 |
Полимерные изоляторы для ЛЭП 35-500 кВ.
|
|
|
|
Основные положения
По своему назначению и конструктивному выполнению изоляторы клас-
сифицируются на:
1) опорные;
2) проходные;
3) подвесные.
По роду установки различают изоляторы для внутренней и наружной ус-
тановки.
Изоляторы должны отвечать ряду требований, определяющих их электрические и механические характеристики, в соответствии с назначением и номинальным напряжением, а также загрязненностью среды в районе установки. К электрическим характеристикам относятся: номинальное напряжение, пробивное напряжение, разрядные и выдерживаемые напряжения промышленной частоты в сухом состоянии и под дождем. Основной механической характеристикой является минимальная разрушающая нагрузка, приложенная к головке изолятора в направлении, перпендикулярном его оси.
Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов ВЛ на опорах.
Различают опорные изоляторы стержневые и штыревые.
Стержневые изоляторы имеют фарфоровый корпус цилиндрической или конической формы с гладкой или ребристой поверхностью в зависимости от назначения изолятора (для внутренней – серии ИО или наружной установки – серии ИОС). К фарфоровому корпусу прикреплены металлические части: свер-
ху—для крепления шинодержателя и проводника или частей аппарата, снизу— фарфоровый корпус изолятора закреплен на чугунном основании, снабженным фланцем с отверстиями для болтов, с помощью которого он крепится на основа- нии несущей конструкции. Изоляторы, рассчитанные на значительную механи- ческую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы.
|
|
|
Изоляторы серии ИО изготовляются на напряжение 10 – 35 кВ. На рисунке1 и 2
показаны опорно - стержневые изоляторы внутренней установки на напряжение
6 - 10 кВ.
|
Рисунок 1- Опорный стержневой изолятор для внутренней установки типа ОД-10
|
Рисунок 2 - Опорный стержневой изолятор для внутренней установки типа ОМД-10
Опорные изоляторы, предназначенные для наружной установки серии ИОС, имеют более развитую поверхность ребер, необходимую для повышения разрядного напряжения под дождем. Их изготовляют для напряжений 10 – 110 кВ.
Опорные штыревые изоляторы для наружной установки напряжени- ем 6 – 35 кВ имеют фарфоровый корпус с развитой поверхностью в виде ребер и отверстием снизу для крепления на стальном штыре. Под дождем фар- форовый корпус смачивается только сверху. Снизу под ребрами он остается сухим, вследствие чего изолятор способен противостоять приложенному напряжению. Штыревые изоляторы для номинального напряжения до 10 кВ имеют монолитный фарфоровый корпус (рисунок 3). Изоляторы для более высоких напряжений имеют фарфоровый корпус, состоящий из нескольких частей, соединенных с по-
Рисунок 3 - Опорный штырье-
вой изолятор типа ШН-6.
мощью цемента (рисунок 4, 5). При таком выполнении фарфорового корпуса увеличиваются пробивное напряжение изолятора и его механическая прочность.
|
Рисунок 4 - Опорный штырьевой изолятор типа ШТ-35.
|
Рисунок 5 - Опорный штырьевой изолятор типа ИШД-35
Для напряжения 110 кВ применяются изоляторы типа ОНС – 110 – 2000
(О – опорный, Н – наружной установки, С – стержневой) на напряжение 110 кВ и выдерживающий нагрузку на изгиб 20 кН. В электроустановках напряжением выше 110 кВ применяются шинные опоры - колонны или трехгранные опоры в виде пирамид (описание приведено ниже). Поскольку с увеличением номи- нального напряжения увеличиваются высота колонны и
|
|
|
изгибающий момент у основания, опорные фарфоровые изоляторы малого диаметра из-за их малой механиче- ской прочности имеют ограниченное применение. Чаще используют полые изоляторы относительно большого диаметра с внутренними перегородками, препятствую- щими проникновению влаги и образованию разрядов в внутри полости (рисунок 6). Иногда вместо перегородок во внутренней полости для предотвращения внутренних разрядов прибегают к заполнению ее компаундом или трансформаторным маслом. Однако в этом случае изоляторы должны иметь хорошее уплотнение, препятствующие вытеканию наполнителя.
Для РУ 110 – 220 кВ используют колонны из 3 – 5
изоляторов на напряжение 35 кВ.
Рисунок 6 - Колонна из опорных стержневых изоляторов для наружной установки с напряжением
110кв.
Проходные изоляторы предназначены для проведения проводников сквозь заземленные кожухи аппаратов, стены и перекрытия зданий.
Проходные изоляторы, предназначенные для ввода проводов воздушных линий в здания (линейны
вводы), а также изоляторы для аппаратов и транс- форматоров для наружной установки имеют фарфоровый корпус с развитыми ребрами (в части, обращен-
ной наружу) для увеличения разрядного напряжения под дождем.
Изоляторы с фарфоровым корпусом без наполнителя выпускают для но-
минальных напряжений до 35 кВ включительно.
В качестве примера этого типа на рисунке 7 показан проходной изолятор внутренней установки серии ПА. Они имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами. Длина корпуса (от края фланца до колпака) зависит от номинального на- пряжения, а диаметр корпуса определяется сечени- ем токоведущего стержня (номинальным током), а
также номинальной разрушающей нагрузкой.
Рисунок 7 - Проходной изолятор с фарфоровым корпусом типа ПА-6/400.
Проходные изоляторы c номинальным током выше 2000 А изготовляют без стержней. Раз- меры внутренней полости выбраны достаточными,
чтобы пропустить через изолятор прямоугольную шину или пакет из нескольких полос, а при очень большом токе трубу круглого или квадратного сечения. Про- ходные изоляторы для внутренней установки до 35 кВ включительно имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами. Проходные изоляторы 110 кВ и выше в зависимости от назначения получили названия линейных или аппаратных вводов. Кроме фарфоровой, они имеют бумажно – маслянную изоляцию. Через определенное число слоев бумаги закладывают слои фольги для выравнивания электрического поля в осевом и радиальном направлениях. Намотанный изолятор прогревают под вакуумом (для удаления остатков воздуха и влаги), после чего его пропитывают трансформаторным маслом. Изолятор снабжают фарфоровыми покрышками и герметизируют, так как проникновение влаги даже в небольших количествах резко снижает изоляционные свойства бу- маги.
|
|
|
Ввод (рисунок 8) состоит из следующих частей:
металлической соединительной втулки 1, предназначенной для закрепления ввода в кожухе аппарата или в проёме стены, верхней 2 и нижней 3 фарфоро- вых покрышек, защищающих внутреннюю изоляцию от атмосферной влаги и служащих одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. Вводы обычно герметизированы. Для компенсации температурных изменений в объеме масла предусмотрены компенсаторы давления, встроенные в верхнюю часть ввода или помещённые в особый бачок давления 4, соединённый с выводом гибким трубопроводом. Вводы имеют
измерительное устройство, которое служит для контроля давления в системе ввод – бак.
Подвесные изоляторы предназначены для крепления многопроволочных проводов воздушных линий к опорам. Их конструируют так, чтобы они могли противостоять растяжению.
|
Рисунок 8 - Герметизированный бумажно- маслянный ввод 500 кВ с выносным бачком давления.
Рисунок 9 - Подвесной тарельчатый изолятор.
Различают подвесные изоляторы тарельчатые и стержневые.
Тарельчатый изолятор (рисунок 9) имеет фарфоровый или стеклянный корпус в виде диска (тарелки) с шарообразной головкой. Нижняя поверхность диска выполнена ребристой для увеличения разрядного напряжения под дождем, верхняя поверхность диска - гладкая, с небольшим уклоном для стекания дождя. Краю диска придана форма капельницы, чтобы обеспечить стекание воды без смачивания нижней поверхности.
|
|
|
Внутрь фарфоровой головки введен стальной стержень, укрепленный на цементе. Сверху фарфоровую головку охватывает колпак из ковкого чугуна с гнездом для введения в него стержня другого изолятора или ушка для крепления гирлянды к опоре. Все соединения выполнены шарнирными.
Внутренней и наружной поверхностям фарфоровой головки придана та- кая форма, чтобы при тяжении провода фарфор испытывал только сжатие (как известно, прочность фарфора и стекла при сжатии значительно выше, чем при растяжении). Так обеспечивают высокую механическую прочность подвесных изоляторов. Они способны выдержать тяжение проводов в несколько тысяч килограммов.
Подвесные изоляторы стержневого типа (рисунок 10) имеют ребристый фарфоровый корпус и два колпака, укрепленных на цементе. Крепление изоля- тора к опоре и крепление провода выполнены шарнирными. В отличие от тарельчатых изоляторов фарфор стержневых изоляторов подвер-
жен растяжению. В связи с этим механическая прочность стерж- невых изоляторов ниже прочности тарельчатых. Существенным недостатком стержневых изоляторов является возможность пол- ного их разрушения электрической дугой или при ударах извне, при этом происходит падение провода. Тарельчатые изоляторы в таких случаях полностью не разрушаются, они теряют свою электрическую прочность, но сохраняют механическую и способны длительно выдерживать тяжение провода.
К основным недостаткам фарфоровых изоляторов следу- ет отнести: склонность к хрупкому растрескиванию и разрушению, относительно низкие допускаемые механические напряжения, неопределенность прочностных свойств в состоянии «изгиб плюс кручение», проблемы с обеспечением долговременной надежной армировки фланцев-оконцевателей.
Диагностика механического состояния фарфоровых изоляторов с определением остаточного ресурса – сложная задача. В какой -то мере она решается регулярными осмотрами, ремонтами,
Рисунок 10 - Подвесной стержневой
изолятор типа СП -110
акустико-эмиссионным контролем и т.п. Однако эти мероприятия усложняют эксплуатацию изоляторов. Практически фарфоровая изоляция, использующаяся в электроэнергетике более 100 лет, стала тормозом в дальнейшем развитии коммутационных аппаратов. Для устранения отмеченных недостатков фарфоровых изоляторов в на- стоящее время отечественные заводы освоили технологию производства поли-
мерных изоляторов различного назначения (рисунок 11)
|
|
|
Рисунок 11
Основные преимущества этих изоляторов:
- высокие разрядные характеристики;
- высокая гидрофобность поверхности даже в загрязненном состоянии
(уникальное свойство кремнийорганики – передача гидрофобности на слой по- верхностных загрязнений – обеспечивает низкие токи утечки и высокие разрядные характеристики в условиях загрязнения и увлажнения);
- высокая стойкость к ударным электромеханическим нагрузкам;
- сейсмостойкость и вибростойкость;
- отсутствие необходимости в регламентных работах по защите цемент-
ных швов от влаги;
- отсутствие необходимости в обмыве изоляции на протяжении всего срока службы при установке в рекомендуемые зоны загрязнения;
- высокая сопротивляемость актам вандализма;
- малый вес;
- низкие расходы на транспортировку, отсутствие боя;
- высокая надежность и долговечность;
- нормируемый срок эксплуатации 30 лет;
- гарантийный срок эксплуатации 10-15 лет.
Ниже показана конструкция подвесных (рисунок..12,13) и опорных
(рисунок 14, 15, 16) полимерных изоляторов.
Рисунок 12
Полимерные изоляторы для ЛЭП 35-500 кВ.
Основными конструктивными элементами этих изоляторов являются:
1 Стальной оконцеватель, защиту от коррозии которого обеспечивает метод горячего цинкования.
2 Экран защитный, изготовлен из алюминиевого сплава. Функции – выравнивание напряженности электрического поля вдоль изолятора, защита несущего элемента при перекрытиях, снижение уровня радиопомех.
3 Несущий элемент – стержень из однонаправленного стеклопластика, обладающий высокой электрической прочностью вдоль волокон.
4 Подслой, обеспечивающий высокую адгезию между не-
сущим стержнем и защитной оболочкой.
5 Полимерная защитная оболочка. Выполнена из высоко- молекулярного каучука, который обладает высокой трекингостойкостью и гидрофобностью.
Функции – защита несущего элемента от атмосферных воздействий, формирование длины пути утечки тока.
Линейный подвесной стержневой изолятор ЛК 70/10-IV
|
Рисунок 13
Изолятор предназначен для использования в натяжных и поддерживающих подвесках линий электропередачи с наибольшим рабочим напряжением 12 кВ. По электрическим характеристикам изолятор соответствует нормам, предъявляемым к 20 кВ изоляторам.
|
|
|
