Стержневые изоляторы
2.1.3.1 Фарфоровые стержневые изоляторы
П
одвесные
стержневые изоляторы представляют
собой фарфоровый стержень с юбками,
армированными на концах двумя
металлическими шапками при помощи
цементного раствора. Для прочного
соединения шапок с фарфором концы
стержня, а также внутренние опорные
поверхности шапок имеют коническую
форму (рис.2.6.).
Диаметр фарфорового стержня выбирается в зависимости от требуемой механической прочности с учетом того, что фарфор при таких толщинах имеет прочность на растяжение 1300 – 1400 Н/см2.
Применение подвесных изоляторов вместо эквивалентных им гирлянд дает значительную экономию металла за счет уменьшения числа шапок, уменьшения массы и, главное, длины изоляционной конструкции, на которой крепится провод.
Недостатками изоляторов этого типа являются возможность их разрушения, вследствие которого провод падает на землю или заземленные конструкции. Рис.2.6. Подвесной
изолятор
стержневого типа
СП-110
Ограничивает их применение также сравнительно невысокая механическая прочность, так как невелика прочность на растяжение самого стержня изолятора, а также концевых заделок, в которых фарфор под шапкой испытывает срезающие усилия.
В связи с указанными выше недостатками стержневые фарфоровые подвесные изоляторы в качестве линейной изоляции почти не применяются. Чаще всего они используются в РУ в качестве изолирующих растяжек в воздушных выключателях и вентильных разрядниках на напряжение 220кВ и более.
2.1.3.2 Стержневые изоляторы из полимерных материалов
При повышении напряжения ВЛ возрастает масса гирлянд тарельчатых изоляторов и соответственно их вклад в действующие на промежуточные и анкерно-угловые опоры механические нагрузки. Как следует из табл.2.4, масса натяжной гирлянды становится близкой к массе проводов в пролете длиной около 400 м и с увеличением напряжения линии от 220 до 1150 кВ увеличивается примерно в 20 раз. Масса поддерживающей гирлянды при изменении напряжения линии в тех же пределах увеличивается в 15 раз [4].
Таблица 2.4
Сравнительная характеристика подвески проводов
Показатель |
Напряжение линии, кВ |
||||||
330 |
500 |
750 |
1150 |
||||
Конструкция расщепленного провода |
rp=0,2 м 2хАС300/39 |
rp=0,2 м 2хАС400/51 |
rp=0,23 м 3хАС500/64 |
rp=0,255 м 5хАС240/56 |
rp=0,42 м 4хАС400/93 |
rp=0,65 м 8хАС300/39 |
|
Масса проводов G, кг, длиной 400 м |
906 |
1192 |
2222 |
2212 |
2962 |
3622 |
|
Масса натяжной гирлянды, кг (в % к G)
Всего
В том числе: изоляторов
арматуры
|
ПС120-А 2х19
314 (34,6)
214 (23,6)
100 (11)
|
ПС160-Б 2х17
348 (29,2)
245 (20,5)
103 (8,6)
|
ПС210-Б 3х21
820 (37)
523 (23,5)
297 (13,4)
|
ПС120-А 5х37
1577 (71,3)
1039 (47)
538 (24,3)
|
ПС220-А 4х34
1819 (61,4)
1374 (46,4)
445 (15)
|
ПС300 4х47
3251 (90)
2576 (71,1)
675 (18,6)
|
|
Масса поддерживающей гирлянды, кг (в % к G)
Всего
В том числе: изоляторов
арматуры
|
ПС70-Д 1х21
111 (12,3)
86 (8,5)
25 (2,1)
|
ПС120-А 1х19
134 (11,2)
107 (9,2)
27 (2,3)
|
ПС160-Б 1х24
210 (9,5)
173 (7,8)
37 (1,6)
|
ПС120-А 2х41
544 (24,6)
461 (21)
83 (3,8)
|
ПС120-А 2х41
588 (20)
495 (16,7)
93 (3,1)
|
ПС300 1х41
691 (19)
493 (13,6)
198 (5,5)
|
ПС400-А (V-образная) 2х45
2035 (56)
1530 (42,2)
505 (14)
|
Примечание: В скобках указано отношение соответствующей массы к массе проводов в пролете.
В связи с этим во всех промышленно развитых странах ведутся интенсивные исследования и разработки полимерных стержневых изоляторов. Их основу составляет круглый стержень из высокопрочного однонаправленного стеклопластика, длина которого практически неограниченна, что позволяет создать одноэлементный изолятор на любой класс напряжения. На стеклопластиковый стержень накладывается защитное покрытие, из материала которого также формируются ребра или юбки (рис.2.7.).
Рис.2.7. Длинностержневые полимерные изоляторы:
а – с покрытием из литьевого фторопласта;
б – с покрытием из кремнийорганической резины
Защитное покрытие предохраняет стеклопластиковый стержень от проникновения влаги, от эрозии и от разрушения под действием частичных дуговых разрядов при увлажнении их поверхности. Стеклопластиковый стержень армируется металлическими оконцевателями, обеспечивающими высокую степень использования механической прочности стержня и сопряжение изолятора с элементами опоры и с проводом с помощью стандартной арматуры. Основой стеклопластикового стержня являются стеклянные нити диаметром около 20мкм с механической прочностью 2500 – 3500 Н/мм2, превосходящей прочность стали. Стеклонити занимают до 90% стеклопластикового стержня (остальной объем занимает связующее – эпоксидная смола и др.). В одном стержне содержатся десятки тысяч стеклонитей, что определяет высокую их надежность при работе под нагрузкой (обрыв даже нескольких нитей не влияет на механическую прочность стержня в целом). Механическая прочность готовых стержней составляет 1000 – 1400 Н/мм2.
Характеристики отечественных стержневых полимерных изоляторов приведены в табл.2.5. Из сравнения данных табл.2.3 и табл.2.5. следует, что масса полимерных изоляторов в 10 – 15 раз меньше массы гирлянд тарельчатых изоляторов.
Кроме того, использование тарельчатых изоляторов исключает возможность перехода к прогрессивным конструкциям линий с существенно сокращенными междуфазными расстояниями (компактные линии) из-за большой их массы и отсутствия жесткости на изгиб.
Таблица 2.5.
Характеристики полимерных изоляторов
Тип изолятора |
Разрушающая электромеханическая нагрузка, кН |
Класс напряжения, кВ |
Строительная высота, мм |
Высота изоляционной части, мм |
Длина пути утечки, мм |
Влагоразрядное напряжение при проводимости ** 10мкСм, кВ |
Масса, кг |
ПДС 70/110* |
70 |
110 |
1480 |
1120 |
1840 |
180 |
2,0 |
РИП 20/110* |
20 |
110 |
1675 |
1335 |
2940 |
275 |
2,5 |
ЛК 70/27,5 |
70 |
27,5 |
685±5 |
340-341 |
850 |
64 |
1,9 |
ЛК 70/110 |
70 |
110 |
1350±10 |
1003±6 |
2540 |
186 |
3,9 |
ЛК 70/220 |
70 |
220 |
2185-2200 |
1850-1858 |
4800 |
337 |
5,9 |
ЛК 160/220 |
160 |
220 |
2180±20 |
1840±10 |
4680 |
247 |
9,5 |
ЛК 70/330 |
70 |
330 |
2984±16 |
2640±5 |
6600 |
482 |
7,6 |
ЛК 160/330 |
160 |
330 |
3000-3040 |
2660-2700 |
7200 |
368 |
12,2 |
ЛК 160/500 |
160 |
500 |
3830-3900 |
3615-3655 |
9500 |
- |
16 |
ЛК 300/500 |
300 |
500 |
3843±40 |
3432±40 |
9130 |
482 |
21,7 |
ЛК 160/750 |
160 |
750 |
6193±8 |
5400 |
14400 |
- |
27 |
ЛК 300/750 |
300 |
750 |
6172±3 |
5200 |
13700 |
580 |
41,5 |
* Изоляторы ПДС 70/110 и РИП 20/110 выполнены с защитным ребристым покрытием из литьевого фторопласта, изоляторы типа ЛК – с защитным покрытием из кремнийорганической резины. ** Данные подготовлены в НИИПТ. |
|||||||