Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Вопросы и ответы

Что из себя представляют электрические изоляторы?

Электроизоляторы — это диэлектрический элемент в электроустановке, конструктивно выполненный из изоляционного материала и армирующих частей. Диэлектрик предназначен для электрического разделения, а металлические конструкции позволяют закрепить как сам изолятор, так и проводники на нем. Материалом диэлектрика является стекло, полимер или керамика.

Назначение

Электроизоляторы предназначены для крепления настилов, проводов, тралов и других токоведущих элементов к корпусу электроустановки, опорным консолям и другим конструкциям. Кроме того, они изолируют проводники при их прохождении через стены, позволяют отделить электроустановки друг от друга и другие несущие функции.

В зависимости от места установки они делятся на внутренние и внешние. Также немаловажное значение имеет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего его конструкция и некоторые технические характеристики будут отличаться, что определяет возможность их применения в определенных электроустановках 1].

Основные технические характеристики

В соответствии с требованиями нормативных документов для электрических изоляторов регламентируются следующие свойства:

  • Напряжение сухого разряда — это значение, при котором произойдет электрический разряд в сухом состоянии поверхности. Покрывает изолятор
    Покрывает изолятор
  • Напряжение мокрого разряда – определяет то же значение, что и предыдущий параметр, но при попадании дождя на поверхность. В данном случае рассматривается такой вариант, когда направление форсунок размещено под углом 45°.

Изолятор в дождь
Рис. 2. Изолятор в дождь

При таком обтекании лучей под углом 45°, которое обозначено на рис. 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б и, как следствие, минимальное сопротивление электрическому току — от 9,5 до 10,5 кОм. * см. Этот параметр всегда ниже сухого выброса.

  • Напряжение пробоя — представляет собой значение, при котором произойдет пробой между двумя полюсами. В зависимости от конструкции шины могут быть представлены стержнем и заглушкой или ошиновкой и фланцем.
  • Механическая прочность – контролируется нагрузкой на изгиб, разрыв или срезание головки. В этом случае конструкция жестко закрепляется и к ней прикладывается усилие, которое постепенно возрастает до такого уровня наивысших напряжений в материале, который приводит к разрушению.
  • Термическая стабильность — проверена попеременным нагревом и закалкой. Он состоит из двух или трех циклов, в зависимости от материала и дизайна. После этого подается электрический потенциал, который создает больше разрядов.

Проверка спецификации.

Следует отметить, что процедуры испытаний не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Только 0,5% партии подвергается электрическим, термическим и механическим воздействиям. Обязательным для всех изоляторов является трехминутное испытание импульсным напряжением, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.

Подвесные изоляторы должны быть проверены на механические свойства. Для этого в течение одной минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, регламентируемая заводскими или государственными стандартами.

Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также достаточный уровень надежности. Кроме того, некоторые модели подлежат периодической проверке в процессе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний их можно чистить, утилизировать и заменять.

Типы изоляторов по материалам

Для изготовления этих изделий используются достаточно банальные, но от этого не менее функциональные и надежные диэлектрические материалы: стекло, фарфор и полимеры. Последний из-за ряда свойств композиционного материала не применяется на ВЛ выше 220 кВ.

Итак, по материалу изоляторы ВЛ могут быть:

  • Стекло;
  • Фарфор;
  • Полимер.

Изоляторы из стекла

Сразу замечаем, что стеклянные изоляторы дороже аналогичных фарфоровых изделий, но имеют перед ними ряд преимуществ.

Так как стеклянные изоляторы прозрачны и визуально легко обнаружить их повреждения, в том числе и внутренние, на изоляционных листах. Это устраняет частые проверки напряжения и упрощает обслуживание линий электропередач.

Фарфоровые изоляторы

Традиционные изоляторы не менялись на протяжении многих лет. Обладая всеми необходимыми свойствами: диэлектричностью, абсолютной прочностью на изгиб, негорючестью, водостойкостью, «индифферентностью» к ультрафиолетовому излучению, они имеют преимущество в цене.

К недостаткам можно отнести повышенную хрупкость, что повышает требования к безопасной упаковке и транспортировке.

Полимерные изоляторы

Композитные изоляторы пока не используются на линиях электропередачи выше 220 кВ. Это связано со всеми недостатками, присущими полимерам.

Они гнутся под действием продольных нагрузок;

  • Боится ультрафиолета;
  • Старение со временем;
  • От температуры теряет механическую прочность;
  • Скрытые дефекты в полимерных изоляторах трудно обнаружить.

Типовая конструкция

Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.

Секционный изолятор
Рис. 3. Изолятор в разрезе

Как видно на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Что позволяет повысить диэлектрическую прочность за счет удлинения пути тока утечки по поверхности. За счет разного угла наклона ребер можно защитить от выпадающих осадков.

Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков — снега, грязи и т.д. Потому что влага может заползать под днище и значительно снижать разрядное напряжение.

В отличие от них юбка Б позволяет полностью исключить возможность проникновения влаги в дождливую погоду. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, гарантирующий величину напряжения пробоя. Кроме того, юбка Б не боится намерзания льда и может обеспечить нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.

Для фиксации головки на стержне предусмотрена резьба Б, позволяющая фиксировать конструкцию консоли или армирующие крюки. В верхней части имеется паз Г для крепления шнура. Кроме того, кабель обвязывается проволокой для более надежного крепления воздушных линий.

Конструкция втулки
Рис. 4. Строительство лайнера

Проходной изолятор имеет несколько иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токонесущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Видите, шина обжата с обеих сторон алюминиевым колпачком, чтобы закрепить ее снаружи.

Внутри механически крепится герметик, который также предотвращает попадание загрязнений и агрессивных веществ. Для облегчения крепления проводов или шин на саму крышку можно установить дополнительный язычок, как показано на рисунке 4.

Защита из силиконовой резины предотвращает электрический пробой на поверхности от сборной шины до фланца. Изоляция от обрушения внутренних элементов осуществляется с помощью стеклопластиковой трубки, которая размещена внутри гофрированного кожуха. Более подробную информацию о параметрах можно найти в обозначении модели.

Читайте также: Как выбрать сварочный инвертор

Обозначения изоляторов

Маркировка каждого изделия содержит информацию о его типе, материале и других свойствах. См пример маркировки изолятора НСПКр 120 — 3/0,6 — Б.

  • Первая буква Н указывает на назначение модели, в данном случае Н — напряжение. Также может быть К – консольная, Ф – фиксирующая, П – подвесная.
  • С — указывает на то, что это стержневой изолятор.
  • P — изоляционный материал, в данном случае P — полимер.
  • К — внешнее покрытие, в данном случае силиконовый каучук.
  • р — индекс, указывающий на то, что корпус ребристый и литой.
  • 120 – показатель нормированного разрывного усилия в кН.
  • 3 — класс напряжения для ВЛ, для которых он применяется.
  • 0,6 — указывает длину пути утечки, измеряемую в метрах.
  • B — указывает тип зацепления.

Классификация

В электроустановках должны использоваться изоляторы соответствующего типа и конструкции для обеспечения надежного электроснабжения и сохранения максимального уровня безопасности в каждом отдельном случае. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров для их классификации.

По назначению

В зависимости от назначения различают следующие виды изоляторов:

  • Стационарные — используются для механического крепления токоведущих стержней или шин в распределительных устройствах. В зависимости от назначения стационарные изоляторы подразделяются на опорные и сплошные. Так опорные изоляторы выступают в роли основания, на которое монтируются шины в ячейках или опорных конструкциях. Втулочные изоляторы позволяют провести токоведущий элемент через стену или потолок в помещении.
  • Аппаратное обеспечение — имеет такое же назначение, как и рабочий стол, но относится ко всем устройствам. Например, аппаратные изоляторы широко используются в выпрямителях, силовых установках, комплектных подстанциях, высоковольтных установках и других устройствах. Посмотрите на рисунок 5, вот пример его использования, где он имеет обозначение AI. Пример аппаратных изоляторов
    Рис. 5. Пример аппаратных изоляторов
  • Линейные – используются для наружной установки под высоковольтными линиями электропередач или открытыми шинами. Характерной особенностью линейных изоляторов является наличие широких ребер или юбок, призванных увеличить путь пробоя поверхности в случае атмосферных осадков.

По материалу исполнения

В зависимости от используемого диэлектрика различают следующие виды изоляторов:

  • С фарфоровым корпусом – отличаются высокой механической прочностью на сжатие, но боятся динамических воздействий. Для предотвращения появления токопроводящих каналов из-за отложения пыли и грязи на поверхности керамический материал глазируют.
  • Полимерные изоляторы – делятся на модели, обладающие упругой деформацией и монолитные. Они отличаются гораздо большим удельным сопротивлением материала, чем фарфор. Но мягкая поверхность более подвержена загрязнениям, чем глазурованный фарфор. Кроме того, из-за воздействия ультрафиолета полимер разрушается и теряет свои свойства, поэтому их используют для внутренней установки.
  • Электроизоляторы из стекла – они не такие прочные, склонны к выкрашиванию при динамическом воздействии. Но в отличие от других материалов они не подвергаются воздействию агрессивных реагентов. Они легче и проще в уходе, чем фарфор.

По способу крепления на опоре

В зависимости от способа крепления бывает:

Классификация по способу крепления
Классификация по способу крепления

  • Штыревой тип (а) — крепится металлической арматурой и служит опорой для воздушных линий электропередач, от чего и произошло название штыревые изоляторы.
  • Подвесные (б) — выполняются дисковыми изоляторами, которые собираются в венки в зависимости от класса напряжения подключаемых к ним электроприборов.
  • Стержень (в) — имеет вид сплошного стержня, который устанавливается в качестве опоры или подвешивается к армирующим элементам в качестве натяжного стержня. В распределительных устройствах для изоляции сборных шин устанавливаются опорные стержневые изоляторы. Токоведущие части крепятся к краям с помощью чугунных скоб.
Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector