Класифікація ізоляторів - Студопедія
Техніка високої напруги
Колоквіум I
Ізоляція ЛЕП та РУ високої напруги
1. Класифікація ізоляторів.
2. Матеріали, що використовуються виготовлення ізоляційних конструкцій.
3. Загальні вимоги до конструкцій ізоляторів та принципи їх виконання.
4. Конструкції апаратних ізоляторів.
5. Конструкції лінійних ізоляторів.
6. Ізоляція силових трансформаторів.
7. Ізоляція конденсаторів.
8. Ізоляція машин, що обертаються.
9. Характеристики лінійних та станційно-апаратних ізоляторів.
10. Розподіл напруги вздовж гірлянди ізоляторів.
11.Вибір ізоляторів для ЛЕП та РУ.
12.Особливості роботи ізоляції на дерев'яних опорах.
13. Ізоляційні відстані в РУ. Вибір ізоляції за нормативними документами.
14. Ізоляційні відстані на ЛЕП.
15. Експлуатаційний контроль лінійної та підстанційної ізоляції.
Класифікація ізоляторів
За умовами експлуатації ізолятори поділяються на конструкції для роботи в приміщенні (для внутрішньої установки) та для роботи на відкритому повітрі (для зовнішньої установки). Ізолятори виготовляються для районів помірного (У), холодного (Х) та тропічного (Т) клімату.
Таблиця 1.1 - Класифікація ізоляторів
| За призначенням | За конструктивним виконанням | |
| Для роботи у приміщенні | для роботи на відкритому повітрі | |
| Опорні | З гладкою поверхнею З ребристою поверхнею | Штирьові Стрижневі |
| Прохідні | 1. З струмопровідними шинами 2. Без струмопроводів | Для зовнішньо-внутрішньої установки з нормальною та посиленою ізоляцією |
| Високовольтнівведення | - | Герметичного виконання Негерметичного виконання |
| Лінійні | - | 1. Штирьові Тарілочні Стрижневі |
Рисунок 1.1 – Стрижневий опорний ізолятор типу ОФ-10 для закритих РУ
Опорно-стрижневі ізоляторизастосовуються в ЗРУ та ОРУ для кріплення на них струмопровідних шин або контактних деталей. Позначення ізоляторів, наприклад, ОФ-35-375: опорний, фарфоровий на 35 кВ, з мінімальною руйнівною силою на вигин 375 даН. Опорно-стрижневі ізолятори зовнішньої установки відрізняються більшою кількістю ребер, ніж ізолятори внутрішньої установки. Позначення, наприклад, ОНС-35-2000: опорний ізолятор, зовнішньої установки, стрижневий на 35 кВ, з мінімальною руйнівною силою 2000 даН.
 |  |
2. Матеріали для виготовлення ізоляторів
Конструкція ізолятора, а також його електричні та механічні характеристики значною мірою залежать від матеріалів, що застосовуються для його виготовлення.
Ізолятори складаються з діелектрика, металевої арматури, що служить для їхнього механічного кріплення, та матеріалів, що зв'язують арматуру з діелектриком.
Діелектричні матеріали, з яких виготовляються ізолятори, повинні мати високу електричну міцність на пробій, достатню механічну міцність та добре протистояти несприятливим атмосферним впливам. Всім цим вимогам задовольняє електротехнічний фарфор, який є найпоширенішим діелектриком для виготовлення ізоляторів. Електрична міцність порцеляни в однорідному полі при товщині зразка 15 мм становить 22 - 28 кВ/мм.
Зі збільшенням товщини порцеляни середні пробивні градієнти його зменшуються. В ізоляторах поле неоднорідне, тому середня електрична міцність порцеляни в них менша. На рис. 1.3 наведено середню електричну міцність порцеляни в неоднорідному полі при змінній напрузі в залежності від товщини зразка. При імпульсних напругах електрична міцність порцеляни на 50 - 70% вище, ніж за промислової частоти.
Механічна міцність порцеляни залежить від виду деформації. Дуже добре порцеляна працює на стиск і значно гірше на вигин і, особливо, на розтяг. Тимчасовий опір глазурованих стандартних зразків діаметром 2-3 мм при стисканні дорівнює 4500кГ/см а при згинанні та розтягуванні значно менше: 700 і 300кГ/см відповідно. Механічна міцність порцеляни в ізоляторах залежить від конструкції арматури та способу її з'єднання з порцеляною і завжди зменшується зі збільшенням площі перерізу порцеляни. При стисканні це зменшення механічної міцності менше, ніж при згинанні та розтягуванні (рис. 1.4). Товщина фарфорових стінок в ізоляторах зазвичай не перевищує 30-40 см. Якщо така товщина електричної та механічної міцності виявляється недостатньою, застосовуються складові конструкції. Тільки у стрижневих ізоляторах, де пробій порцеляни неможливий, допускається велика товщина порцеляни.
У прохідних ізоляторах з порцеляни робляться лише зовнішні покришки. Для внутрішньої ізоляції цих ізоляторів застосовуються трансформаторна олія, папір, ізоляційні маси, які оберігаються від атмосферних впливів порцеляновими покришками.
Останнім часом для виготовлення тарілкових та штирьових ізоляторів все ширше застосовується скло.
Скляні ізолятори значно дешевші за фарфорові, водночас за своїми електричними імеханічним характеристикам вони поступаються останнім. Характеристики значною мірою залежать від хімічного складу скла, особливо від вмісту у склі лугів. Наявність у складі скла розчинних лугів підвищує гігроскопічність поверхні ізоляторів, а отже, збільшує поверхневу провідність. В результаті електричні властивості ізоляторів зі лужного (звичайного) скла гірші, ніж мало лужного скла або порцеляни. Електрична пробивна міцність лужного скла становить 17,9 кВ/мм, а мало лужне скло має міцність 48 кВ/мм, тобто. у 2 рази більше, ніж порцеляна.
Механічна міцність відпалених зразків зі скла більша, ніж порцелянових. Внутрішня механічна напруга у склі відносно легко знімається при відпалі. У фарфорі внутрішні напруги практично завжди залишаються, і це знижує його міцність.
Лужне скло має високий температурний коефіцієнт розширення, тому ізолятори з такого скла під впливом різких перепадів температури під час експлуатації руйнуються. Це обмежує сферу застосування їх внутрішніми установками, не схильними до різких змін температури.
Ізолятори для зовнішніх установок виготовляються з малолужного скла з наступним відпалом. Лужне скло може бути використане тільки в тому випадку, якщо ізолятори піддаються гартуванню, яке повідомляє їм високу механічну міцність.
При гартуванні скло нагрівають до високої температури (650°С – для лужного скла, 780°С – для малолужного), потім обдувають холодним повітрям. При цьому зовнішні шари ізолятора тверднуть, а внутрішні при подальшому охолодженні зменшуються в об'ємі. Зовнішні шари скла одержують при цьому напругу стиснення, внутрішні – напругу розтягування. Придодатку до такого ізолятора розтягуючого навантаження руйнування настає лише тоді, коли буде подолано або компенсовано стискаючі зусилля у зовнішніх шарах. В результаті міцність загартованого ізолятора виявляється значно більшою, ніж відпалений ізолятор.
Загартовані ізолятори з мало лужного скла добре протистоять динамічним навантаженням, здатні витримувати удари та падіння з великої висоти. Однак такі ізолятори дорожчі і їх застосовують у тих випадках, коли потрібна дуже висока механічна міцність і термічна стійкість.
У таблиці 1.2 наведено порівняльні електричні та механічні характеристики електротехнічної порцеляни, відпаленого скла та труб з бакелізованого паперу.
Таблиця 1.2 – Електричні та механічні характеристики діелектричних матеріалів, які застосовуються для виготовлення ізоляторів
| Діелектрик | ||||
| Характеристики | Електротехнічна порцеляна | Скло | Труби з бакелізованого паперу | |
| малолужне | лужне | |||
| Пробивна міцність зразків,квдейст/мм | 22-28 | 17,9 | 10-15 | |
| Діелектрична проникність,e | 5,5-7 | 5,5-10 | 4-5 | |
| tgd при температурі 20°С | 2-4% | 2-3% | 6-7% | 6% |
| Питомий поверхневий опір, при вологості 65% Ом | 3*10 | 4*10 | 1,5*10 12 | 10 10 |
| Питомий об'ємний опір при 20 0 С, Ом см | 10 13 | 4,5*10 14 | 4*10 12 | 10 12 |
| Коефіцієнт лінійного термічного розширення | 4*10 - 6 | 5*10 - 6 | 9,4 * 10 - 6 | _ |
| Тимчасовий опір, кг/см 2 | ||||
| на стиск | ||||
| на вигин | 650(загартовані | до 2500) | ||
| на розтягування |
Опорні та прохідні ізолятори можуть виконуватися з бакелізованого паперу. За високої температури папір покривається бакелітовим лаком і намотується в труби. Після намотування ізолятори піддаються термічній обробці, у результаті якої бакеліт перетворюється на нерозчинне і не розм'якшуване під впливом тепла стан. Поверхня ізолятора лакується. Виготовлена таким чином паперово-бакелітова ізоляція має досить високі електричні та механічні характеристики (таблиця 4.2.1).
Арматура ізоляторів виготовляється з чавуну (простого або ковкого) або сталі, а при великих струмах, щоб уникнути надмірного її нагрівання через перемагнічування, застосовується немагнітний чавун або кольорові метали. Конструкція арматури та спосіб її з'єднання з діелектриком істотно впливають на механічну міцність ізоляторів, оскільки арматура, передаючи зовнішні зусилля на діелектрик, зумовлює розподіл у ньому механічних напруг. З'єднання арматури з діелектриком здійснюється здебільшого за допомогою портландцементу. Застосовується також механічне кріплення без зв'язок, що цементують.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: