Изоляторы и изоляция Электрооборудования

Лекция № 13.

Изоляторами называют электротехнические изделия, предназначенные для механического крепления токоведущих элементов электроустановки и изолирования их друг относительно друга и относительно земли. то есть для предотвращения протекания электрического тока между ними.

По расположению токоведущей части различают опорные, проходные и линейные изоляторы, назначение которых определяются соответственно их названиям.

По конструктивному исполнению линейные изоляторы делятся на тарельчатые (изоляционная часть в форме тарелки), стержневые (изоляционная часть в виде стержня или цилиндра) и штыревые (изолятор имеет металлический штырь, несущий основную механическую нагрузку).

Рис.1.

Конструкции подвесных тарельчатых изоляторов: а – из закаленного стекла с конусной заделкой деталей; б – из фарфора с «арочной» заделкой деталей; 1 – стержень; 2 – изоляционная деталь; 3 – шапка; 4 – цементная заделка; 5 – замок; 6 – герметик.

Линейные изоляторы тарельчатого типа используются для подвески проводов контактной сети, на воздушных ЛЭП 35 кВ и выше, линий автоблокировки и высоковольтных питающих линии ДПР. Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого числа изоляторов в гирлянду. Изоляторы гирлянды благодаря шарнирному соединению работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном материале в основном напряжения сжатия. Конструкция изолятора представлена на рисунке 1.

Штыревые изоляторы (Рисунок 2) применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность. В установках напряжением 110 кВ и выше используются колонки, состоящие из нескольких, установленных друг на друга опорно-штыревых изоляторов на напряжение 35 кВ. В обозначение изоляторов введена буква Ш (штыревой).Штыревые линейные изоляторы применяются на напряжения 6-10 кВ. Обозначение ШФ6 означает: штыревой фарфоровый на 6 кВ. Буква С в обозначении (ШС) указывает на то, что изолятор стеклянный.

Рис. 2.

Линейные штыревые изоляторы: а – фарфоровый ШФ-10Г; б – стеклянный НС 18А

Стержневые изоляторы (Рисунок 3) наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути тока утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Обозначение, например, ОСН-35-2000 расшифровывается следующим образом: опорный, наружной установки, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 Н.

Рис. 3.

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций РУ и аппаратов. 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 ПНШ-35/3000-2000 означает: проходной, наружной установки, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 3 кА с механической прочностью 20 кН.

Опорный изолятор предназначен для крепления токоведущих частей в электрических аппаратах, распределительных устройствах электрических станций и подстанций, комплектных распределительных устройствах. По конструкции представляет собой деталь из изоляционного материала цилиндрической или конической формы, внутрь которой заделана металлическая арматура с резьбовыми отверстиями для крепления шин и монтажа изолятора. Для повышения рабочего (разрядного) напряжения изолятора на его боковой поверхности предусматриваются рёбра, увеличивающие длину пути поверхностного тока утечки.

Изолятор состоит из электроизоляционного материала, металлической арматуры и связующего материала. Электроизоляционные материалы из которых изготавливаются изоляторы должны иметь высокую электрическую прочность, высокую механическую прочность и хорошо противостоять неблагоприятным атмосферным условиям.

При эксплуатации изоляторы подвержены различным воздействиям: механическим нагрузкам (за счёт собственного веса изоляторов гирлянды, подвешенных проводов, гололёда, ветра, снега, перепада температур, и динамических нагрузок); электрическим воздействиям: электрического рабочего напряжения и перенапряжений (особенно в грозовой период); загрязнениям специфического состава. Вблизи полотна железнодорожного пути воздух загрязняется пылью, переносимой с полотна, частицами сыпучих грузов, уносимых с открытого подвижного состава при движении поезда, пылью, образуемой в результате износа деталей подвижного состава и пути, песком, применяемым для увеличения коэффициента сцепления колёс с рельсами. Загрязнению изоляторов способствует увлажнение их туманом, мокрым снегом, моросящим дождём, особенно при направлении ветра с моря.

Надёжную работу систем электроснабжения обеспечивают изоляторы из фарфора и стекла. В последнее время в качестве материала для изоляторов начали использовать различные полимерные материалы.

Учитывая, что при эксплуатации изоляторы подвержены многочисленным неблагоприятным воздействиям, к ним предъявляют очень жёсткие требования по механической и электрической прочности к атмосферным воздействиям. Изоляторы должны обладать стойкостью к термоударам, а также гладкой поверхностью без трещин, сколов, инородных включений.

Удовлетворить этим требованиям, а следовательно, обеспечить надёжность работы электроустановки можно только при строго регламентированном технологическом процессе производства изоляторов.