою очередь, подразделяются на опорные и проходные. Последние устанавливают 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.

Преимущества полимерных изоляторов:

Сниженными расходами эксплуатации, поскольку полимерные изоляторы не требуют промывки. Также, расходы, связанные с авариями линии или заменой разрушенных изоляторов может быть уменьшено. В случае полимерных изоляторов с силиконовыми оболочками токи утечки, а тем самым и потери линии, уменьшаются. При использовании полимерных изоляторов оказывается возможным сократить конструктивные расходы линии благодаря короткой длине секции и малой массе. В зависимости от электрических и механических характеристик полимерные изоляторы могут даже быть меньше по стоимости, в сравнении с обычными.

Релейная защита силовых трансформаторов 10/0,038кВ.

Газовая защита тр-ра

Типичный силовой трансформатор имеет газовое реле, которое состоит из двух отделений, каждое из которых выполняет отличительную функцию. Это нагнетающая газ камера, установлена прямо над барокамерой. Когда уровень газа доходит до максимума, то камера начинает в небольших количествах его выпускать, это производится при помощи небольших выхлопов или постепенного открытия клапанов. В данной конструкции, сигнализатором допустимого уровня газа служит простой поплавок.

Автоматическая релейная защита

Реле в трансформаторе представляет собой емкость с маслом, совмещенную с соединительной трубкой, выходящей из главного резервуара устройства. Используется в буровой установке для защиты от коротких замыканий, морской технике, печных трансформаторов, ГПП и т.д. Состоит из двух основных элементов: резервуара и поплавка. Поплавок крепится на шарнире таким образом, что он может двигаться вверх и вниз в зависимости от уровня масла в резервуаре реле. Один ртутный переключатель установлен на поплавок. Положение ртутного выключателя зависит от положения поплавка.

У неё есть определенные преимущества по сравнению с прочими видами защиты:

Диферинциальная токовая защита тр-ра

Диф защита имеет самый простой принцип работы, и устанавливается прямо в трансформаторный шкаф. Дифференциальные реле сравнивают между собой первичный ток и вторичный, если находят дисбаланс между ними, то срабатывает защита.

У неё есть определенные преимущества по сравнению с прочими видами защиты:

1. возникающие неисправности в ТМГ внутри изоляционного масла могут быть обнаружены с помощью реле. Дифференциальные устройства могут самостоятельно обнаружить практически все ошибки.

2. дифференциальное реле, как правило, сразу реагирует на любые повреждения цепей, в зависимости от их квалификации.

Малообъемные масляные выключатели 110-220кВ. Их преимущества перед многообъемными.

В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующей средой в процессе гашения дуги при отключении. Для изоляции токоведущих частей используется фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Выключатели имеют меньшие габариты и массу по сравнению с многообъемными выключателями

Преимущества: объем масла во много раз меньше, чем у многообъемных лишены недостатков последних – пожаро- и взрывоопасность, небыстродействие. Малообъемные выключатели имеют большую отключающую способность по сравнению с многообъемными.

Изоляторы. Назначение. Классификация. Полимерные изоляторы, их преимущества перед фарфоровыми и стеклянными.

Токоведущие части электрических установок и отдельных аппаратов должны быть надежно изолированы одни от других и от земли. Для выполнения этих функций и крепления токоведущих частей используют различные изоляторы.

Станционные и аппаратные изоляторы применяют для крепления и изоляции шин в распределительных устройствах электрических станций и подстанций или соответственно токоведущих частей аппаратов. Эти изоляторы, в свою очередь, подразделяются на опорные и проходные. Последние устанавливают 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.

Преимущества полимерных изоляторов:

Сниженными расходами эксплуатации, поскольку полимерные изоляторы не требуют промывки. Также, расходы, связанные с авариями линии или заменой разрушенных изоляторов может быть уменьшено. В случае полимерных изоляторов с силиконовыми оболочками токи утечки, а тем самым и потери линии, уменьшаются. При использовании полимерных изоляторов оказывается возможным сократить конструктивные расходы линии благодаря короткой длине секции и малой массе. В зависимости от электрических и механических характеристик полимерные изоляторы могут даже быть меньше по стоимости, в сравнении с обычными.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Назначение и типы изоляторов

В воздушной, газовой, вакуумной и чисто жидкой изоляции для под­держания электрода под высоким напряжением используются твердотель­ные изоляторы.

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны обла­дать высокой механической прочностью, так как, являясь элементом кон­струкции, несут значительную нагрузку. Изоляторы линий электропере­дачи, например, несут нагрузку от тяжения проводов, исчисляемую тоннами, а иногда и десятками тонн. Опорные изоляторы, на которых кре­пятся шины распределительных устройств, выдерживают громадные нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при коротких замыканиях.

Пробой твердого диэлектрика означает выход изолятора из строя, тогда как разряд по поверхности при условии быстрого отключения напряже­ния не причиняет изолятору никаких повреждений. Поэтому пробивное напряжение твердого диэлектрика в изоляторе всегда примерно в 1,5 раза выше, чем напряжение перекрытия на поверхности, которым и определя­ется электрическая прочность изолятора.

Диэлектрики должны быть негигроскопичны и не должны изменять своих свойств под воздействием различных метеорологических факторов. При неблагоприятных условиях (дождь, увлажненные загрязнения) на поверхностях изоляторов, устанавливаемых на открытом воздухе (изоля­торов наружной установки), могут возникать частичные электрические дуги. Под их действием поверхность может обугливаться и на ней могут появляться проводящие следы — треки, снижающие электрическую проч­ность изоляторов. Поэтому диэлектрики для изоляторов наружной уста­новки должны обладать высокой трекингостойкостью.

Всем указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют глазурованный электротехнический фарфор и стекло, получившие широ­кое распространение, а также некоторые пластмассы.

Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30—40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины, электрическая прочность стекла при тех же условиях — 45 кВ/мм.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фар­форовыми изоляторами. Технологический процесс их изготовления пол­ностью автоматизирован, прозрачность стекла позволяет легко обнару-

жить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты, повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части изолятора, которое легко обнаружить при осмотре линии электро­передачи эксплуатационным персоналом.

Полимерные изоляторы наружной установки изготавливаются из эпок­сидных компаундов, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоля­торы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекин-гостойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет сущест­венно уменьшить массу подвесных изоляторов.

Условия развития разряда по поверхности изоляторов наружной уста­новки существенно изменяются, если на их поверхностях имеются увлаж­ненные загрязнения или же они смачиваются дождем. Тогда разрядные напряжения значительно уменьшаются.

Наиболее сильное влияние на снижение напряжения оказывают увлаж­ненные загрязнения и повышение напряжения перекрытия вдоль поверх­ности изолятора обеспечивается только применением на его поверхности ребер, часто с очень развитой поверхностью. По нормированным катего­риям загрязнения и экспериментальным зависимостям длин пути утечки вдоль поверхности изоляторов и заданным воздействиям определяется форма и необходимое число ребер изолятора.

Для повышения разрядного напряжения чисто воздушных промежут­ков и по высоте аппаратов высокого напряжения и вводов трансформато­ров на их концах устанавливают экраны из металлических труб. Уста­новка экранов большого диаметра резко увеличивает радиус кривизны электродов при сохранении межэлектродного расстояния. Это позволяет при сохранении средней напряжённости поля в промежутке резко снизить максимальную напряжённость поля. При этом сильно затрудняется разви­тие лавины электронов и разряда, повышается разрядное напряжение воз­душных промежутков, почти исключается появление короны на электро­дах высокого напряжения с соответствующим резким снижением уровня радиопомех вблизи подстанций и линий электропередачи.

Применение экранов на гирляндах линии электропередачи за счёт уве­личения ёмкостной связи между электродом высокого напряжения и эле­ментами гирлянды изоляторов снижает напряжение на самых нагружен­ных изоляторах гирлянды и соответственно повышает напряжение ее перекрытия.

Выбор изоляционных расстояний по воздуху между токоведущими час­тями, а также от токоведущих до заземленных элементов распределитель-ного устройства (РУ), производят по значениям испытательных напряже­ний. Для РУ напряжением до 220 кВ за основу принимают испытательные

напряжения грозовых импульсов, а для РУ напряжением 330 кВ и выше — испытательные напряжения промышленной частоты.

В целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала рассто­яния между фазой и землей в тех местах, где это необходимо, должны быть увеличены. Поэтому вне зависимости от класса рабочего напряже­ния минимальные расстояния от неогражденных токоведущих частей до земли увеличиваются на 270 см. Расстояние от нижней кромки диэлектри­ческой части изоляторов до земли должно быть не менее 250 см. Мини­мальные расстояния между токоведущими частями и ограждениями, зда­ниями или сооружениями увеличиваются на 200 см. Минимальные расстояния от токоведущих частей до транспортируемого оборудования увеличиваются на 75 см.

Провода воздушных линий электропередачи должны быть изолиро­ваны друг от друга и от земли. Для этого они с помощью изоляторов под­вешиваются на опорах таким образом, чтобы соблюдались определенные расстояния между проводами, а также между каждым из проводов и зем­лей. Таким образом, изоляцию линий электропередачи образуют воздуш­ные промежутки и изоляторы.

В связи с тем, что изоляторы во время эксплуатации загрязняются и увлажняются, что может существенно снижать их разрядные напряжения, а на опорах провода ближе всего подходят к заземленным металлическим конструкциям, опоры в отношении изоляции являются слабыми точками линии электропередачи, и ее надежная работа во многом определяется правильным выбором числа изоляторов в гирляндах и изоляционных рас­стояний между проводами и опорой.

По расчетному значению разрядного напряжения ^ ч и опытным кри­вым разрядных напряжений промежутка провод — опора определяется минимально необходимая длина воздушного промежутка. Полное изоля­ционное расстояние провод — опора складывается из наименьшей длины воздушного промежутка и значения горизонтального отклонения провода под действием ветра.

Выбор расстояния провод — опора связан не только с электрической прочностью изоляции. Реально он определяется условиями безопасности при проведении работ на опоре без отключения линии. Например, для линий 330 кВ безопасность обеспечивается при расстоянии от проводов (или арматуры) до ближайших частей опоры не менее 3,5 м.

Промежуток провод — земля выбирается по уровню воздействующих напряжений, исходя из условия безопасного проезда транспортных средств высотой 4 м под линией в точке наибольшего провеса проводов, а для линий электропередачи напряжением 750 и 1150 кВ исходя из допус­тимого значения напряженности электрического поля под линией на высоте 1,8 м. При выбранных таким образом расстояниях между прово­дами и землей пробои на землю или транспорт практически исключаются как при внутренних, так и при грозовых перенапряжениях.

При выборе изоляционных расстояний необходимо учитывать и эколо­гическое влияние воздушных линий и распределительных устройств.

Для реальных промежутков на подстанциях и линиях электропередачи характерно резко неоднородное распределение напряженности электри­ческого поля вдоль промежутка. В этом случае возникающие у электрода с высокой напряженностью поля лавины электронов и каналы разрядов не пересекают весь промежуток, а сосредотачиваются у этого электрода, образуя свечение вокруг него — коронный разряд.

Коронный разряд создает помехи радио- и телевизионному приему, а также акустический шум. Наиболее сильные радиопомехи и акустический шум возникают при коронировании линий сверхвысокого напряжения во время дождя и снега. В хорошую погоду помехи возрастают при загряз­нении проводов.

Для линий электропередачи напряжением ПО и 220 кВ наименьшие диаметры проводов, при которых исключается корона в хорошую погоду, составляют соответственно 1,2 и 2,4 см (при нормальных атмосферных условиях).

При номинальных напряжениях 330 кВ и выше необходимы провода еще большего диаметра, во многих случаях превышающего диаметр, выбранный из условия передачи по линии заданной мощности. В таких случаях целесообразно иметь провода, площадь поперечного сечения которых по проводящему материалу и диаметру независимы. Это так называемые «расширенные» провода. Они имеют диаметр, при котором обеспечивается необходимое снижение напряженности поля на их поверх­ности, а для сокращения площади поперечного сечения делаются полыми или со стеклопластиковой сердцевиной.

Другое решение состоит в применении расщепленных проводов фаз. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного провода большого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малого диаметра. В такой конструкции фазы удается при требуемом суммарном сечении проводов существенно уменьшить максимальную напряженность поля на их поверхности (рис. 15.5).

Электрическое поле воздушной линии электропередачи может оказывать на чело­века физиологическое влияние, воздействуя на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечно-сосудистой сие-темы и внутренних органов.

Рис. 15.5. Характеристики расщепленной фазы:

rp — радиус расщепления фазы; r — радиус провода; D — расстояние между проводами фазы

При прикосновении к незаземленным металлическим предметам, сель­скохозяйственным машинам и транспортным средствам человек может подвергаться воздействию кратковременных электрических разрядов, особенно опасных во время возникновения на линии перенапряжений. Степень воздействие на человека электрического поля и разрядов возрас­тает с увеличением напряженности поля под линией.

У нас в стране для персонала, обслуживающего подстанции и линии сверхвысокого напряжения, установлены предельно допустимые про­должительности пребывания в электрическом поле. При выполнении условий, указанных ниже, в течение суток происходит самовосстановле­ние физиологического состояния организма без каких-либо остаточных явлений:

поля, кВ/м. 5 10 15 20 25

в электрическом поле

в течение суток, мин. Без ограничений 180 90 10 5

На подстанциях по результатам измерений составляются карты распре­деления напряженностей электрического поля по территории открытого распределительного устройства, которыми пользуются при проведении работ. Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или продолжительность работы превышает допустимое время пребыва­ния в электрическом поле, то работы производятся с применением средств защиты, например, экранирующей одежды. Средства защиты применя­ются также в том случае, если не исключена возможность воздействия на работающего электрических разрядов с незаземленных металлических объектов.

В электрическом поле воздушной линии помимо электротехнического персонала могут находиться местные жители, а также животные. В связи с этим, напряженность электрического поля под линией не должна превы­шать 15 кВ/м в населенной и 20 кВ/м в ненаселенной местностях.

С целью регламентации работ в полосе отчуждения линии электропе­редачи и около нее установлены так называемые зоны влияния. Границы зоны влияния линий 750 кВ проходят на расстоянии 40 м от проекции на землю крайних проводов. В зоне влияния запрещается строительство загонов для скота и птицы, складирование материалов и горючего, а также установка различного рода металлических баков. Металлические ограждения, опоры для винограда, хмеля и т.п. в полосе до 100 м по обе стороны от оси линии электропередачи подлежат заземлению. Установка палаток, фургонов, полевых станов допускается не ближе 60 м от крайних проводов линии.

Внутренняя изоляция

Характерная для внутренней изоляции зависимость пробивного напря­жения ипр от времени приложения напряжения показана на рис. 15.6. Сложный вид этой зависимости объясняется тем, что при разных време­нах процессы в изоляции, приводящие к пробою, имеют различную физи­ческую природу.

В диапазоне I от единиц микросекунд до нескольких миллисекунд в изоляции возможен чисто электрический пробой.

При времени воздействия свыше 1 мс — диапазон II — проявляется влияние твердых частиц примесей, неизбежно присутствующих в техни­чески чистых диэлектриках. Чем дальше успевают сместиться частицы за время воздействия напряжения, тем больше вероятность появления их в той области изоляции, где напряжённость поля достаточно велика для начала развития разряда с частицы. Следовательно, пробивное напряже­ние и будет снижаться по мере увеличения времени воздействия напряжения.

Следующий участок кривой III область теплового пробоя. В зависи­мости от размеров и свойств изоляции и температуры окружающей среды он может занимать диапазон от десятков секунд до нескольких часов.

Последний участок IV зависимости соответствует временам воздей­ствия напряжения от нескольких минут или часов до 10—15 лет и более. Это область, в которой пробой постепенно подготавливается медленно протекающими процессами электрического старения изоляции. Эти про­цессы возникают под действием электрических полей и вызывают необ­ратимое ухудшение диэлектрических свойств изоляции. Интенсивность процессов старения может быть очень малой, поэтому время, необходи­мое для постепенного разрушения изоляции до пробоя, может исчис­ляться годами. Главной причиной такого старения являются частичные разряды. В частности, они могут возникать в газовых включениях (порах,

Рис. 15.6. Зависимость пробивного напряжении Uпр внутренней изооляции от времени воз­действия напряжения

трещинах, кавернах), оставшихся в изоляции при изготовлении или поя­вившихся в процессе эксплуатации.

Электрическая прочность внутренней изоляции при всех временах должна быть выше возможных в эксплуатации электрических воздей­ствий. Пример правильного согласования уровней электрической проч­ности изоляции с уровнями воздействия напряжений показан на рис. 15.7.

При выборе внутренней изоляции надо учитывать не только электри­ческие, но и другие воздействия.

К числу важнейших относятся, прежде всего, тепловые воздействия, которые обусловлены выделением тепла в активных частях оборудования (в проводниках и магнитопроводах), а также диэлектрическими потерями в самой изоляции. Эти воздействия могут значительно ускорять химиче­ские процессы в изоляции, которые ведут к постепенному ухудшению ее свойств.

Механические нагрузки разного рода для внутренней изоляции опасны тем, что могут явиться причиной появления в твердых материалах микро­трещин, в которых затем под действием сильного электрического поля возникнут частичные разряды, что ускорит процесс старения изоляции.

Появление влаги в изоляции приводит к резкому снижению сопротив­ления утечки, так как во влаге содержатся растворенные и диссоцииро­ванные примеси, т.е. свободные ионы. Уменьшение сопротивления утечки опасно тем, что это приводит к росту диэлектрических потерь. Вслед­ствие этого снижается напряжение теплового пробоя и, кроме того, про­исходит дополнительный нагрев изоляции, что влечет за собой ускорение темпов теплового старения.

Даже относительно небольшое увлажнение минерального масла (несколько десятков граммов влаги на тонну масла) приводит к значитель­ному уменьшению электрической прочности маслонаполненной изоляции при длительном воздействии напряжения (в течение нескольких секунд и более).

Электрические изоляторы — типы, краткая характеристика, назначение. Где купить изоляторы?

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.

Изоляторы

Различают изоляторы следующих видов: опорные, проходные и подвесные. Изоляторы должны отвечать ряду требований, определяющих их электрические и механические характеристики, в соответствии с назначением и номинальным напряжением, а также загрязненностью воздуха в районе установки.

К электрическим характеристикам относятся: номинальное напряжение, пробивное напряжение, разрядные и выдерживаемые напряжения промышленной частоты в сухом состоянии и под дождем, импульсные 50%-ные разрядные напряжения обеих полярностей. Основной механической характеристикой является минимальная разрушающая нагрузка, Н, приложенная к головке изолятора в направлении, перпендикулярном оси, а также жесткость или отношение силы, приложенной к головке изолятора в направлении. перпендикулярном оси, к отклонению головки от вертикали, Н/мм.

Жесткость опорных изоляторов зависит от их конструкции и номинального напряжения. Изоляторы для напряжения до 35 кВ включительно обладают очень большой жесткостью, поскольку высота их относительно мала. Изоляторы для более высоких напряжений имеют большую высоту и меньшую жесткость. Она составляет в зависимости от конструкции от 300 до 2000 Н/мм для изоляторов 110 кВ и 150-200 Н/мм для изоляторов 220 кВ. Это означает, что при КЗ головки изоляторов заметно отклоняются от своего нормального положения под действием электродинамических сил на проводники. Однако изоляторы не разрушаются при условии, что нагрузка на головку не превышает минимальной разрушающей нагрузки.

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах. Их можно разделить на стержневые и штыревые.

Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки

Рис.1. Опорный стержневой изолятор для внутренней установки
серии ИО 10 кВ с квадратным фланцем и колпаком

Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки серии ИО изготовляют для номинальных напряжений от 6 до 35 кВ. Они имеют фарфоровое коническое тело с одним небольшим ребром (рис.1). Снизу и сверху предусмотрены металлические детали (армировка) для крепления изолятора на основании и крепления проводника на изоляторе.

Высота фарфорового тела определяется номинальным напряжением. Диаметр тела и вид армировки определяются минимальной разрушающей нагрузкой: чем больше последняя, тем прочнее должен быть укреплен изолятор на основании. Изоляторы, рассчитанные на значительную механическую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы с отверстиями для болтов, а сверху — металлические колпаки с нарезными отверстиями для крепления шинодержателя и проводника. Элементы арматуры охватывают тело изолятора и соединены с фарфором цементным составом.

Изоляторы серии ИО изготовляют с минимальной разрушающей нагрузкой от 3,75 до 30 кН.

Опорные стержневые изоляторы для наружной установки

Рис.2. Опорный стержневой изолятор для наружной установки серии ИОС 110 кВ

Опорные стержневые изоляторы для наружной установки серии ИОС (рис.2) отличаются от изоляторов описанной выше конструкции более развитыми ребрами, благодаря которым увеличивается разрядное напряжение под дождем. Их изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 110 кВ. Минимальная разрушающая нагрузка находится в пределах от 3 до 20 кН.

Опорные штыревые изоляторы

Рис.3. Опорный многоэлементный изолятор (мультикон) 245 кВ

Опорные штыревые изоляторы серии ОНШ также предназначены для наружной установки. Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими ребрами (крыльями) для защиты от дождя. Длина пути тока утечки по поверхности диэлектрика значительно больше соответствующего пути тока утечки по изолятору, предназначенному для внутренней установки. Изолятор укрепляется на основании с помощью чугунного штыря с фланцем.

Для крепления токоведущих частей предусмотрен чугунный колпак с нарезными отверстиями. Штыревые изоляторы изготовляют для номинальных напряжений от 10 до 35 кВ и минимальной разрушающей нагрузки от 5 до 20 кН. Изолятор, показанный на рис.3, рассчитан на номинальное напряжение 35 кВ. Штыревые изоляторы 110-220 кВ представляют собой колонки из нескольких изоляторов 35 кВ.

Рис.4. Опорный штыревой изолятор для наружной установки серии ОНШ 35 кВ

В Англии, Франции и других странах строят опорно-штыревые изоляторы (рис.4), составленные из большого числа фарфоровых элементов 2, соединенных между собой цементной связкой 3, получившие название «мультикон». Вверху изолятора крепится колпак 1, а внизу — металлический фланец. Высота изолятора для напряжения 245 кВ составляет 2300 мм. Такие изоляторы, собранные в одиночные колонки, используются в РУ до 765 кВ. Они обладают малой жесткостью и в то же время высокой прочностью на изгиб.

Проходные изоляторы

Проходные изоляторы предназначены для проведения проводника сквозь заземленные кожухи трансформаторов и аппаратов, стены и перекрытия зданий.

Проходные изоляторы для внутренней установки до 35 кВ включительно имеют полый фарфоровый корпус без наполнителя с небольшими ребрами. Для крепления изолятора в стене, перекрытии предусмотрен фланец, а для крепления проводника — металлические колпаки. Длина фарфорового корпуса определяется номинальным напряжением, а диаметр внутренней полости — сечением токоведущих стержней, следовательно, номинальным током.

Рис.5. Проходной изолятор для внутренней установки 10 кВ, 250-630 А

Рис.6. Проходной изолятор для внутренней установки 20 кВ, 8000-12500 А

Изоляторы с номинальным током до 2000 А (рис.5) снабжены алюминиевыми стержнями прямоугольного сечения. Изоляторы с номинальным током свыше 2000 А (рис.6) поставляются без токоведущих стержней. Размеры внутренней полости выбраны здесь достаточными, чтобы пропустить через изолятор шину или пакет шин прямоугольного сечения, а при очень большом токе — трубу круглого сечения.

Фланцы и колпаки, в особенности у изоляторов с большим номинальным током, изготовляют из немагнитных материалов (специальных марок чугуна, а также силумина — сплава на основе алюминия и кремния) во избежание дополнительных потерь мощности от индуктированных токов. У изоляторов, предназначенных для ввода жестких и гибких шин в здания РУ или шкафы КРУ наружной установки, часть фарфорового корпуса, обращенная наружу, имеет развитые ребра (рис.7) для увеличения разрядного напряжения под дождем.

Рис.7. Проходной изолятор наружно-внутренней установки 35 кВ, 400-630 А

Проходные изоляторы 110 кВ и выше в зависимости от назначения получили названия линейных или аппаратных вводов. Кроме фарфоровой они имеют бумажно-масляную изоляцию. На токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги с проводящими прокладками между ними. Размеры слоев бумаги и прокладок выбраны так, чтобы обеспечить равномерное распределение потенциала как вдоль оси, так и в радиальном направлении.

Рис.8. Герметизированный бумажно-масляный ввод 500 кВ с выносным бачком давления

Ввод (рис.8) состоит из следующих частей: металлической соединительной втулки 1, предназначенной для закрепления ввода в кожухе аппарата или в проеме стены, верхней 2 и нижней 3 фарфоровых покрышек, защищающих внутреннюю изоляцию от атмосферной влаги и служащих одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. Вводы, предназначенные для аппаратов с маслом, имеют укороченную нижнюю часть; это объясняется более высоким разрядным напряжением по поверхности фарфора в масле сравнительно с разрядным напряжением в воздухе.

Вводы обычно герметизированы. Для компенсации температурных изменений в объеме масла предусмотрены компенсаторы давления, встроенные в верхнюю часть ввода или помещенные в особый бачок давления 4, соединенный с вводом гибким трубопроводом. Вводы имеют измерительное устройство, которое служит для контроля давления в системе ввод-бак.

Подвесные изоляторы

Подвесные изоляторы предназначены для крепления многопроволочных проводов к опорам воздушных линий и РУ. Их конструируют так, чтобы они могли противостоять растяжению.

Рис.9. Подвесной тарельчатый изолятор

Тарельчатый изолятор (рис.9) имеет фарфоровый или стеклянный корпус в виде диска с шарообразной головкой. Нижняя поверхность диска выполнена ребристой для увеличения разрядного напряжения под дождем, а верхняя поверхность диска — гладкой, с небольшим уклоном для стекания дождя. Внутри фарфоровой (стеклянной) головки цементом закреплен стальной оцинкованный стержень. Сверху фарфоровую головку охватывает колпак из чугуна с гнездом для введения в него стержня другого изолятора или ушка для крепления гирлянды к опоре. Число изоляторов в гирлянде выбирают в соответствии с номинальным напряжением.

Внутренней и наружной поверхностям фарфоровой головки придана такая форма, чтобы при тяжении провода фарфор испытывал только сжатие (как известно, прочность фарфора при сжатии значительно больше, чем при растяжении). Так обеспечивают высокую механическую прочность тарельчатых изоляторов. Они способны выдерживать тяжения порядка 10 4 -10 5 Н. Механическую прочность подвесных изоляторов характеризуют испытательной нагрузкой, которую изоляторы должны выдерживать в течение 1 ч без повреждений.

Расчетную нагрузку на тарельчатые изоляторы принимают равной половине часовой испытательной.

В местностях, прилегающих к химическим, металлургическим, цементным заводам, воздух содержит значительное количество пыли, серы и других веществ, которые образуют на поверхности изоляторов вредный осадок, снижающий их электрическую прочность. Вблизи моря и соленых озер воздух имеет большую влажность и содержит значительное количество соли, которая также образует вредный осадок.

Нормальные изоляторы, используемые в районах, удаленных от источников загрязнения, имеют отношение длины пути утечки к наибольшему рабочему напряжению около 1,5 см/кВ. Для РУ, подверженных загрязнению, применяют изоляторы особой конструкции или увеличивают число изоляторов в гирляндах. Прибегают также к периодической обмывке или обтирке изоляторов.

Рис.10. Подвесной изолятор для местностей с загрязненным воздухом

Тарельчатые изоляторы, предназначенные для местностей с загрязненным воздухом (рис.10), имеют увеличенную длину пути тока утечки и выполнены так, чтобы поверхность их была в наибольшей мере доступна очищающему действию дождя и ветра.

При одинаковой степени загрязнения и увлажнения разрядные напряжения у изоляторов особой конструкции приблизительно в 1,5 раза выше, чем у изоляторов обычного исполнения.

Исследование высоковольтных изоляторов

Характеристика назначения и типов изоляторов. Полимерные изоляционные достоинства и недостатки. Особенности атмосферного воздуха как основного диэлектрического материала для создания внешней изоляции электроустановок. Отделение из закаленного стекла.

Марка Цена с НДC
Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 06.06.2020
Размер файла 30,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования

Иркутский государственный аграрный университет имени А. А. Ежевского

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Техника высоких напряжений»

Тема: «Высоковольтные изоляторы»

1. Общая характеристика внешней изоляции

1.1 Атмосферный воздух как диэлектрик

1.2 Диэлектрик изолятора

2. Назначение и типы изоляторов

2.1 Опорные изоляторы

2.2 Подвесные изоляторы

2.3 Проходные изоляторы

3. Полимерные изоляторы. Достоинства и недостатки

Список использованной литературы

В современной энергетике передача электроэнергии от мест её производства к потребителям осуществляется по воздушным линиям электропередачи напряжением до 750 кВ и выше. Большое значение имеет надежность работы линий электропередачи и всего комплекса оборудования: трансформаторов, генераторов, коммутационной аппаратуры, компенсирующих устройств и т.д. В значительной мере решение этой задачи обеспечивается надежной работой изоляции электрических систем и оборудования, в частности правильным выбором типа изоляторов, которые в будущем будут эксплуатироваться на проектируемой линии.

Изолятор электрический — это устройство для электрической изоляции механической связи частей электрического устройства, находящихся под различными электрическими потенциалами. Изолятор состоит из диэлектрика и деталей для его крепления (арматуры). Наиболее часто изоляторы изготавливают из фарфора и стекла. В радиотехнических устройствах и других высокочастотных установках их выполняют из стеатита, ультрафарфора и других материалов с малыми диэлектрическими потерями.

Конструкция и размеры изоляторов определяются прикладываемыми к ним механическими нагрузками, электрическим напряжением установок и условиями их эксплуатации. Изоляторы линий электропередачи и открытых распределительных устройств электрических станций и подстанций подвергаются воздействию атмосферных осадков, которые особенно опасны при сильном загрязнении окружающего воздуха. В таких изоляторах для увеличения напряжения перекрытия (электрического разряда по поверхности) наружная поверхность делается сложной формы, которая удлиняет путь перекрытия. На линиях электропередачи напряжением от 6 до 35 кв применяют так называемые штыревые изоляторы, на линиях более высокого напряжения — гирлянды из подвесных изоляторов, число которых в гирлянде определяется номинальным напряжением линии. В открытых распределительных устройствах для крепления ошиновок или установки аппаратов, находящихся под напряжением, обычно используют опорные изоляторы штыревого типа, которые при очень высоких напряжениях (до 220 кв) собирают в колонки, устанавливая один на другой. Для вывода высокого потенциала через заземлённую поверхность (например, крышку бака трансформатора) служат проходные изоляторы.

1. Общая характеристика внешней изоляции

1.1 Атмосферный воздух как диэлектрик

Основным диэлектрическим материалом для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода линий электропередачи, наружные токоведущие части электрических аппаратов) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей установок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значений напряжения, воздействию которого подвергается установка, и от электрической прочности воздуха.

При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков относительно невелика и в однородном поле при межэлектродных расстояниях более 1 см имеет значение, не превышающее 30 кВ/см. В большинстве изоляционных конструкции при приложении высокого напряжения создается резко-неоднородное электрическое поле. Электрическая прочность воздуха в таких полях еще меньше и при расстояниях между электродами порядка 1-2 м составляет приблизительно 5 кВ/см, а при расстояниях 10-20 м снижается соответственно до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных линий электропередачи и распределительных устройств в значительной мере определяются электрической прочностью воздуха, и при увеличении номинального напряжения, очень быстро возрастают.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают влияние давление (р), температура (T) и абсолютная влажность (у) воздуха, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях. Так, электрооборудование обычного исполнения предназначено для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре окружающего воздуха до 40 °С. В связи с этим при проектировании внешней изоляции электрооборудования учитывается, что при подъем на каждые 100 м над уровнем моря разрядных напряжений снижается примерно на 1 % и такое же снижение дает увеличение температуры на каждые 3 °С сверх нормального. В качестве нормальной температуры принимается T0 = 293 К (t=20°С), в качестве нормального давления, соответствующего уровню моря, P0 =100 кПа (760 мм рт. ст.) в качестве нормальной влажности воздуха — абсолютная влажность уо = 11 г/м3. Уменьшение абсолютной влажности воздуха в 2 раза приводит к снижению разрядных напряжений внешней изоляции на 6-8%. Следует отметить, что приведенные данные, характеризующие изменение разрядных напряжений под влиянием атмосферных условии, относятся к межэлектродным расстояниям до 1 м. При расстояниях между электродами больше 1 м влияние атмосферных условий снижается по мере увеличения расстояния. Дождь практически не оказывает влияния на разрядные напряжения промежутков с неоднородным полем.

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны обладать высокой механической прочностью, поскольку изоляторы, являясь элементом конструкции, несут значительную нагрузку. Так к примеру изоляторы линий электропередачи несут нагрузку от натяжения проводов, исчисляемую тоннами, а иногда и десятками тонн. Опорные изоляторы, на которых крепятся шины распределительных устройств, выдерживают громадные нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при коротких замыканиях.

Диэлектрики должны иметь высокую электрическую прочность, позволяющую создавать экономичные и надежные конструкции изоляторов. Нарушение электрической прочности изолятора может происходить или при пробое твердого диэлектрика, из которого он изготовлен, или в результате развития разряда в воздухе вдоль внешней поверхности изолятора. Пробой твердого диэлектрика означал бы выход изолятора из строя, тогда как разряд по поверхности при условии быстрого отключения напряжения не причиняет изолятору никаких повреждений. Поэтому пробивное напряжение твердого диэлектрика в изоляторе должно быть (и всегда делается) примерно в 1,5 раза более высоким, чем напряжение перекрытия по поверхности, которым и определяется электрическая прочность изолятора.

Диэлектрики должны быть негигроскопичны (не впитывать влагу) и не должны изменять своих свойств под действием различных метеорологических факторов. При неблагоприятных условиях (дождь, увлажненные загрязнения) на поверхностях изоляторов, устанавливаемых на открытом воздухе (изоляторов наружной установки), могут возникать частичные электрические дуги. Под их действием поверхность может обугливаться и на ней могут появляться проводящие следы — треки, снижающие электрическую прочность изоляторов. Поэтому диэлектрики для изоляторов наружной установки должны обладать высокой трекингостойкостю.

Всем указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют глазурованный электротехнический фарфор и стекло, получившие широкое распространение, а также некоторые пластмассы.

Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30—40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Электрическая прочность стекла при тех же условиях — 45 кВ/мм.

Механическая прочность фарфора и стекла зависит от вида нагрузки. Например, прочность фарфоровых образцов диаметром 2—3 см составляет при сжатии 450 МПа, при изгибе — 70 МПа, а при растяжении — всего 30 МПа. Поэтому наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие.

Стекло по механической прочности не уступает фарфору и тоже лучше всего работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 0С и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления полностью автоматизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты; повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части изолятора, которое легко обнаружить при осмотре линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекингостойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов. В закрытых помещениях изоляторы не подвержены влиянию атмосферных осадков, поэтому для их изготовления в некоторых случаях используется бакелизированная бумага. Для уменьшения гигроскопичности такие изоляторы покрываются снаружи водостойкими лаками. Однако наибольшее распространение для внутренней установки получили изоляторы из фарфора и стекла, отличающиеся от изоляторов наружной установки более простой формой.

Поскольку перекрытие изоляторов происходит в результате развития разряда в воздухе вдоль поверхности, на разрядные напряжения изоляторов оказывают влияние те же факторы, которые влияют на разрядные напряжения воздушных промежутков, т. е. давление, температура и абсолютная влажность воздуха. Помимо этого на разрядные напряжения изоляторов влияет состояние их поверхности. Условия развития разряда по поверхности изоляторов наружной установки существенно изменяются, если на их поверхностях имеются увлажненные загрязнения или же они смачиваются дождем. Тогда разрядные напряжения значительно уменьшаются. В связи с этим по существующей методике испытанные изоляторы подвергаются воздействию сухоразрядного, мокроразрядного и влагоразрядного напряжений.

Сухоразрядные напряжения определяются при сухой и чистой поверхности изоляторов и приводятся к нормальным атмосферным условиям. При измерениях мокроразрядных и влагоразрядных напряжений искусственный дождь и увлажненные загрязнения создаются по стандартным методикам. Это обеспечивает возможность сопоставления результатов, полученных в разное время или в разных лабораториях, и объективность оценки изоляторов различной конструкции.

2. Назначение и типы изоляторов

По своему назначению изоляторы делятся на опорные, подвесные и проходные. Опорные изоляторы в свою очередь подразделяются на стержневые и штыревые, а подвесные — на изоляторы тарельчатого типа и стержневые.

Опорно-стержневые изоляторы применяют в закрытых и открытых распределительных устройствах длярепления на них токоведущих шин или контактных деталей. Изоляторы внутренней установки конструктивно представляют собой фарфоровое тело, армированное крепежными металлическими деталями. Арматура одновременно является внутренним экраном, с помощью которого снижается напряженность поля у края электрода, где она максимальна. Ребро на теле изолятора играет роль барьера, заставляя разряд развиваться под углом к силовым линиям поля, т. е. по пути с меньшей напряженностью. Внутренний экран и ребро существенно увеличивают разрядное напряжение изолятора. Изоляторы внутренней установки выпускаются на напряжения до 35 кВ. Обозначение, например, ОФ-10-6 расшифровывается следующим образом: опорный, фарфоровый на 10 кВ, с минимальной разрушающей силой на изгиб 6 даН.

Опорно-стержневые изоляторы наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Изоляторы на напряжения 35-110 кВ состоят из сплошного фарфорового стержня, армированного чугунными фланцами. Обозначение, например, ИОС-35-2000 расшифровывается как изолятор опорный, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 даН.

Опорно-штыревые изоляторы применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность и опорно-стержневые изоляторы применены быть не могут. Опорно-штыревой изолятор состоит из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, с которой при помощи цемента скрепляется металлическая арматура—штырь с фланцем и колпачок (шапка). Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжения 6-10 кВ выполняется одноэлементной, а на напряжение 35 кВ — двух или трехэлементной.

Штыревые линейные изоляторы на напряжение 6-10 кВ состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, в которую ввертывается металлический крюк или штырь. Крюк служит для закрепления изолятора на опоре. Провод укладывается в бороздки на верхней или боковой поверхности изолятора и крепится посредством проволочной вязки или специальных зажимов. На напряжение 35 кВ изоляторы выполняются из двух склеенных между собой изолирующих деталей, что увеличивает их электрическую и механическую прочность. Обозначение штыревых линейных изоляторов, например ШС10, означает: штыревой стеклянный на 10.

Подвесные тарельчатые изоляторы применяются на воздушных линиях электропередачи 35 кВ и выше. Они состоят из изолирующей детали (из стекла или фарфора), на которой при помощи цемента укрепляется металлическая арматура — шапка и стержень. Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого количества изоляторов в гирлянду. Это осуществляется путем введения головки стержня в гнездо на шапке другого изолятора и закрепления его замком. Гирлянды благодаря шарнирному соединению изоляторов работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном теле в основном напряжения сжатия. Тем самым используется высокая прочность фарфора и стекла на сжатие.

У фарфорового изолятора наружная и внутренняя поверхности головки (средней части изолирующей детали) покрывают фарфоровой крошкой, которая при обжиге спекается с фарфором. Это обеспечивает прочное сцепление цементной связки с головкой. Для компенсации температурных расширений цементной связки применяют эластичные промазки, которыми покрывают все элементы изолятора соприкасающиеся с цементом. В стеклянных изоляторах внутренняя и наружная поверхности головки имеют опорные выступы, что обеспечивает лучшее распределение усилий в изоляторе.

Верхняя часть тарелки подвесного тарельчатого изолятора имеет гладкую поверхность, наклоненную под углом 5—10° к горизонтали, что обеспечивает стекание воды во время дождя. Нижняя поверхность тарелки для увеличения длины пути утечки выполняется ребристой. Наиболее частой причиной выхода из строя тарельчатых изоляторов является пробой фарфора (стекла) между шапкой и стержнем, однако механическая прочность изолятора при этом не нарушается и падения провода на землю не происходит. Это является существенным достоинством тарельчатых изоляторов.

Обозначение изоляторов тарельчатого типа, например ПС-160 Б, означает: подвесной стеклянный, гарантированная электромеханическая прочность 160 кН, индекс Б означает вид конструктивного исполнения изолятора. Электромеханическая прочность изолятора — это величина разрушающей механической силы при приложении к изолятору напряжения, равного 75—80 % разрядного напряжения в сухом состоянии.

Подвесные изоляторы тарельчатого типа можно разделить:

— Изоляторы для районов с интенсивным загрязнением атмосферы. Грязестойкие изоляторы применяются в районах морских побережий, около горнодобывающих и промышленных предприятий и прочих районах интенсивного загрязнения атмосферы. Конструкция изолирующей детали таких изоляторов характеризуется сильно развитой поверхностью или наличием нескольких «тарелок». На рисунке 6 представлен грязестойкий изолятор ПСВ-160А.

— Изоляторы обычной конструкции. Подвесные изоляторы нормальной конструкции применяются повсеместно и имеют множество конструкций. Изоляторы обычного исполнения так же могут быть применены в районах интенсивного загрязнения при условии увеличения числа единиц в гирлянде.

— Изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью. Для применения в условиях пустыни, солончаков и в районах с трудными ветровыми условиями выпускают специальные изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью, снижающей ветровую нагрузку на гирлянды и опору, а так же обеспечивающей лучшее очищение поверхности изолятора от пыли. Изоляторы такого типа имеют меньшую, по сравнению с аналогичными изоляторами обычного исполнения, строительную высоту и больший диаметр изоляционной детали.

Подвесные стержневые изоляторы представляют собой стержень из изолирующего материала с выступающими на нем ребрами, армированный с обоих концов металлическими шапками. Эти изоляторы, как правило, выполняются из электротехнического фарфора. Однако в последнее время начат выпуск стержневых полимерных изоляторов, которые подробнее рассмотрены в третье главе. Стержневые изоляторы из фарфора не нашли в СССР широкого применения вследствие сравнительно невысокой механической прочности, а также возможности полного разрушения с падением на землю.

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций распределительных, устройств и аппаратов. Проходной изолятор в самом простом случае состоит из полого фарфорового элемента, внутри которого проходит токоведущий стержень (шина), и фланца, служащего для механического крепления изолятора к конструкции, через которую осуществляется ввод напряжения. Проходные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют более развитую поверхность той части изолятора, которая располагается вне помещения.

Обозначение проходного изолятора содержит значение номинального тока, например ИП-35/1000-7,5 означает: изолятор проходной, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 1 кА с механической прочностью 7,5 кН. изолятор полимерный диэлектрический электроустановка

3. Полимерные изоляторы. Достоинства и недостатки

В последнее время всё большее распространение получают полимерные изоляторы. Полимерный изолятор состоит из стеклопластикового стержня, металлических оконцевателей и полимерной оболочки. Стеклопластиковый стержень определяет электрическую и механическую прочность изолятора. С помощью оконцевателей изолятор крепится к элементам опор воздушной линии и проводам. Полимерная оболочка обеспечивает защиту от климатических воздействий стержня изолятора.

Полимерные изоляторы, как и фарфоровые имеют 3 основных вида: опорные, подвесные, проходные.

Полимерные изоляторы имеют ряд преимуществ, по сравнению со стеклянными и фарфоровыми:

1) имеют высокую устойчивость к поверхностным электрическим разрядам, солнечной радиации, пыли, загрязнению;

2) имеют высокую устойчивость к температурным изменениям, влажности, ударным механическим нагрузкам, в том числе расстрелам, эксплуатационным, электрическим и механическим воздействиям;

3) сохраняют высокое значение удельного поверхностного сопротивления — в одинаковых условиях эксплуатации этот показатель в 3-4 раза выше, чем у стеклянных;

4) сохраняют высокую электрическую стойкость при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений, не меняя их даже после неоднократного перекрытия, сопровождающегося силовой дугой;

5) влагоразрядные напряжения полимерных изоляторов, находившихся в эксплуатации, вдвое выше, чем в гирлянде стеклянных изоляторов с такой же длиной пути утечки, эксплуатировавшихся в тех же условиях;

6) имеют высокую гидрофобность и низкую загрязняемость изоляционных поверхностей, не требуют обмыва, чистки, деффектировки, профилактических работ;

7) имеют значительно меньший вес (в 10-15 раз), чем стеклянные и фарфоровые;

8) проще в монтаже, транспортировании и эксплуатации;

9) цены на полимерные изоляторы ниже, чем на гирлянды стеклянных и фарфоровых изоляторов аналогичного напряжения.


Но на ряду с преимуществами у полимерных изоляторов есть и едостатки:

1) полимерные линейные изоляторы высоковольтных линий от 35 до 110 кВ для малозагрязненных районов имеют длину (строительную) большую, чем обычная типовая диэлектрическая гирлянда изоляторов приблизительно на 20 см. Это некоторая особенность не только конкретно полимерных изоляторов, а всех стержневых. Несмотря на это она довольно часто является проблемой к применению изоляторов полимерных при замене диэлектрических гирлянд изоляторов на высоковольтных линиях с ограниченными габаритами. Длярайонов с более загрязненной атмосферой у изоляторов таких же классов электрического напряжения, и у всех изоляторов на большее напряжение данного недостатка нет.

2) практически у всех изоляторов полимерных, которые работают на высоковольтных линиях до 1999 года, оконцеватели содержат сочленительные узлы с линейной арматурой лишь 2х видов: пестик (нижний) и проушина (верхний оконцеватель), в то время как типовая подвеска диэлектрических гирлянд в верхней части содержит узел зацепления (сферический) типа «гнездо». Это усложняет замену диэлектрических гирлянд на полимерные изоляторы. В этом случае возникает необходимость в установке дополнительной арматуры или заменять весь узел подвесочного крепления.

3) в некоторых полимерных изоляторах на оконцевателях, несмотря на цинковое покрытие, через 5-10 лет образовываются следы ржавчины. Основная причина этому — довольно низкое качество защищающих покрытий изолятора.

4) технология их изготовления еще недостаточно стандартизирована и отсутствует общепринятая единая система производства;

5) отсутствие материала, который бы в достаточной мере удовлетворил требованиям, предъявляемым к нему;

6) практически отсутствует опыт длительной эксплуатации данного вида изолятора.

Одна из проблем, которой уделяется повышенный интерес, это явление «хрупкого излома» стержня изолятора. «Хрупким изломом» называется явление, при котором происходит химическая реакция между стеклопластиком и активными химическими веществами, в особенности кислотными растворами. Объясняя другими словами, хрупкое разрушение происходит при обмене ионами стеклянной решетки с ионами кислот, в сочетании с действием и механической нагрузки. Следует добавить, что активные вещества в различной концентрации находятся в воздухе и активно вступают в реакцию при обычном атмосферном воздействии. Так, например, вследствие прохождения электрических разрядов во влажном воздухе, так называемые токи утечки, образуется азотная кислота, которая вступает в реакцию с ионами стеклянной решетки полимерного изолятора. Как отмечают многие исследователи, занимающиеся изучением свойств достоинств и недостатков полимерных изоляторов, химическому разрушению более подвержены районы, у которых наблюдается повышенное содержание в атмосфере промышленных и химических выбросов, а также прилегающие районы с постоянно обдуваемыми их ветрами, в составе которых присутствует повышенное содержание множества видов солей.

Одним из достоинств полимерных изоляторов является надежность и удобство транспортировки. Однако и здесь присутствуют свои особенности. Некоторые из них:

— длительное пребывание ребер в деформированном состоянии может привести к потере их геометрической конфигурации;

— попадание на защитную оболочку изолятора агрессивных и загрязняющих веществ, не характерных для эксплуатационных загрязнений, может привести к частичной или полной потере эксплуатационных качеств;

— механические воздействия на защитную оболочку могут стать причиной её разгерметизации или повреждений, а также излома стержня, что приведет к потере работоспособности изолятора. Поэтому, предлагается использовать специальную транспортную тару. Это могут быть сплошные или решетчатые ящики, морские и железнодорожные контейнеры или специально разработанная тара для условий, которые исключают попадание агрессивных веществ (кислот, щелочей, растворителей, морской воды и т. д.), а также загрязнений и повреждений составных частей, упаковки и транспортной тары изготовителя.

Допускается транспортирование изоляторов в открытых кузовах автомобилей и других транспортных средств, в т.ч. без упаковки и транспортной тары изготовителя при условии наличия защиты от загрязнения (например, брезента и т.п.). При отсутствии транспортной тары рекомендуется хранение изоляторов в вертикальном положении. Однако, во всех случаях транспортирования и хранения должны приняты меры для исключения деформирования и повреждения составных частей изоляторов, например, посредством раскрепления за оконцеватели каждого из них деревянными брусками, планками, и т.п., ограничивающими их перемещение и контакт между собой.

В современной энергосистеме особое внимание уделяется качеству электротехнической продукции и технологиям ее производства, поскольку от него в полной мере зависит бесперебойная и безопасная подача электроэнергии на различные жизненно важные объекты. Важную роль в процессе ее распределения и передачи выполняют высоковольтные изоляторы. Данный вид электрооборудования активно применяется при строительстве трансформаторных подстанций, при монтаже оборудования линий электропередач, для реконструкции железнодорожных контактных сетей и высоковольтных линий, используется в комплексных распределительных устройствах, для крепления и изоляции токоведущих частей.

Высоковольтные изоляторы — наиболее востребованный продукт, пользующийся постоянным спросом. Различают различные виды данного продукта, в зависимости от использующегося при производстве изоляционного материала, а так же по типу крепления и особенностям строения. Выделяют фарфоровые, стеклянные и полимерные изоляторы. Закаленное стекло обладает механической прочностью, химической и термической устойчивостью, имеет высокую изолирующую способность. Фарфор также обладает повышенной термостойкостью, характеризуется полным отсутствием запаха, хорошей формируемостью, коррозийной стойкостью, твердостью и механической прочностью. В зависимости от особенностей строения и типа крепления выделяют, подвесные, стержневые, штыревые, опорные, такелажные, проходные, крюки, колпачки и шинные опоры.

Самыми распространенными изоляторами, в настоящее время, являются фарфоровые и стеклянные, причем изоляторов из закаленного стекла в настоящее время выпускают больше, чем фарфоровых. Это объясняется тем, что изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован и механизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и различные внутренние дефекты; применение стеклянных изоляторов позволяет отказаться от проведения в процессе эксплуатации периодических профилактических испытаний гирлянд под напряжением, так как каждое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Наибольшей механической прочностью обладают полимерные (стеклопластиковые) изоляторы, что делает их применение, особенно при ультравысоких напряжениях, используемых в электроэнергетике, весьма перспективными. К числу преимуществ полимерных изоляторов также можно зачислить — высокую устойчивость к атмосферным загрязнениям, гидрофобность, простоту и удобство монтажа, высокую стойкость к перенапряжениям, высокая вандалоустойчивость, а также полимерные изоляторы обладают сниженным весом (более чем на 90%) по сравнению со стеклянными и фарфоровыми изоляторами.

Список использованной литературы

1) Никулин, Николай Васильевич. Производство электрокерамических изделий : учебное пособие / Н. В. Никулин, В. В. Кортнев. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Высшая школа, 1976. — 255 с.

2) Постников, Николай Павлович. Электроснабжение промышленных предприятий : учебник для техникумов / Н. П. Постников, Г. М. Рубашов. — Л. : Стройиздат, 1980. — 376 с. : ил. — Библиогр.: с. 372.

3) Гологорский, Ефим Григорьевич. Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4-500 кВ / Е. Г. Гологорский, А. Н. Кравцов, Б. М. Узелков ;

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Состав материала и характеристики его компонентов. Технологическая схема производства изоляторов. Массовая доля влаги в глиноземе всех марок. Технология изготовления корундовой керамики. Техническая характеристика электропечи сопротивления камерной.

курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.12.2013

Разработка рациональной технологической схемы производства строительного закалённого стекла. Закалочные среды и способы закалки стекла; ассортимент выпускаемой продукции. Расчет материального баланса, подбор оборудования. Контроль качества продукции.

курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.03.2013

Расчетные параметры воздушной среды. Изоляционные конструкции холодильников и их особенности. Расчет тепловой изоляции и тепловой расчет камер. Тепловыделения при охлаждении и осушении вентиляционного воздуха. Сводная таблица теплопритоков в холодильник.

курсовая работа [118,1 K], добавлен 16.08.2012

Особенности создания зеркал 5000 лет назад. Венеция как основной производитель зеркал в XIII в. Французская зеркальная мануфактура. Процесс варки стекла. Получение полировочного зеркального стекла. Нанесение оловянной альфагамы, серебрение стекла.

презентация [14,2 M], добавлен 04.04.2012

История изготовления и использования первого стекла древними египтянами. Физико-химические свойства, структура, виды материала и области его применения. Технология создания художественных произведений из стекла. Основные стеклообразующие вещества.

презентация [1,1 M], добавлен 07.04.2015

Характеристика реакторов с механическим перемешиванием, барботажных колонн, эрлифтных реакторов с внутренней и внешней циркуляцией как основных групп биореакторов. Изучение процессов стерилизации и очистки воздуха от микроорганизмов и аэрозольных частиц.

реферат [2,8 M], добавлен 31.05.2010

Значение электротехнического фарфора, применяемого для изготовления изоляторов высокого и низкого напряжения. Схема образования структуры фарфора. Механические свойства кварца, муллита и фарфора. Характеристика химического состава сырьевых материалов.

дипломная работа [5,9 M], добавлен 29.03.2011

Технология создания бронированного стекла. Безопасные, пожаростойкие и ударостойкие стекла, их применение. Пленки SUN GARD. Окупаемость установленной на окна полимерной защиты. Эксклюзивные технологии производства безопасных стеклянных конструкций.

реферат [42,8 K], добавлен 30.10.2013

Производство стекла и изделий из него. Дефекты стекломассы, возникновение и снятие напряжений в изделиях из стекла. Тарелочки, их виды и назначение во внутренней арматуре ламп общего назначения. Принцип действия механизма загрузки стеклоизделий.

курсовая работа [1017,4 K], добавлен 20.11.2013

Общая характеристика проблемы очистки воздуха от аммиака. Использование воды в качестве поглотителя. Описание схемы абсорбционной установки. Рассмотрение основных типов насосов для перемещения капельных жидкостей. Расчет теплообменного аппарата.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Изоляторы

Изоляторы от ООО «ТЕХНОЛОГ»

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.

Какие бывают изоляторы ВЛ и для чего они предназначены? Виды высоковольтные изоляторы

виды, назначение и область применения

Вы, наверное, замечали, что провода ЛЭП закреплены на опорах на гирляндах из фарфоровых или керамических тарелок. Эти тарелки называется изоляторами. Они несут как изолирующую, так и монтажную роль механического крепления. Изоляторы воздушных линий электропередач бывают разными, в зависимости от расположения, места применения и напряжения линии, которую они держат. В этой статье мы рассмотрим виды электрических изоляторов и их назначение.

Характеристики изоляторов

Электрический изолятор – это изделие, предназначенное для крепления провода, кабеля или шины на несущей конструкции линии электропередач и предотвращения её пробоя на землю. Они бывают разных видов и изготавливаются из диэлектрических материалов – фарфора, стекла и полимеров.

Так как электрическое предназначение изоляторов – обеспечить изоляцию проводника от несущей конструкции, то основными характеристиками являются:

  • Сухоразрядное напряжение – напряжение, при котором наступает искровой разряд по поверхности в сухом её состоянии при нормальных условиях окружающей среды.
  • Мокроразрядное напряжение – то же самое, но под дождем, если его струи попадают на изолятор под углом в 45 градусов. Сила дождя при этом равна 5 мм/мин, удельное объемное сопротивление воды — 9500-10500 Ом*см (при 20°С). Так как вода проводит электрический ток – мокроразрядное напряжение всегда ниже сухоразрядного.
  • Пробивное напряжение – напряжение, при котором наступает пробой тела изолятора между стержнем и шапкой (для подвесных изделий). Стержень и шапка при этом являются электродами.

Конструкция

Конструктивно все электрические изоляторы различаются способами крепления к несущей конструкции и крепления кабеля. Главной задачей этого изделия является предотвращение электрических разрядов, для этого они выполняются в виде тарелок или стержней с ребрами. Эти ребра нужны для того, чтобы разряд развивался под углом к силовым линиям поля. На рисунке ниже вы видите примеры типовых изделий разных форм и конструкций:

Различие по материалу исполнения

Чтобы рассмотреть классификацию видов и типов изоляторов нужно сначала разобраться, как их различают. Итак, в первую очередь они классифицируются по материалу изготовления:

Фарфоровые можно назвать классикой, такие применялись раньше даже при наружной проводке в домах. Обычно они белого цвета, но могут быть и других цветов. Такие можно увидеть на разных электроустановках. Достоинством является то, что они выдерживают большие нагрузки на сжатие, обладают хорошими диэлектрическими свойствами.

Однако они бьются и ломаются. Отсюда возникает необходимость регулярной проверки их целостности, а часто для этого приходится отключать электроустановку и вытирать с них масло, пыль и другие загрязнения. Также проблемой является их большой вес.

Стеклянные, хоть и боятся ударов, но для контроля их целостности достаточно визуального осмотра, что можно провести и без отключения напряжения. В настоящее время в воздушных линиях электропередач, в качестве подвесных изоляторах они вытесняют керамику, в том числе и потому что меньше весят, а также в производстве дешевле.

Полимерные используются в помещении, на улице редко, в качестве исключения. Можно иногда увидеть опорные изоляторы из полимеров на ВЛ 10 кВ или других напряжений средней величины, но редко, или на неответственных линиях. Это обусловлено тем, что с течением времени и под действием УФ-излучений они стареют, внутренняя структура распадается и ухудшаются их электрические и механические характеристики.

Однако для оборудования, которое доступно для регулярного обслуживания и ремонта они применяются часто. Например, это могут быть опорные изоляторы шин в трансформаторных подстанциях и распределителях.

Типы по конструкции и назначению

По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:

  • штыревые;
  • подвесные линейные;
  • опорные и проходные.


Штыревые относятся к линейным изоляторам. Используются в ЛЭП до 35 кВ. В том числе на линиях 0,4 кВ. Этот тип исполнения цельный, на нем есть канавка для закрепления провода и отверстия для установки на траверсы, крюки, штыри.

Интересно: на ВЛ от 6 до 10 кВ используют одноэлементные изоляторы, а на 20-35 – из двух элементов.

Подвесные используются на высоковольтных воздушных линиях напряжением 35 кВ и больше. Они бывают двух типов поддерживающими (стержневыми) и натяжными.

Натяжные тарельчатые изоляторы работают на растяжение и удерживают линию на опоре, монтируются под углом. Конструктивно они выполнены в виде фарфоровой или стеклянной тарелки. В нижней части обычно выступает стержень с расширяющейся шляпкой. Сверху расположена металлическая крышка с отверстием специальной формы, такой чтобы в ней можно было закрепить нижний стержень. Таким образом происходит унификация и вы можете набрать в гирлянду столько изоляторов, сколько нужно для достижения нужных номинальных напряжений пробоя. Такая гирлянда получается гибкой, она удерживает линии электропередач на опоре.

На промежуточных опорах устанавливают подвесные стержневые изоляторы. Они выполнены в виде опорного стержня, на его концах металлические части для крепления к опоре и проводам. Они устанавливаются вертикально и провод ложится на них – это и есть основное отличие от предыдущих. Также они отличаются тем, что натяжные изоляторы выдерживают больший вес, поэтому могут использоваться на опорах, расположенных дальше друг от друга.

Интересно: на ответственных участках и для повышения надежности монтажа ЛЭП могут использоваться сдвоенные гирлянды натяжных изоляторов.

Опорные и проходные изоляторы уже являются станционными, а не линейными. Этот вид так называется потому что используется внутри электростанций и трансформаторных подстанций. Изготовляются из полимеров или фарфора. Опорные используют для крепления токопроводящих шин к заземленным конструкциям, например, корпусу трансформаторов или внутри вводных и распределительных электрощитов.

Маркировка изоляторов всех разновидностей подобная, обычно она содержит сведения о типе изделия и номинального напряжения линии, например:

Для того чтобы провести кабель или шину через стену используются проходные изоляторы. Эта разновидность изделий с полым телом, в котором расположена токоведущая часть. Для повышения изолирующих свойств может иметь дополнительно масляный барьер или маслобумажную прокладку. Такой тип изоляторов позволяет прокладывать линию до 110 кВ. Бывают и другого типа – без токопровода внутри, просто диэлектрический полый цилиндр с отверстием, который надевается на кабель.

На это мы и заканчиваем нашу статью. Теперь вы знаете, какие бывают изоляторы для воздушных линий электропередач и где применяется каждый вариант исполнения!

Материалы по теме:

Нравится (0)Не нравится (0)

Высоковольтные изоляторы

Основная и главная задача любого изолятора – предотвращение взаимодействия цепей электрических устройств различных потенциалов, либо заряженных частиц и незаряженных токопроводящих частей. Поэтому наличие надежной изоляции – обязательное условие устойчивого функционирования тех устройств, где сбой в работе вследствие короткого замыкания просто недопустим.

Высоковольтные керамические изоляторы повсеместно используются в таких жизненно важных узлах, как трансформаторные подстанции, линии электропередач, распределительных высоковольтные устройства, а также высокоточные приборы, применяемые в самых различных сферах человеческой деятельности – от авиации и автомобилестроения до медицины и металлургии. Наибольшая потребность в высоковольтной керамике традиционно сохраняется на различных электростанциях и производствах.

До недавнего времени в большинстве случаев применялись исключительно фарфоровые изоляторы. Фарфор является прекрасным диэлектриком, что наряду с высокой прочностью и невосприимчивостью к внешним факторам, делает его незаменимым при сооружении контактных и токоведущих сетей самого различного назначения. Однако современные технологии не стоят на месте, и сегодня наряду с керамическими устройствами повсеместно встречаются и полимерные. Нередки также и комбинированные варианты – керамические трубы в них заполняются полимером, что позволяет им сочетать преимущества обоих решений.

В зависимости от назначения, высоковольтные изоляторы подразделяются на несколько типов:

Применяются при монтаже высоковольтных линий воздушной электропередачи с напряжением постоянного или переменного тока от 1 до 6 кВ частотой до 100 Гц, а также линий вещания и связи. Состоят из металлических штырей различной конструкции и фарфоровых изоляционных юбок, называемых телом либо корпусом изолятора.

Зачастую, полимерные или фарфоровые модели, не требующие крепления, применяются при монтаже высоковольтных линий с напряжением переменного тока от 6 до 10 кВ.

Применяются в распределительных устройствах и трансформаторных системах с напряжением переменного или постоянного тока от 6 до 10 кВ. Чаще всего фарфоровые, идентичного строения со штыревыми моделями.

Наиболее распространены в системах контактных сетей, а также железнодорожном сообщении. Рассчитаны на напряжение порядка 25 кВ при переменном потенциале, либо 3 кВ при постоянном токе. Состоят из металлического грузонесущего стержня и керамической трубки в качестве изолятора.

Применяются при монтаже цепей связи, телефонных линий, антенных установок. Пригодны для установки в системах, где кабель испытывает растяжение. Рассчитаны на напряжение от 100 до 500 В.

Независимо от типа и назначения изолятора, все они, будь то керамические, полимерные либо комбинированные, уже на протяжении многих лет прекрасно зарекомендовали себя и продолжают исправно выполнять свои функции.

Типы изоляторов по конструкции и назначению

По своему назначению изоляторы делятся на опорные, подвесные и проходные. Опорные изоляторы, в свою очередь, подразделяются на стержневые и штыревые, а подвесные — на изоляторы тарельчатого типа и стержневые.

Конструкция и размеры изоляторов определяются прикладываемыми к ним механическими нагрузками, электрическим напряжением установок и условиями их эксплуатации. Изоляторы линий электропередачи и открытых распределительных устройств электрических станций и подстанций подвергаются воздействию атмосферных осадков, которые особенно опасны при сильном загрязнении окружающего воздуха. В таких изоляторах для увеличения напряжения перекрытия (электрического разряда по поверхности) наружная поверхность делается сложной формы, которая удлиняет путь перекрытия. На линиях электропередачи напряжением от 6 до 35 кВ применяют так называемые штыревые изоляторы, на линиях более высокого напряжения — гирлянды из подвесных изоляторов, число которых в гирлянде определяется номинальным напряжением линии. В открытых распределительных устройствах для крепления ошиновок или установки аппаратов, находящихся под напряжением, обычно используют опорные изоляторы штыревого типа, которые при очень высоких напряжениях (до 220 кВ) собирают в колонки, устанавливая один на другой. Для вывода высокого потенциала через заземленную поверхность (например, крышку бака трансформатора) служат проходные изоляторы.

Опорные изоляторы

Опорно-стержневые изоляторы применяют в закрытых и открытых распределительных устройствах для крепления на них токоведущих шин или контактных деталей. Изоляторы внутренней установки конструктивно представляют собой фарфоровое тело, армированное крепежными металлическими деталями. Арматура одновременно является внутренним экраном, с помощью которого снижается напряженность поля у края электрода, где она максимальна. Ребро на теле изолятора играет роль барьера, заставляя разряд развиваться под углом к силовым линиям поля, т. е. по пути с меньшей напряженностью. Внутренний экран и ребро существенно увеличивают разрядное напряжение изолятора. Изоляторы внутренней установки выпускаются на напряжения до 35 кВ. Обозначение, например, ОФ-10-6 расшифровывается следующим образом: опорный, фарфоровый на 10 кВ, с минимальной разрушающей силой на изгиб 6 даН.

Опорно-стержневые изоляторы наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Изоляторы на напряжения 35-110 кВ состоят из сплошного фарфорового стержня, армированного чугунными фланцами. Обозначение, например, ИОС-35-2000 расшифровывается как изолятор опорный, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 даН.

Опорно-штыревые изоляторы применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность и опорно-стержневые изоляторы применены быть не могут. Опорно-штыревой изолятор состоит из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, с которой при помощи цемента скрепляется металлическая арматура-штырь с фланцем и колпачок (шапка). Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжения 6–10 кВ выполняется одноэлементной, а на напряжение 35 кВ — двух или трехэлементной.

Штыревые линейные изоляторы на напряжение 6–10 кВ состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, в которую ввертывается металлический крюк или штырь. Крюк служит для закрепления изолятора на опоре. Провод укладывается в бороздки на верхней или боковой поверхности изолятора и крепится посредством проволочной вязки или специальных зажимов. На напряжение 35 кВ изоляторы выполняются из двух склеенных между собой изолирующих деталей, что увеличивает их электрическую и механическую прочность. Обозначение штыревых линейных изоляторов, например ШС10, означает: штыревой стеклянный на 10 кВ.

Подвесные изоляторы

Подвесные тарельчатые изоляторы применяются на воздушных линиях электропередачи 35 кВ и выше. Они состоят из изолирующей детали (из стекла или фарфора), на которой при помощи цемента укрепляется металлическая арматура — шапка и стержень.

Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого количества изоляторов в гирлянду. Это осуществляется путем введения головки стержня в гнездо на шапке другого изолятора и закрепления его замком. Гирлянды благодаря шарнирному соединению изоляторов работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном теле в основном напряжение сжатия. Тем самым используется высокая прочность фарфора и стекла на сжатие.

У фарфорового изолятора наружная и внутренняя поверхности головки (средней части изолирующей детали) покрывают фарфоровой крошкой, которая при обжиге спекается с фарфором. Это обеспечивает прочное сцепление цементной связки с головкой. Для компенсации температурных расширений цементной связки применяют эластичные промазки, которыми покрывают все элементы изолятора соприкасающиеся с цементом. В стеклянных изоляторах внутренняя и наружная поверхности головки имеют опорные выступы, что обеспечивает лучшее распределение усилий в изоляторе.

Верхняя часть тарелки подвесного тарельчатого изолятора имеет гладкую поверхность, наклоненную под углом 5–10° к горизонтали, что обеспечивает стекание воды во время дождя. Нижняя поверхность тарелки для увеличения длины пути утечки выполняется ребристой.

Наиболее частой причиной выхода из строя тарельчатых изоляторов является пробой фарфора (стекла) между шапкой и стержнем, однако механическая прочность изолятора при этом не нарушается и падения провода на землю не происходит. Это является существенным достоинством тарельчатых изоляторов.

Обозначение изоляторов тарельчатого типа, например ПС-160 Б, означает: подвесной стеклянный, гарантированная электромеханическая прочность 160 кН, индекс Б означает вид конструктивного исполнения изолятора. Электромеханическая прочность изолятора — это величина разрушающей механической силы при приложении к изолятору напряжения, равного 75–80 % разрядного напряжения в сухом состоянии.

Подвесные изоляторы тарельчатого типа можно разделить на:

  • Изоляторы для районов с интенсивным загрязнением атмосферы. Грязестойкие изоляторы применяются в районах морских побережий, около горнодобывающих и промышленных предприятий и прочих районах интенсивного загрязнения атмосферы.
  • Изоляторы обычной конструкции. Подвесные изоляторы нормальной конструкции применяются повсеместно и имеют множество конструкций. Изоляторы обычного исполнения так же могут быть применены в районах интенсивного загрязнения при условии увеличения числа единиц в гирлянде.
  • Изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью. Для применения в условиях пустыни, солончаков и в районах с трудными ветровыми условиями выпускают специальные изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью, снижающей ветровую нагрузку на гирлянды и опору, а так же обеспечивающей лучшее очищение поверхности изолятора от пыли. Изоляторы такого типа имеют меньшую, по сравнению с аналогичными изоляторами обычного исполнения, строительную высоту и больший диаметр изоляционной детали.

Подвесные стержневые изоляторы представляют собой стержень из изолирующего материала с выступающими на нем ребрами, армированный с обоих концов металлическими шапками. Эти изоляторы, как правило, выполняются из электротехнического фарфора. Однако в последнее время начат выпуск стержневых полимерных изоляторов. Стержневые изоляторы из фарфора не имеют широкого применения вследствие сравнительно невысокой механической прочности, а также возможности полного разрушения с падением на землю.

Проходные изоляторы

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций распределительных, устройств и аппаратов. Проходной изолятор в самом простом случае состоит из полого фарфорового элемента, внутри которого проходит токоведущий стержень (шина), и фланца, служащего для механического крепления изолятора к конструкции, через которую осуществляется ввод напряжения. Проходные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют более развитую поверхность той части изолятора, которая располагается вне помещения.

Обозначение проходного изолятора содержит значение номинального тока, например ИП-35/1000-7,5 означает: изолятор проходной, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 1 кА с механической прочностью 7,5 кН.

Поделиться:

Изоляторы электрические: назначение, применение, монтаж

  1. Основные характеристики
  2. Назначение и свойства
  3. Применение аппаратных и станционных изоляторов
  4. Изоляторы для наружной и внутренней установки
  5. Монтажные работы
  6. Видео

В процессе монтажа линий электропередачи, различных электроустановок и прочей аппаратуры серьезное внимание уделяется надежной изоляции токоведущих частей между собой и от земли. Эту функцию выполняют электрические изоляторы, разделяющиеся на несколько основных типов, в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, эти изделия служат креплениями для проводов и других токоведущих частей, использующихся в электроустановках. В соответствии со своим назначением изоляторы могут быть станционными, аппаратными и линейными.

Основные характеристики

Ко всем изоляторам, независимо от их назначения, предъявляются общие требования. Они должны обеспечивать достаточный уровень электрической прочности. Этот показатель зависит от значения напряженности электрического поля, при котором изоляционный материал начинает терять свои диэлектрические свойства.

Каждый изолятор должен иметь достаточную механическую прочность, обеспечивающую устойчивость к динамическим воздействиям, возникающим при коротких замыканиях между токоведущими частями. Свойства изоляторов сохраняются неизменными, несмотря на дождь, снегопад и прочие агрессивные воздействия окружающей среды. Теплостойкость изолирующих устройств обеспечивает сохранение их свойств при перепадах температур в определенных пределах. Поверхность изоляторов должна быть устойчивой к действию электрических разрядов.

Основными электрическими характеристиками являются следующие:

  • Номинальное и пробивное напряжения. Пробивным считается минимальное значение напряжения, вызывающее пробой изолятора.
  • Значения разрядных и выдерживаемых напряжений, при которых изолятор сохраняет работоспособность в сухом и мокром состоянии.
  • Импульсные разрядные напряжения с различными полярностями.

Механическими характеристиками изоляторов считаются их вес и размеры, а также минимальное значение номинальной разрушающей нагрузки, измеряемой в ньютонах. Данная нагрузка воздействует на головку изолятора перпендикулярно оси.

Назначение и свойства

Основной функцией линейных изоляторов является крепление проводов воздушных ЛЭП и шин, устанавливаемых в открытые распределительные устройства электростанций и подстанций. Материалом для этих изделий служит закаленное стекло или фарфор. Конструкции таких изоляторов бывают штыревыми и подвесными.

Штыревые виды изоляторов применяются для воздушных линий электропередачи, напряжение которых составляет до 1 кВ, а также на воздушных ЛЭП, напряжением от 6 до 35 кВ. При напряжении 6-10 кВ используются одноэлементные изоляторы, а при 20-35 кВ – двухэлементные.

Крепление штыревых изоляторов на опорах осуществляется с помощью штырей или крюков. Для повышения надежности изоляции и крепления на одну анкерную опору может устанавливаться сразу 2-3 изолятора.

Среди подвесных изоляторов наибольшее распространение получили изделия тарельчатого типа. Как правило, они применяются на воздушных ЛЭП напряжением более 35 кВ. В их конструкцию входит стеклянная или фарфоровая изолирующая часть, а также стержень и головки, изготовленные из металла. Для соединения всех элементов между собой применяется цементная связка.

При сильном загрязнении атмосферы для воздушных ЛЭП разработаны специальные изоляторы, устойчивые к грязи, имеющие более высокие разрядные характеристики и увеличенную длину пути утечки.

Сборка подвесных устройств производится в гирлянды поддерживающего и натяжного типа. Для первого варианта используются промежуточные опоры, для второго – анкерные. Количество изоляторов в отдельной гирлянде устанавливается в зависимости от напряжения на данной линии. К примеру, воздушные ЛЭП напряжением 35 кВ в каждой гирлянде содержат 3 изолятора, при 110 кВ их будет уже 6-8 штук, а при 220 кВ – 10-14 и далее в такой же пропорции.

Применение аппаратных и станционных изоляторов

С помощью этих изолирующих устройств осуществляется изоляция и крепление шин распределительных устройств, находящихся в электростанциях и подстанциях. С их помощью изолируются токоведущие части различной электрической аппаратуры.

Большинство аппаратных и станционных изоляторов изготавливается из фарфора, максимально отвечающего всем требованиям, предъявляемым к этим изделиям. Для некоторых деталей аппаратуры, выполняющих изолирующие функции, применяется бакелит, гетинакс или текстолит. Данные элементы устанавливаются внутри приборов под защитными кожухами и при необходимости заливаются изоляционным маслом.

Различные виды креплений выполняются с помощью специальной металлической арматуры, закрепленной на фарфоровом основании. Для крепления используются специальные цементирующие замазки, у которых коэффициент объемного расширения приближен к фарфору. Качество изоляторов можно улучшить за счет покрытия глазурью наружной фарфоровой поверхности.

Сама арматура рассчитана на повышенные механические нагрузки. Конструкция этих элементов включает в себя квадратные или овальные фланцы. В нижней части расположены отверстия для болтов, а сверху предусмотрены металлические головки, к которым крепятся проводники. У изоляторов, рассчитанных на низкие механические нагрузки, фланцы и головки отсутствуют. Вместо них изделия оборудованы металлическими фасонными вкладышами, в которых предусмотрены резьбовые отверстия, закрепленные в глубине фарфорового основания. Такие конструкции обладают меньшими размерами и весом.

Изоляторы для наружной и внутренней установки

Каждое устройство определенного типа имеет специфические отличия. Изоляторы, предназначенные для наружной установки, обладают более развитой поверхностью с большей площадью, за счет которой микроразрядное напряжение увеличивается. Это позволяет устройству нормально работать не только в загрязненном состоянии, но и во влажных условиях, под дождем и другими осадками.

Изоляторы, рассчитанные на различные номинальные напряжения, можно отличить по активной высоте фарфора. Изделия с разными разрушающими механическими усилиями отличаются диаметром.

Типичными представителями наружных устройств являются опорно-штыревые изоляторы. Их фарфоровое тело отличают далеко выступающие ребра или крылья, защищающие от дождя. Крепление к основанию осуществляется чугунным штырем с фланцем. Верхняя часть закрыта чугунным колпаком, в котором нарезаны отверстия под крепление токоведущих частей.

У изоляторов, предназначенных для внутренней установки, фарфоровое тело имеет коническую форму. На корпусе установлено 1-2 ребра небольших размеров.

Следует отдельно остановиться на проходных изоляторах, устанавливаемых в стенах и перекрытиях внутри помещений для прохода шин. Также они применяются для выводов токоведущих частей из зданий и корпусов аппаратуры. Проходные изоляторы состоят из полого фарфорового корпуса с небольшими ребрами. Крепление в стене осуществляется с помощью фланца, установленного в средней части корпуса.

У проходных изоляторов номиналом в 2000 А стержни имеют прямоугольное сечение. При номинале свыше 2000 А изоляторы, называемые шинными, изготавливаются без стержней. На торцах у них установлены специальные колпаки для фиксации стальных планок с прямоугольными отверстиями, предназначенными для крепления токоведущих шин.

Конфигурация наружных и внутренних проходных изоляторов имеет существенные отличия. Например, фарфоровый корпус, находящийся на воздухе, оборудован более развитыми ребрами, делающими всю конструкцию несимметричной.

У проходных изолирующих устройств, рассчитанных 110 кВ и более, вводная часть, помимо фарфоровой, оборудуется маслобарьерной или бумажно-масляной изоляцией. В последнем варианте на токоведущий стержень накладывается кабельная бумага в несколько слоев. Между ними устанавливаются алюминиевая фольга, выполняющая функции проводящих прокладок. Образуется своеобразный герметичный конденсаторный ввод, равномерно распределяющий потенциал во всех направлениях.

Монтажные работы

Перед началом монтажа все изоляторы тщательно осматриваются и отбраковываются. Необходимо заранее проверить сопротивление фарфоровых конструкций с помощью мегаомметра на значение напряжения 2500 В. Стеклянные изделия не проверяются.

При наличии штыревых изделий, установка кронштейнов, траверс и других элементов выполняется заранее, до подъема опоры воздушной линии. Штыревая часть находится в строго вертикальном положении. Для деревянных опор используются стандартные крюки, без траверс. На все металлические детали заранее наносится защитное покрытие.

Закрепление изоляторов на штырях или крюках проводится разными способами. Чаще всего используются полиэтиленовые уплотнительные колпачки, насаживаемые на места креплений.

2. Высоковольтная изоляция

СФ-110/2,25:стержневой, фарфоровый, номинальное напряжение 110 кВ, минимальная разрушающая нагрузка – 2,25 тс.

2.1.2. Станционно-аппаратныеизоляторы

Опорные изоляторы предназначены для крепления шинопроводов, деталей аппаратов и изолирования их от заземленных конструкций и между собой. Изготавливают их для наружной и внутренней установки на напряжение до 110 кВ. На большее напряжение опорные изоляторы собирают в колонны.

Опорные изоляторы для наружной установки делятся на штыревые и стержневые. Штыревые изоляторы используются в тех случаях, когда требуется большая механическая прочность на изгиб, изготавливаются из электротехнического фарфора. Обозначение, например, ОНШ-35-2000:опорный, наружной установки, штыревой, номинальное напряжение – 35 кВ, минимальная разрушающая нагрузка – 2000 кгс.

Опорно-стержневыеизоляторы изготавливаются на напряжение 35…150 кВ из электротехнического фарфора. Концы изолятора армированы чугунными фланцами. Обозначение, напримерОНС-110-1000:опорный, наружной установки, стержневой, номинальное напряжение 110 кВ, минимальная механическая прочность – 1000 кгс.

Проходные изоляторы и вводы используются там, где токоведущие части проходят через стены, перекрытия зданий, ограждения электроустановок или вводятся внутрь металлических корпусов оборудования. Проходными изоляторами называют изоляторы на напряжение до 35 кВ, на напряжение 110 кВ и выше – вводы. Вводы имеют более сложную конструкцию изоляции и выполняются с маслобарьерной изоляцией (до

150кВ) или с бумажно-маслянойизоляцией (220 кВ и выше). Проходные изоляторы на высокие напряжения (до 35 кВ включи-

тельно) изготавливаются из электротехнического фарфора, стекла, бакелитовой бумаги. На рис. 2.2 приведена конструктивная схема проходного изолятора.

Для увеличения напряжения перекрытия Uпер на наружной поверхности изолятора делают ребра, а также увеличивают диаметр изолятора у заземленного фланца. Проходные изоляторы маркируются по напряжению, току и изгибающей механической нагрузке. Например,П-10/400-750,что означает: проходной изолятор,UН = 10 кВ,IН = 400 А,

Изоляторы воздушных линий электропередач опорные

Изоляторы

Главная » Продукция » Изоляторы

Основное назначение изоляторов воздушных линий — изолировать провода от опор и других несущих конструкций.

Этот тип защиты применяется при креплении токопроводов, грозозащитных тросов на воздушных линиях электропередачи , а так же в распределительных устройствах различных электростанций и подстанций.

Изоляторы воздушных линий изготовляют из не проводящих ток материалов, таких как фарфор, специальное стекло и полимерные композиты.

Компания «ЭнергоКомплект» ООО предлагает со своих складов широкий выбор изоляторов различных видов и типов. предназначены для изоляции проводов от опор. Опорные изоляторы работают на сжатие, растяжение или изгиб и подразделяеются на штыревые (насаживаемые на опорные штыри или крючки) и стержневые, которые прикрепляются у основания болтами или винтами.

ОПОРНЫЕ
ШТЫРЕВЫЕ СТЕРЖНЕВЫЕ
ФАРФОРОВЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ФАРФОРОВЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ
ШФ 10Г, ШФ 20Г, ШФ 20Г1 ШС 10, ШС 20, ШТИЗ 10, ШТИЗ 20 ШПУ-10, ШПУ-20, ШПУ-35, НП-18, ТП-20, ОНШП-10-20, ОНШП-20-10, ОНШП-35-10, ОНШП-35-20 ИОР10-7,5-III-УХЛ, И4-80 УХЛ, Т2 ИШОС-10-8 (С4-80 II), ИШОС-10-20, ИШОС-20-10 ОСК 4-10, ОСК 6-10, ОСК 12,5-10, ОСК 8-35, ОСК 10-35, ОСК 12,5-35, ОСК 10-110 ОТК 20-110 СТАН-6-110, СТАН-10-110 ОНШП-10-20, ОНШП-20-10, ОНШП-35-20 ИОРП-10

Для крепления изоляторов, в качестве комплектующих изделий предлагаем:

КРЮКИ типа КН-16, КН-18, КН-22, КВ-22. КОЛПАЧКИ типа К-4, К-5, К-6, К-7, К-9, К-10, КП-16, КП-18, КП-22.

используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части, шапки из ковкого чугуна, металлического стержня и цементной связки. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые бывают поддерживающими (на промежуточных опорах) и натяжными (на анкерных опорах). Число изоляторов в гирлянде определяется напряжением линии; 35 кВ – 3-4 изолятора, 110 кВ – 6-8. Изоляторы из полимерных материалов представляют собой стержневой элемент из стеклопластика, на котором размещено защитное покрытие с ребрами из фторопласта или кремнийорганической резины.

ПОДВЕСНЫЕ
нормального исполнения с увеличенным вылетом ребра с двойным ребром специального исполнения
ПС-40, ПС-40А, ПС-70Е, ПС-120Б, ПС-160Д, ПС-210В, ПС-300В ПСВ-40В, ПСВ-120Б, ПСВ-160А, ПСВ-210А ПСД-70Е ПСС 120Б, ПСС 210Б, ПСК 300А

получили свое название по более узкому предназначению. Данный тип обеспечивает прохождение токоведущих элементов линий электропередачи сквозь различные препятствия, подобные металлическим корпусам трансформаторов, стены КТП, КРУ, с изоляцией их от земли.

ПРОХОДНЫЕ
с токопроводом без токопровода полимерные
ИП-10/630, ИП-10/1000, ИП-10/1600, ИПУ-10/630, ИПУ-10/1000, ИПУ-10/1600, ИПУ-10/2000, ИПУ-10/3150 ПМА 10 1УХЛ 2 ИППУ-35/400, ИППУ-35/630, ИППУ-35/1000, ИППУ-35/1600, ИППУ-10/4000, ИППУ-20/2000, ИППУ-20/3150

Предлагаемые нами изоляторы допущены к применению во всех энергетических системах как продукция, прошедшая аттестацию, согласно требованиям ОАО «ФСК ЕЭС».

Общие сведения, классификация и характеристики изоляторов высокого напряжения

Изолятором называется законченная электромеханическая конструкция, предназначенная для электрической изоляции и механической связи частей электроустановок, находящихся под разными потенциалами.

В большинстве случаев в установках высокого напряжения (ВН) изоляторы используются для изоляции и механического крепления фаз по отношению к земле – шин распределительных устройств (РУ), проводов воздушных линий (ВЛ), токоведущих частей электрических аппаратов и др.; реже они используются в качестве междуфазовой изоляции (в основном в электрических аппаратах).

Все изоляторы изготовляются на определенные классы напряжения (Uн): 3; 6; 10; 15; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750 и 1150кВ. Чем выше Uн изоляторов, тем больше их габариты и масса, тем они сложнее в изготовлении, монтаже и эксплуатации.

нагрузкой 7,5кН (750кГс).

Требования, предъявляемые к изоляторам

Требования, предъявляемые к изоляторам, определяются условиями их эксплуатации [1]:

1. Изоляторы должны обладать достаточной электрической прочностью не только при рабочем напряжении, но и при воздействии перенапряжений, которым они могут подвергнуться в электроустановках.

2. Изоляторы должны обладать достаточной механической прочностью, т.е. не разрушаться как при нормальных нагрузках, так и при электродинамических усилиях, возникающих в результате действия токов короткого замыкания.

3. Изоляторы должны выдерживать без повреждения резкое изменение температуры при перепаде в 45 – 80ºС (в зависимости от размеров). Линейные изоляторы должны также выдерживать без повреждения медленное изменение температуры от -60 до +50ºС.

4. Изоляторы должны быть стойкими к действию влаги (дождь, снег) и поверхностным электрическим разрядам.

5. Форма изоляторов должна быть по возможности такой, чтобы электрическое поле как внутри изолятора, так и на его внешней поверхности было однородным или приближалось к однородному.

6. При температурном расширении или сжатии металлической арматуры и керамического, стеклянного или полимерного диэлектрика в изоляторах не должно быть признаков механического повреждения или пробоя.

1.3 Классификация изоляторов высокого напряжения (рис. 1.1)

По условиям работы разделяются на изоляторы наружной и внутренней установки. Изоляторы, работающие на открытом воздухе (наружная установка), имеют сильно развитую поверхность юбки, а изоляторы внутренней установки (для работы в помещениях) имеют гладкую поверхность или небольшие ребра (рис.1.1.).

Рис 1.1 Классификация изоляторов высокого напряжения

Изоляторы внутренней установки изготовляются на напряжения 35кВ и ниже; для закрытых РУ (ЗРУ) более высоких классов напряжения (110 и 220кВ) используются изоляторы наружной установки на соответствующие номинальные напряжения.

Изоляторы наружной остановки изготовляются на все классы напряжений.

По своему назначению изоляторы разделяются на линейные и станционные [1].

Линейные изоляторы разделяются на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы применяются для изоляции проводов ВЛ напряжением 35кВ и ниже, подвесные – для изоляции проводов ВЛ 35кВ и выше. Подвесные в свою очередь разделяются на тарельчатые и стержневые. Тарельчатые комплектуются в гирлянды на соответствующие номинальные напряжения, стержневые используются на напряжении 27кВ для изоляции (фиксации) контактной сети электрифицированных железных дорог, а на 35 и 110кВ – в основном для изоляционных растяжек в аппаратах высокого напряжения (хотя и принадлежат к классу линейных). Штыревые и тарельчатые изоляторы выполняются из фарфора и стекла, стержневые – из фарфора и полимеров.

Станционные изоляторы разделяются на опорные и проходные. Изоляторы, используемые в электрических аппаратах, называются аппаратными (электрические машины, трансформаторы, выключатели и т.п.). Конструкции последних отличаются большим многообразием и в настоящем пособии не рассматриваются.

Опорные изоляторы разделяются на штыревые и стержневые. Штыревые изоляторы применяются для наружной установки и выпускаются промышленностью на напряжения 35кВ и ниже. Для более высокого напряжения (110 и 220кВ) используются колонки из штыревых изоляторов 35кВ.

Стержневые изоляторы выпускаются на напряжения 220кВ и ниже на все напряжения, в том числе Uн ≤ 35кВ – для внутренней установки. Для более высоких напряжений (330кВ и выше) они комплектуются в «треноги» из колонок стержневых изоляторов на меньшее номинальное напряжение, обычно 35кВ.

Проходные изоляторы на все напряжения выполняются с фарфоровой покрышкой, которая является основной изоляцией для изоляторов напряжением 35кВ и ниже. Это – изоляторы с воздушной полостью.

В качестве основной изоляции, заполняющей воздушную полость, могут использоваться барьеры в масле (маслонаполненные или маслобарьерные изоляторы) или бумага с маслом (на напряжении 35кВ – бумага на бакелитовом лаке). Для выравнивания напряженностей поля в слоях бумаги применены прокладки из фольги, образующие ряд последовательно включенных конденсаторов, поэтому такие изоляторы называются конденсаторными.

Маслобарьерные проходные изоляторы выпускаются на напряжения 110 и 220кВ, а бумажно-масляные конденсаторные – на 110кВ и выше. На напряжение 330кВ и выше – это единственный тип проходного изолятора.

Каждый электрик должен знать:  Группы режимов работы силовых трансформаторы
Добавить комментарий