Наружная изоляция электроустановок

Наружная высоковольтная изоляция работает в непосредственном контакте с атмосферным воздухом. В условиях эксплуатации такая изоляция (изоляторы) подвергается воздействию электрического поля, механических усилий и вибрации, метеорологических (атмосферных) факторов.

По назначению изоляторы делятся на линейные и станционно-аппаратные, которые, в свою очередь, делятся на опорные и проходные.

Станционно-аппаратные изоляторы могут изготавливаться не только для наружных, но и для внутренних установок, предназначенных для работы в закрытых помещениях. Для наружной установки изоляторы изготавливают с нормальной и усиленной внешней изоляцией, т. е. с увеличенной длиной пути утечки тока по поверхности изолятора (за счет применения ребер). Изоляторы внутренней установки имеют обычно гладкую или слаборебристую поверхность.

Изолятор состоит из диэлектрика (фарфор, стекло, стеатит, ситалл) и металлической арматуры для крепления изолятора в условиях эксплуатации. В последнее время в качестве наружной изоляции применяются полимерные изоляторы на основе эпоксидных компаундов, кремнийорганических и полиэфирных смол с минеральными наполнителями. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность, малый вес и достаточную трекингостойкость. С целью повышения механической прочности изоляторов производится их армирование стекловолокном (стеклопластиковые изоляторы).

Наибольшее распространение в электроэнергетике получили изоляторы из фарфора и стекла.

  Опорные изоляторы. Опорные изоляторы предназначены для механического крепления шинопроводов, деталей аппаратов и проводов, находящихся под различными потенциалами, а также для изолирования их от заземленных конструкций и между собой в распредустройствах.

В зависимости от условий работы опорные изоляторы бывают внутренней и наружной установки.

Опорные изоляторы внутренней установки. Изоляторы внутренней установки являются изоляторами стержневого типа, которые можно разделить на изоляторы с внутренней (рис. 1.20, а) и наружной (рис. 1.20, б) заделкой арматуры. Они изготавливаются из фарфора и применяются до напряжения 35 кВ. Арматура у изоляторов с внутренней заделкой выполняет роль внутреннего экрана. Внутренний экран и ребро увеличивают разрядное напряжение изолятора. Как наружная, так и внутренняя поверхности изолятора покрываются белой глазурью. Изоляторы с внутренней заделкой арматуры на 35…40 % меньше по высоте, чем изоляторы с наружной заделкой, они имеют меньшую массу фарфора и арматуры.

Рисунок 1.20 – Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки: 1 – тело изолятора; 2 – металлическая арматура изолятора; 3 – цементно-песчаная заделка;

4 – прокладка

Опорные изоляторы наружной установки. Опорные изоляторы для наружной установки делятся на штыревые и стержневые. Основным материалом таких изоляторов является фарфор, но имеются штыревые изоляторы из стекла на напряжение 6…10 кВ.

Опорные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют развитые ребра, существенно повышающие мокроразрядное напряжение. Форма ребер показана на рис. 1.21.

Кромки ребер отогнуты книзу, образуя так называемую капельницу. Вода с капельницы скатывается, как показано на рисунке, жирными стрелками, оставляя сухой нижнюю поверхность ребер. При наклонном дожде верхние ребра частично защищают от влаги нижние ребра. Оптимальное соотношение между вылетом ребра а и расстоянием между ребрами l лежит в пределах 0,5 <  < 1,0.

Штыревые опорные изоляторы. Такие изоляторы используются в тех случаях, когда требуется большая механическая прочность на изгиб, которая обеспечивается, в основном, штырем из стали 1. Изолятор состоит из изоляционной детали 2, которая с помощью цементной связки 4 скрепляется с металлической арматурой – штырем и колпачком или шапкой 3. Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжение 6…10 кВ выполняется одноэлементной, а на напряжение 35 кВ – двух- или трехэлементной (рис. 1.22).

Проходные изоляторы. Проходные изоляторы (вводы) применяются для изолирования и механического крепления токоведущих частей (шин, проводов), проходящих сквозь заземленные крышки аппаратов, перегородки, стены распределительных устройств и т. д. Поэтому проходные изоляторы должны обладать достаточной электрической и механической прочностью и обеспечивать пропускание тока определенной величины.

Проходные изоляторы (в частности, вводы в высоковольтных аппаратах и конструкциях), в отличие от других типов изоляторов, имеют неблагоприятное расположение электродов (рис. 1.23), при котором радиальная составляющая напряженности электрического поля Е_r вблизи фланца намного превосходит тангенциальную составляющую Е _t, что приводит к крайне неравномерному распределению поля и неравномерному снижению разрядных напряжений.

Проходные изоляторы изготавливают для внутренней и наружной установок, поэтому последние должны быть рассчитаны на мокроразрядное напряжение. Различают проходные изоляторы со сплошной фарфоровой изоляцией и изоляторы с полостью, которая может быть заполнена газом (воздухом), минеральным маслом или компаундом.

Проходной изолятор со сплошной фарфоровой изоляцией (рис. 1.24) состоит из фарфорового элемента 1, внутри которого проходит стержень (шина) 2, двух фланцев (колпачков) 3 на концах изолятора для крепления токоведущей части и опорного фланца 4, служащего для механического крепления изолятора к конструкции аппарата или стенки распределительного устройства, через которую осуществляется ввод высокого напряжения. Опорный фланец соединяется с фарфором с помощью цементной связки 5. Между колпачком и фарфором помещаются амортизирующие картонные прокладки и уплотнения.

Изоляторы для наружной установки имеют ребристую поверхность, а для внутренней – гладкую или волнистую. Для увеличения сухоразрядного напряжения опорный (средний) фланец экранируют ребрами, обращенными к фланцу, с металлизированной поверхностью, электрически соединенной с металлическим фланцем.

Применение промежуточных ребер также позволяет повысить разрядные напряжения.