2.2 Изоляторы для районов с загрязненной атмосферой

Большое количество ВЛ или их участков сооружается в районах с загрязненной атмосферой или неблагоприятными климатическими или почвенными условиями. В этих условиях главной задачей, возникающей при конструировании, является повышение удельных разрядных характеристик подвесных изоляторов, подвергающихся увлажнению и загрязнению, с тем, чтобы при сохранении неизменной длины гирлянды повысить надежность работы ВЛ. Грязестойкий изолятор должен иметь такую форму, при которой осложняется отложение загрязнений на его поверхности и облегчается смывание отложившихся веществ во время дождя. При этом следует учитывать, что дожди преимущественно очищают верхнюю гладкую поверхность тарельчатого изолятора, вследствие чего происходит неравномерное загрязнение всей изоляционной конструкции.

Разрядные напряжения гирлянд изоляторов в увлажненном и загрязненном состоянии зависят от длины пути утечки L_У, формы юбок, диаметра тарелки D, строительной высоты Н_И и других геометрических размеров изоляторов, а также отношения L_У / H_И [5].

Длина пути утечки тока L_У по поверхности изолятора является показателем, характеризующим при воздействии рабочего напряжения грязестойкость и электрическую прочность различных типов современных изоляторов, имеющих относительно простые формы. Однако необходимо учитывать, что разряд может происходить не только по поверхности изолятора, но и частично по воздуху, шунтируя, например, узкие щели развитой поверхности изолятора. В таких случаях некоторые участки поверхности диэлектрика шунтируются каналом разряда. Это обстоятельство при выборе количества элементов в гирляндах учитывается путем введения поправочного коэффициента К_И на эффективность использования длины пути утечки. Поэтому L_эфф = L_У /К_И.

Если величина поправочного коэффициента К_И в справочной литературе отсутствует, его можно рассчитать по геометрическим размерам изолятора:

,

где L_У – длина пути утечки изолятора, см;

D – диаметр тарелки изолятора, см.

Для изоляторов, предназначенных для работы в районах с полевыми загрязнениями (табл.2.3), отношение L_У /К_И должно быть не менее 2,2.

В этом случае при принятом в настоящее время уровне ограничения перенапряжений обеспечивается согласование характеристик электрической прочности при перенапряжениях и при рабочем напряжении.

В современных условиях работы электрических сетей изоляторы с отношением L_У /К_И ≥ 2,5 относятся к грязестойким, т.е. способны обеспечить надежную работу линий в районах с сильным загрязнением атмосферы при такой же длине гирлянд, как и в районах с полевыми загрязнениями [1].

2.2.1 Станционные изоляторы

2.2.1.1 Опорные изоляторы

Опорные изоляторы применяются в распределительных устройствах и по исполнению делятся на две основные группы: опорно-штыревые и опорно-стержневые.

Рис.2.9. Эскизы опорных изоляторов внутренней установки

Большинство опорных изоляторов изготавливаются из высоковольтного фарфора.

Для внутренней установки используют стержневые изоляторы (рис.2.9.), которые выпускаются промышленностью на номинальные напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ и с гарантированной механической прочностью (на изгиб) 3675 (375), 7350 (750), 12250 (1250), 19600 (2000), 29400 (3000), 41650 (4250) и 58800 (6000) Н (кгс).

Большая часть изоляторов этой группы конструктивно представляет собой фарфоровое тело с внутренней полостью армированное фланцем и колпачком. Соединение арматуры с фланцем производится песчано-цементной связкой. Между торцом фарфора и фланцем укладывается картонная или толевая прокладка (рис.2.9., а, б, в) [5].

Другая конструкция – сплошнее фарфоровое тело без внутренней полости и с внутренней заделкой арматуры для крепления токоведущих деталей к изолятору и изолятора к конструкции (рис.2.9., г). Эти изоляторы имеют меньшие размеры и массу, поэтому они находят широкое распространение, особенно при изготовлении комплектных распределительных устройств.

Опорные изоляторы для наружных установок изготовляются двух типов: штыревые и стержневые.

Основу изолятора штыревого типа составляет изолирующая деталь из фарфора или стекла, с которой жестко, при помощи песчано-цементной связки, скрепляется металлическая арматура – штырь с фланцем для крепления на конструкции или на другом изоляторе и колпачок для установки на нем токоведущих частей или фланца другого такого же изолятора. Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжение 6-10кВ выполняется одноэлементной (рис.2.10., а – г), а на напряжение 35 кВ – двухэлементной или даже трехэлементной (рис.2.10., д, е, ж). Изоляторы на 6-10кВ изготавливаются как из фарфора, так и отожженного (не закаленного) стекла, а на 35кВ – только из фарфора.

Вследствие жесткого соединения деталей из различных материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения (особенно у многоэлементных изоляторов) возникает сложная задача компенсации деформаций, возникающих в процессе эксплуатации изоляторов вследствие изменения атмосферных условий. С этой целью все поверхности фарфоровых элементов и арматуры, соприкасающиеся с цементной связкой, должны покрываться тонким слоем битумного компаунда, а цементные швы – защищаться влагостойким покрытием. Между штырем, фарфоровыми элементами и колпаком укладываются катонные прокладки. Для лучшего сочленения изолирующих элементов с цементной связкой сопрягаемые их поверхности еще до обжига покрываются фарфоровой крошкой.

Принятые условные обозначения изоляторов (пример):

ОНШ – 10 – 500 – опорный штыревой изолятор наружной установки с разрушающей нагрузкой 5кН (500кГс).

Опорно-стержневые изоляторы наружной установки состоят из фарфорового сплошного стержня с равномерно расположенными на нем ребрами, армированные с двух сторон чугунными фланцами (рис.2.11.). Для лучшего сцепления фарфоровых и металлических частей изолятора фарфоровая деталь в местах армировки покрывается фарфоровой крошкой либо на ней делается рифление в виде насечки.

Изоляторы электрически непробиваемы.

Изготовление стержневых изоляторов наталкивается на серьезные технологические трудности, поэтому на более высокие напряжения (220кВ и более) используются сборные колонки из специально предназначенных для этих целей единичных элементов (рис.2.12.).

Таблица 2.6.

Изоляторы опорные для внутренних установок

Тип	Класс напряжения, кВ	Механическая прочность Н, не менее	Размеры, мм			Масса, кг
Новый			Высота Н при		Диаметр фарфора у основания	с внутренней заделкой	с фланцевым основанием
			внутренней заделке	фланцевой заделке			круглым	овальным	квадратным
ОФ-6-375	6	3675	100	165	86	1,1	2,2	2,5	-
ОФ-10-375	10	3675	120	190	86	1,5	2,4	2,9	-
ОФ-6-750	6	7350	100	185	106	2,6	4,0	4,8	-
ОФ-10-750	10	7350	120	215	106	2,1	4,4	5,2	-
ОФ-10-1250	10	12250	120	225	130	7,9	-	-	7,9
ОФ-10-2000	10	19600	134	235	150	6,3	-	-	11,5
ОФ-10-3000	10	29400	134	-	180	6,6	-	-	-
ОФ-10-4500	10	41650	-	235	190	-	-	-	10,0
ОФ-20-375	20	3675	210	295	100	4,7	5,4	-	-
ОФ-20-2000	20	19600	-	315	170	-	-	-	16,1
ОФ-20-3000	20	29400	206	-	186	13,6	-	-	-
ОФ-20-4250	20	41650	-	305	255	-	-	-	12,0
ОФ-35-375	35	3675	372	380	120	7,1	7,2	7,8	-
ОФ-35-2000	35	19600	-	412	206	-	-	-	14
ОФТ-6-375	6	3675	100	-	75	1,1	-	-	-
ОФТ-10-375	10	3765	120	-	82	1,9	-	-	-
ОФТ-6-750	6	7350	100	-	100	2,5	-	-	-
ОФТ-10-750	10	7350	120	-	100	2,9	-	-	-
ОФТ-10-2000	10	19600	130	-	160	5,0	-	-	-
ОФТ-35-375	35	3675	340	-	116	9,5	-	-	-
ОФТ-35-750	35	7350	340	-	157	15,5	-	-	-

Маркировка опорно-стержневых изоляторов (пример): ОНС-110-1000 – опорный, наружной установки, стержневой на 110кВ с механической прочностью 10кН. Основные характеристики изоляторов приведены в табл.2.7.

Таблица 2.7.

Изоляторы опорные наружной установки

Новый	Класс напряжения, кВ	Длина пути утечки, см	Механическая прочность, Н	Размеры, мм			Масса, кг
				Высота Н	Диаметр D
					по телу	по ребрам
-	1	-	4900	92	90	150	4,3
ОНШ-6-300	6	19	3675	170	74	140	2,5
ОНШ-6-300с	6	-	3430	170	-	140	2,4
ОНС-10-300	10	21,5	2940	175	60	120	2,7
ОНШ-10-500	10	22,5	4900	190	80	160	4,5
ОНШ-10-500с	10	-	4900	190	-	185	4,2
ОНС-10-1000	10	21,5	9800	210	88	150	7,0
ОНШ-10-2000	10	-	19600	210	-	250	12,7
ОНС-10-2000	10	-	19600	240	118	180	19,0
ОНС-15-2500	15	59	24600	360	117	227	33,0
ОНС-20-500	20	45	4900	315	100	150	9,5
ОНШ-35-1000	35	69	9800	400	-	370	32,6
ОНС-35-500	35	62	4900	420	100	160	14,5
-	35	90	6370	492	100	180	17,3
ОНСУ-35-1000	35	105	9800	570	120	230	46,0
-	35	61,5	12250	280	-	360	28,4
ОНС-35-2000	35	72	19600	500	150	225	43,5
ОНШ-35-2000	35	86	19600	400	-	460	44,6
ОНС-110-300	110	168	2940	1050	125	200	43,0
ОНС-100-1000	110	201	9800	1060	150	220	76,0
ОНС-110-500	110	223	4900	1060	130	220	68,0
-	-	105	9800	500	120	230	37,8
ОНС-35-4250	35	80	41650	560	155	230	52,0
ОНС-110-1000	110	200	9800	1060	140	230	76,0
КО-110-1300	110	210	12740	1110	130	225	59,0
ОНС-110-2000	110	200	19600	1110	145	230	83,0

Рис. 2.10. Эскизы опорных штыревых изоляторов наружной установки

Рис.2.11. Эскизы опорных стержневых Рис.2.12. Опорная

изоляторов наружной установки конструкция на 330 кВ

а) ОНС-35кВ, б) ОНС-110-1000кВ, в) ОНС-110-2000кВ.