книги / Техника высоких напряжений
..pdf(обычного) стекла хуже, чем из малощелочиого стекла или фар фора. Электрическая пробивная
прочность щелочного стекла состав ляет 17,9 АсвдействМ-w, а малоще лочное стекло имеет прочность 48 Аевдейств/лш, т. е. в 2 раза больше,
чем фарфор.
Ионный характер электриче ской проводимости стекла с боль шим содержанием щелочей приво дит к электролизу при работе стек ла под напряжением. Вследствие этого изоляторы из щелочного стек ла не могут применяться в установ ках постоянного напряжения. При переменном напряжении электролиз практически отсутствует и старение изоляторов происходит много мед леннее.
Механическая прочность ото жженных образцов из стекла больше, Чем фарфоровых. Внутренние меха нические напряжения в стекле отно сительно легко снимаются при от жиге. В фарфоре внутренние напря жения практически всегда остают ся, и это снижает его прочность.
Щелочное стекло обладает вы соким температурным коэффициен том расширения, поэтому изолято ры из такого стекла под влиянием резких перепадов температуры во время эксплуатации разрушаются. Это ограничивает область примене ния их внутренними установками, не подверженными резким измене ниям температуры.
Изоляторы для наружных уста новок изготовляются из малощелоч ного стекла с последующим отжи гом. Щелочное стекло может быть использовано только в том случае, если изоляторы подвергаются .за калке, которая сообщает им высо кую механическую прочность.
При закалке стекло нагревают до высокой температуры (650° С — для щелочного стекла, 780° С — для малощелочного), затем обдувают холодным воздухом. При этом внешние слои изолятора затверде вают, а внутренние при последую щем охлаждении продолжают умень
шаться в объеме. Внешние слои стекла получают при этом напряже ние сжатия, внутренние — напряже ния растяжения. При приложении к такому изолятору растягивающей нагрузки разрушение наступает лишь тогда, когда будут преодоле ны или скомпенсированы сжимаю щие усилия во внешних слоях. В ре зультате прочность закаленного изолятора оказывается значительно больше, чем отожженного изоля тора.
Закаленные изоляторы из мало щелочного стекла хорошо противо стоят динамическим нагрузкам, спо собны выдерживать удары и паде ния с большой высоты. Однако та кие изоляторы дороже и их приме няют в тех случаях, когда требуют ся весьма высокая механическая прочность и термическая устойчи вость.
В табл. 9-1 приведены сравни тельные электрические и механиче ские характеристики электротехни ческого фарфора, отожженного стек ла и труб из бакелизированной бу маги.
Опорные и проходные изоляторы могут выполняться из бакелизиро ванной бумаги. При высокой тем пературе бумага покрывается баке литовым лаком и наматывается в трубы. После намотки изоляторы подвергаются термической обработ ке, в результате которой бакелит переходит в нерастворимое и неразмягчаемое под влиянием тепла со стояние. Поверхность изолятора ла кируется. Изготовленная таким спо собом бумажно-бакелитовая изоля ция имеет довольно высокие элек трические и механические характе ристики (табл. 9-1).
Арматура изоляторов изготовля ется из чугуна (простого или ковко го) или стали, а при больших то ках, чтобы избежать чрезмерного ее нагревания из-за перемагничивания, применяется немагнитный чугун или цветные металлы.
Конструкция арматуры и способ ее соединения с диэлектриком су щественно влияют на механическую
Таблица 9-1
Электрические и механические характеристики диэлектрических материалов, применяемых для изготовления изоляторов
Х а р ак те р и сти к и
Пробивная прочность |
образцов, |
к в д ^ 1СТ1 м м |
Диэлектрическая проницаемость е |
||
tg à при температуре |
20° С . |
............................. |
Удельное поверхностное сопротивление при влаж
ности 65%, о м . |
. |
.............................................. |
Удельное объемное |
сопротивление при 20° С. |
|
Д и э л е к т р и к |
|
|
Э л ек тр о |
С тек л о |
Т руб ы из |
|
|
|
||
тех н и ч е |
м а л о щ е |
|
б ак ел и зн - |
ский ф а р |
щ ел о ч н о е |
рован ной |
|
ф ор |
лочное |
бум аги |
|
22—28 |
48 |
17,9 |
10—15 |
5,5—7 |
5,5-- 1 0 |
4—5 |
|
2—4% |
2—3% |
6—7% |
6 % |
3-1013 |
4-1014 |
1,5.101* |
1010 |
о м - с м ....................................................................................................... |
линейного |
термического |
расшире |
1013 |
4,5- Ю14 |
4*1О*3 |
1012 |
Коэффициент |
|
|
|
|
|||
ния |
. |
. . . |
|
4 .1 0 -6 |
5* 10”в |
9.4-10-* |
— |
Временное сопротивление, к Г / с м 2: |
|
|
|
|
|
||
на сжатие |
|
|
• . |
4 500 |
7 000 |
400 |
|
на изгиб |
|
|
|
700 |
650 (закаленные |
800 |
|
на растяжение . |
|
|
|
до |
2 500) |
|
|
|
|
300 |
600 |
500 |
прочность изоляторов, так как ар матура, передавая внешние усилия на диэлектрик, обусловливает рас пределение в нем механических на пряжений. Соединение арматуры
с диэлектриком осуществляется в большинстве случаев с помощью портланд-цемента. Применяется также механическое крепление ее без цементирующих связок.
|
|
|
|
|
|
ГЛАВА |
ДЕСЯТАЯ |
|
|
||
|
|
|
|
ЛИНЕЙНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ |
|
||||||
10-1. ШТЫРЕВЫЕ |
ИЗОЛЯТОРЫ |
ставными из двух-трех фарфоровых |
|||||||||
Для изоляции линий низкого на |
деталей меньшей толщины. Для ли |
||||||||||
пряжения (до 1000 в) используют |
ний |
более |
высокого |
номинального |
|||||||
ся самые |
простые |
изоляторы, |
так |
напряжения |
штыревые изоляторы |
||||||
называемые телеграфные |
(типов |
не применяются, так как они полу |
|||||||||
ТФ и ТС). При напряжении линий |
чились бы |
чрезмерно |
громоздкими |
||||||||
3—10 |
кв |
электрическая |
прочность |
и мало надежными из-за больших |
|||||||
таких |
простых |
изоляторов |
оказы |
изгибающих |
усилий, |
воздействую |
|||||
вается недостаточной. На таких ли |
щих |
на изоляторы. |
|
||||||||
ниях применяются штыревые изоля |
Для изоляции ответственных ли |
||||||||||
торы, |
отличающиеся |
увеличенными |
ний .35 кв и линий более высокого |
||||||||
размерами и более сложной фор |
напряжения |
применяются подвес |
|||||||||
мой. |
|
|
|
|
|
|
|
ные |
изоляторы тарельчатого типа. |
||
Штыревые изоляторы для линий |
Путем шарнирного соединения под |
||||||||||
35 кв в целях обеспечения необхо |
весных изоляторов получают гир |
||||||||||
димой |
электрической |
прочности |
лянды на любое напряжение. В от |
||||||||
должны |
иметь |
значительный |
диа |
личие от штыревых изоляторов ме |
|||||||
метр и высоту. Так как характери |
ханическая |
нагрузка, |
создаваемая |
||||||||
стики фарфора при увеличении тол |
тяжением |
проводов, |
направлена |
||||||||
щины стенки резко ухудшаются, та |
у подвесных изоляторов не перпен |
||||||||||
кие изоляторы обычно делаются со |
дикулярно, а вдоль оси, и не создает |
изгибающих усилий. Изоляторы гир |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
лянды |
работают |
|
на |
растяжение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Однако конструкция изоляторов та |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
кова, что внешняя нагрузка вызы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
вает в диэлектрике (фарфоре или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
стекле) |
в |
основном |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
сжатия и среза. Таким образом, ис |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
пользуется |
весьма |
высокая |
|
проч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ность фарфора и стекла при рабо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
те на сжатие. |
|
|
линий |
напряже |
Рис. 10-2. Изолятор типа ШД |
|
||||||||||||||||||
Для |
изоляции |
|
|
|
|
|
на |
35 |
кв. |
|
|
|
|
|||||||||||
нием НО и 220 кв в некоторых стра |
углублено |
в |
тело |
изолятора |
на |
|||||||||||||||||||
нах довольно широко используются |
||||||||||||||||||||||||
столько, что верхняя часть штыря |
||||||||||||||||||||||||
подвесные |
изоляторы |
стержневого |
||||||||||||||||||||||
или крюка оказывается на уровне |
||||||||||||||||||||||||
типа. |
Фарфор |
в |
этих' |
изоляторах |
||||||||||||||||||||
шейки изолятора. Этим достигает |
||||||||||||||||||||||||
работает на растяжение. Для полу |
||||||||||||||||||||||||
ся уменьшение изгибающего момен |
||||||||||||||||||||||||
чения |
большой механической |
проч |
||||||||||||||||||||||
та, создаваемого тяжением провода. |
||||||||||||||||||||||||
ности диаметр |
фарфора в стержне |
|||||||||||||||||||||||
Прочность |
изолятора на |
пробой |
||||||||||||||||||||||
вых |
изоляторах |
составляет |
60— |
|||||||||||||||||||||
(определяемая |
в |
масле) |
на |
30—• |
||||||||||||||||||||
125 |
мм. |
Получение |
высококачест |
|||||||||||||||||||||
40% |
выше сухоразрядного |
напря |
||||||||||||||||||||||
венного |
фарфора |
таких |
диаметров |
|||||||||||||||||||||
жения. Под дождем внешняя часть |
||||||||||||||||||||||||
возможно только |
при |
совершенной |
||||||||||||||||||||||
изолятора оказывается сплошь смо |
||||||||||||||||||||||||
технологии |
производства. |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
ченной водой. Сухой остается лишь |
|||||||||||||||||||||
Наиболее широко |
применяемый |
|||||||||||||||||||||||
нижняя |
часть |
изолятора, |
|
поэтому |
||||||||||||||||||||
для |
изоляции |
линий |
напряжением |
|
||||||||||||||||||||
почти |
все |
напряжение |
оказывается |
|||||||||||||||||||||
6—10 кв |
изолятор |
типа |
ШС |
пока |
||||||||||||||||||||
приложенным |
между концом внеш |
|||||||||||||||||||||||
зан |
на рис. |
10-1. |
Провод |
крепится |
||||||||||||||||||||
него ребра и штырем. В результате, |
||||||||||||||||||||||||
на |
верхней |
или |
боковой |
бороздке |
||||||||||||||||||||
несмотря |
на |
значительное |
увеличе |
|||||||||||||||||||||
(шейке) |
изолятора с помощью про |
|||||||||||||||||||||||
ние диаметра изолятора по сравне |
||||||||||||||||||||||||
волочной |
вязки |
или |
специальных |
|||||||||||||||||||||
нию |
с |
его |
высотой |
(D/Я =1,35), |
||||||||||||||||||||
зажимов. Для |
установки |
на |
|
опоре |
||||||||||||||||||||
|
мокроразрядное напряжение изоля |
|||||||||||||||||||||||
изолятор |
плотно |
навертывается на |
||||||||||||||||||||||
тора почти вдвое меньше сухораз |
||||||||||||||||||||||||
металлический |
штырь |
или |
|
крюк |
||||||||||||||||||||
|
рядного (табл. 10-1). |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
с помощью |
промазанной |
суриком |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Электрические |
и |
механические |
||||||||||||||||||||||
пакли. Чтобы крюк не поворачи |
||||||||||||||||||||||||
характеристики разработанных ВЭИ |
||||||||||||||||||||||||
вался |
в опоре при натяжении |
про |
||||||||||||||||||||||
вода, |
ему придается |
такая |
форма, |
и Государственным институтом стек- |
||||||||||||||||||||
ла (ГИС) отожженных стеклянных |
||||||||||||||||||||||||
при которой ось провода и ось ввер |
||||||||||||||||||||||||
изоляторов типа ШС несколько луч |
||||||||||||||||||||||||
тываемой в опору |
части |
крюка ле |
||||||||||||||||||||||
ше, чем фарфоровых, приблизитель |
||||||||||||||||||||||||
жат |
в |
одной |
плоскости. При |
этом |
||||||||||||||||||||
но при тех же геометрических раз |
||||||||||||||||||||||||
тяжение |
провода |
|
не создает |
вра |
||||||||||||||||||||
|
мерах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
щающего момента относительно оси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
У штыревых изоляторов другого |
||||||||||||||||||||||||
крюка. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
типа |
(ШД) |
ребра |
располагаются |
|||||||||||
Имеющее |
резьбу |
гнездо |
для |
|||||||||||||||||||||
на боковой поверхности и предот |
||||||||||||||||||||||||
ввертывания |
штыря |
или |
крюка |
|||||||||||||||||||||
вращают |
|
сплошное |
смачивание ее |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дождем |
(рис. |
10-2). Такие изолято |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ры имеют более высокое мокрораз |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рядное |
напряжение |
при |
|
сравни |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельно небольшом диаметре |
изоля |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тора |
(D/H= 1). |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изолятор типа ШД на напряже |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние 35 кв в целях получения необ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ходимой |
величины |
пробивного |
на |
||||||||
|
Рис |
10-1. Штыревой изолятор |
|
пряжения |
и |
механической |
|
прочно |
||||||||||||||||
|
|
типа ШС на 6—10 кв. |
|
|
сти склеивается |
на |
цементном |
рас |
творе из двух фарфоровых частей (рис. 10-2).
Геометрические размеры, элек трические и механические характе ристики изоляторов типов ШС и ШД приведены в табл. 10-1.
Изоляторы типа ШД имеют бо лее сложную форму, чем изоляторы типа ШС, и менее удобны в изго товлении, так как требуют обточки. Поэтому эти изоляторы применяют ся главным образом для изоляции линий напряжением 20—35 кв.
10-2. ПОДВЕСНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ
а) Изоляторы тарельчатого типа
Тарельчатые изоляторы являют ся основным типом подвесных изо ляторов, применяемых в нашей стране. Основу изолятора состав ляет фарфоровое (или стеклянное) тело — тарелка (рис. 10-3). Средняя часть тарелки, выгнутая кверху, на-
Рис. 10-3. Подвесной изолятор с кониче ской головкой.
зывается головкой изолятора. На головке изолятора крепится шапка, сделанная из ковкого чугуна. В гнездо, расположенное внутри го ловки изолятора, заделывается стальной стержень. Армировка изо лятора, т. е. механическое соедине ние диэлектрика с металлической арматурой (шапкой и стержнем),
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10-1 |
|
Характеристики линейных штыревых изоляторов |
|
|||||
|
Р азм ер ы |
|
|
Р а зр я д н ы е |
н ап р я ж е н и я |
||
|
|
|
Г а р а н т и р о |
П ри 50 г ц , я в д е й с т в |
П ри и м п у л ь с а х + 1,5/40 |
||
Тип и зо л я то р а |
|
|
в а н н а я м е х а |
м к с е к , к в м а к о |
|||
|
|
н и ч еская |
|
|
|||
Н . м м |
D , м м |
|
|
|
|
||
|
п р о чн ость на |
|
|
|
|
||
|
|
|
изгиб, к Г |
С у х о р а з |
М о к р о |
П ри |
50% -ное |
|
|
|
|
р я д н о е |
р а зр я д н о е |
2 м к с е к |
|
|
|
|
|
|
|||
ШС-6 |
94 |
126 |
1 400 |
50 |
28 |
109 |
83 |
ШС-б |
91 |
126 |
1 800 |
50 |
28 |
|
_ |
|
|
||||||
(стеклянные) |
|
|
|
|
|
|
|
ШД-6 |
108 |
100 |
1 300 |
52 |
30 |
108 |
75 |
ШС-10 |
ПО |
147 |
1 400 |
60 |
34 |
130 |
101 |
ШС-10 |
ПО |
150 |
1800 |
60 |
36 |
|
|
(стеклянные) |
|
|
|
|
|
|
|
ШД-10 |
125 |
112 |
1900 |
62,5 |
38 |
117 |
90 |
ШД-20 |
190 |
185 |
3 500 |
68 |
64 |
170 |
132 |
ШД-35 |
270 |
250 |
6 000 |
129 |
95 |
270 |
179 |
производится |
при |
помощи |
связую |
ра. В самом деле, если температура |
||||||
щего материала, в качестве которо |
после ее понижения начинает повы |
|||||||||
го применяется портланд-цемент |
шаться, то при малом угле конусно |
|||||||||
марки 400—500 с песком в соотно |
сти цементное тело не может воз |
|||||||||
шении 1 : 2. |
изоляторов |
в |
гир |
вратиться на прежнее место и со |
||||||
Соединение |
здаст дополнительное расклиниваю |
|||||||||
лянду производится путем введения |
щее усилие. Опыт показывает, что |
|||||||||
утолщенной головки стержня в спе |
это явление не возникает, если угол |
|||||||||
циальное ушко на шапке другого |
конусности (угол между осью изо |
|||||||||
изолятора и закрепления его шплин |
лятора и образующей боковой*стен- |
|||||||||
том. |
|
|
|
нагрузку |
несет |
ки его головки) не меньше 10—13°. |
||||
Механическую |
Стальной стержень изолятора на |
|||||||||
в основном головка изолятора и |
наружном конце имеет утолщение, |
|||||||||
прежде всего ее боковые части. |
служащее для сцепления с шапкой |
|||||||||
Поэтому |
|
имеющиеся |
конструкции |
другого изолятора. На другом кон |
||||||
подвесных |
изоляторов |
различаются |
це стержня, |
который |
заделывается |
|||||
главным |
образом |
формой |
головки, |
в гнездо изолятора, также имеется |
||||||
при выборе которой стремятся обес |
утолщение, |
имеющее |
коническую |
|||||||
печить |
уменьшение |
скалывающих |
форму с углом конусности 45° Дли |
|||||||
усилий в теле фарфора. |
|
|
на стержня |
берется |
минимальной, |
|||||
Наибольшее |
распространение |
но все же обеспечивающей свобод |
||||||||
в Советском Союзе получили изоля |
ную сборку изоляторов в гирлянду. |
|||||||||
торы с |
конической головкой |
(рис. |
Шапка изолятора в своей верх |
|||||||
10-3). Опорные поверхности такого |
ней части повторяет очертания го |
|||||||||
изолятора |
имеют |
конусообразную |
ловки изолятора, размеры ее обес |
|||||||
форму. Поверхность головки снару |
печивают толщину цементного шва |
|||||||||
жи и внутри гладкая глазурован |
в 2—3 мм. Нижняя часть шапки |
|||||||||
ная. С такой поверхностью цемент |
изоляторов |
с конической головкой |
||||||||
не схватывается, |
поэтому |
имеется |
имеет обратный конус или закраину |
|||||||
возможность взаимного перемеще |
для того, чтобы шапка после арми |
ния цемента и фарфора. |
|
|
рования ее цементом не могла пере |
|||||||||||||
При приложении |
к |
стержню и |
мещаться. |
|
изоляторов |
с |
ко |
|||||||||
к ушку шапки растягивающей на |
Недостатком |
|||||||||||||||
грузки цементное |
тело |
конической |
нической головкой является большой |
|||||||||||||
формы, расположенное в гнезде го |
угол конусности головки и, следова |
|||||||||||||||
ловки |
изолятора, |
будет |
передви |
тельно, |
большие |
размеры |
шапки |
|||||||||
гаться вдоль оси изолятора и созда |
изолятора, |
неблагоприятно |
сказы |
|||||||||||||
вать расклинивающее усилие в го |
вающиеся на разрядных характери |
|||||||||||||||
ловке изолятора. С внешней сторо |
стиках гирлянд из этих изоляторов. |
|||||||||||||||
ны головка изолятора имеет также |
Этот |
недостаток |
отсутствует |
|||||||||||||
коническую форму, поэтому фарфор |
у изоляторов другого типа, распро |
|||||||||||||||
в боковых стенках головки будет |
страненных |
у нас |
в |
значительно |
||||||||||||
испытывать в основном напряжение |
меньшей степени, у так называемых |
|||||||||||||||
сжатия. |
имеет больший |
коэффи |
изоляторов с цилиндрической голов |
|||||||||||||
Цемент |
кой. Головка этих изоляторов имеет |
|||||||||||||||
циент |
температурного |
|
расширения, |
почти цилиндрическую форму (рис. |
||||||||||||
чем |
фарфор, |
поэтому |
изменения |
10-4). Небольшое увеличение диа |
||||||||||||
температуры также приводят к пе |
метра головки книзу делается для |
|||||||||||||||
ремещениям цементного тела |
отно |
облегчения |
штамповки |
изоляторов. |
||||||||||||
сительно |
гнезда |
изолятора. |
При |
Изоляторы |
этого |
типа |
армируются |
|||||||||
этом, если угол конусности головки |
при помощи портланд-цемента. Од |
|||||||||||||||
изолятора |
выбран |
недостаточно |
нако, для |
того |
чтобы обеспечить |
|||||||||||
большим, в фарфоре могут возник |
прочное соединение цемента с по |
|||||||||||||||
нуть |
значительные |
дополнительные |
верхностью |
фарфора, |
боковые |
по |
||||||||||
напряжения, |
опасные |
для |
изолято |
верхности |
головки |
изолятора |
по- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
боковой поверхности головки, так и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на внешней, при этом края покры |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тий находятся в одной и той же го |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ризонтальной |
плоскости. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При соблюдении указанных усло |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вий |
изоляторы |
с |
цилиндрической |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
головкой имеют при тех же элек |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трических |
и |
механических |
характе |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ристиках меньшие размеры и вес, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чем изоляторы с конической голов |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кой. Однако, изоляторы с цилинд |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рической |
головкой |
имеют суще |
|||||||||
Рис. 10-4. Подвесной изолятор с цилиндри |
ственный |
недостаток, |
заключаю |
||||||||||||||||||
щийся |
в |
|
необходимости |
весьма |
|||||||||||||||||
|
|
ческой |
головкой. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тщательного соблюдения технологи |
|||||||||||
крыты фарфоровой |
крошкой, |
кото |
ческого процесса, в частности арми- |
||||||||||||||||||
ровки |
стержня |
и шапки |
изолятора. |
||||||||||||||||||
рая |
при |
обжиге |
прочно |
|
спекается |
||||||||||||||||
с фарфором. В этом случае нагруз |
|
Размеры |
|
и |
очертание |
частей |
|||||||||||||||
ка передается на фарфор только на |
фарфоровой |
|
тарелки, |
определяю |
|||||||||||||||||
тех участках, где имеется фарфоро |
щих электрические характеристики |
||||||||||||||||||||
вая крошка. Там, где на поверхно |
изолятора, |
|
являются одинаковыми |
||||||||||||||||||
сти фарфора нет крошки, цемент |
как для изолятора с конической го |
||||||||||||||||||||
легко скользит и на фарфор сколь |
ловкой, так и для изолятора с ци |
||||||||||||||||||||
ко-нибудь существенные усилия не |
линдрической головкой. |
|
|
|
|||||||||||||||||
передаются. Для |
компенсации ме |
|
К изолятору прежде всего предъ |
||||||||||||||||||
ханических |
напряжений, |
которые |
является |
требование, |
чтобы |
при |
|||||||||||||||
могут возникнуть из-за неодинако |
возможных |
повышениях напряже |
|||||||||||||||||||
вых |
температурных |
коэффициентов |
ния на изоляторе происходил бы |
||||||||||||||||||
расширения |
цемента |
и |
|
фарфора, |
разряд по его поверхности и не мог |
||||||||||||||||
поверхности |
их покрываются |
биту |
бы |
возникнуть |
пробой |
фарфора |
|||||||||||||||
мом. Для уменьшения механических |
в |
головке |
|
изолятора. |
Практикой |
||||||||||||||||
напряжений |
вблизи |
верхней |
части |
эксплуатации |
установлено, |
что |
для |
||||||||||||||
стержня в торце стержня делается |
этого |
соотношение |
между |
пробив |
|||||||||||||||||
выточка (рис. 10-4), благодаря че |
ным напряжением и сухоразрядным |
||||||||||||||||||||
му край стержня становится эла |
напряжением |
|
изолятора |
должно |
|||||||||||||||||
стичным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
быть не менее 1,5. Пробивная проч |
||||||||||||
Если у изолятора с конической |
ность зависит от толщины фарфора |
||||||||||||||||||||
головкой |
форма |
нижней |
части шап |
в |
головке |
|
изолятора. |
Кривая |
|||||||||||||
ки не имеет существенного значения, |
рис. 10-5 показывает, что толщина |
||||||||||||||||||||
то у изолятора с цилиндрической |
фарфора в головке должна быть не |
||||||||||||||||||||
головкой шапка в нижней своей ча |
больше 25—30 |
мму чему |
соответ |
||||||||||||||||||
сти должна иметь вполне опреде |
ствует |
минимальное пробивное |
на |
||||||||||||||||||
ленные очертания. Внутренняя опор |
пряжение порядка |
125 квДСйств. При |
|||||||||||||||||||
ная |
поверхность шапки |
(закраина) |
менение фарфора большей толщины |
||||||||||||||||||
делается |
конусообразной |
с |
таким |
нецелесообразно, так как пробивное |
|||||||||||||||||
же углом конусности, как и у опор |
напряжение |
|
при |
этом |
увеличится |
||||||||||||||||
ной |
поверхности |
стержня |
(30°). |
очень |
мало. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Стержень и шапка армируются та |
|
Размеры |
|
тарелки |
изолятора |
||||||||||||||||
ким образом, чтобы нормали, про |
обеспечивают сухоразрядное напря |
||||||||||||||||||||
веденные от краев опорной поверх |
жение порядка 75 квдейств. Следует |
||||||||||||||||||||
ности стержня, совпадали с норма |
отметить, |
что |
величина |
разрядного |
|||||||||||||||||
лями, проведенными от краев опор |
напряжения |
|
отдельного |
изолятора |
|||||||||||||||||
ной |
поверхности |
шапки. Покрытие |
не |
оказывает |
решающего |
влияния |
|||||||||||||||
фарфоровой |
крошкой |
имеет |
одина |
на |
разрядное |
напряжение |
гирлян |
||||||||||||||
ковую высоту как |
на |
внутренней |
ды. Последнее зависит от соотноше- |
|
|
|
|
|
|
|
Увеличение |
|
размера |
среднего |
||||||
|
|
|
|
|
|
ребра в этом случае приводит к со |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
кращению числа ребер до трех |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
(вместо четырех). Однако это почти |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
не |
сказывается |
на электрических |
||||||||
|
|
|
|
|
|
характеристиках изолятора. Что же |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
касается |
его механической |
прочно |
||||||||
|
|
|
|
|
|
сти, то она оказывается выше, так |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
как |
полностью |
глазурованная |
го |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ловка такого изолятора при обжиге |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
не деформируется. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Наряду с фарфором для изго |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
товления изоляторов |
с |
конической |
||||||||
|
|
|
|
|
|
головкой в последнее время приме |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
няется |
стекло. |
Конструкция стек |
||||||||
Рис. 10*5. Зависимость необходимой толщи |
лянного |
изолятора, |
включая |
форму |
||||||||||||
ны фарфора в головке изолятора тарельча |
тарелки, |
совершенно |
|
аналогична |
||||||||||||
того типа от нормированного пробивного |
фарфоровому |
изолятору. Стеклян |
||||||||||||||
напряжения (данные ВЭИ). |
|
ные |
закаленные |
изоляторы |
при |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
уменьшенных |
размерах |
и |
значи |
|||||||
ний между разрядным |
расстоянием |
тельно |
сниженном |
весе |
выдержи |
|||||||||||
изолятора в гирлянде и строитель |
вают |
гораздо |
большую |
электроме |
||||||||||||
ной высотой изолятора. Подробнее |
ханическую нагрузку, |
поэтому |
они |
|||||||||||||
вопрос определения этих |
размеров |
оказываются |
экономичнее |
фарфо |
||||||||||||
будет рассмотрен в § 11-2, посвя |
ровых изоляторов. |
|
|
|
|
|
||||||||||
щенном гирляндам изоляторов. |
|
Любое повреждение закаленного |
||||||||||||||
Верхняя |
гладкая |
поверхность |
стекла, в том числе и под шапкой |
|||||||||||||
тарелки наклонена под углом 5— |
изолятора, приводит к тому, что та |
|||||||||||||||
10° к горизонтали для того, чтобы |
релка |
изолятора |
разлетается |
на |
||||||||||||
обеспечить |
стекание |
воды. |
Край |
мелкие |
кусочки, |
однако |
механиче |
|||||||||
тарелки изогнут вниз и образует |
скую нагрузку изолятор по-прежне |
|||||||||||||||
так называемую капельницу, не до |
му продолжает держать. Это об |
|||||||||||||||
пускающую |
возникновения непре |
стоятельство существенно упрощает |
||||||||||||||
рывного -потока воды с верхней по |
эксплуатацию |
линий |
электропере |
|||||||||||||
верхности |
изолятора |
на |
нижнюю. |
дачи, так как дефектные изоляторы |
||||||||||||
Нижняя |
поверхность |
тарелки |
сде |
могут быть легко обнаружены без |
||||||||||||
лана ребристой, при этом увеличи |
всяких |
профилактических |
испыта |
|||||||||||||
вается длина пути утечки по этой |
ний. |
|
|
|
стекла |
в качестве |
||||||||||
поверхности и увеличивается мокро |
|
Применение |
||||||||||||||
разрядное |
напряжение |
изолятора. |
диэлектрика |
позволяет |
полностью |
|||||||||||
Количество и форма ребер зави |
механизировать и автоматизировать |
|||||||||||||||
сят от метода о-бжига фарфоровых |
процесс |
производства |
изоляторов. |
|||||||||||||
изоляторов. |
Изолятор |
может |
ста |
Для производства |
некоторых типов |
|||||||||||
виться для обжига на неглазуро- |
изоляторов созданы автоматические |
|||||||||||||||
ванную поверхность головки. В этом |
линии. Благодаря |
отмеченным |
пре |
|||||||||||||
случае вся нижняя поверхность та |
имуществам стеклянные |
изоляторы |
||||||||||||||
релки |
покрывается |
|
глазурью |
будут находить, по-видимому, |
все |
|||||||||||
(рис. 10-4). Для отжига изолятора |
более широкое применение. |
разме |
||||||||||||||
по другому методу среднее ребро де |
|
В табл. 10-2 |
приводятся |
|||||||||||||
лается выступающим над остальны |
ры и основные электрические и ме |
|||||||||||||||
ми (рис. 10-3). Изолятор в обжиг |
ханические характеристики |
фарфо |
||||||||||||||
ставится головкой вверх и опирает |
ровых |
изоляторов |
тарельчатого |
ти |
||||||||||||
ся на это ребро. Естественно, кром |
па, а также изоляторов из малоще |
|||||||||||||||
ка среднего ребра остается негла- |
лочного |
закаленного стекла, разра |
||||||||||||||
зурованной. |
|
|
|
ботанных ВЭИ и ГИС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10-2 |
||
|
Характеристики подвесных изоляторов тарельчатого типа |
|
|||||||
|
Р азм ер ы |
|
|
|
|
Р а зр я д н ы е н а п р я ж е |
|||
|
|
|
|
|
Г а р а н т и р о |
|
|||
|
|
|
|
|
П р о б и вн ая |
н и я при 50 г ц , к в д е й с т в |
|||
Тип и зо |
|
|
В ес, |
Ч а с о в а я и с |
в а н н а я э л е к |
||||
|
|
п р о чн ость, |
|
|
|||||
л я т о р а |
|
|
к г |
п ы т а т е л ь н а я |
тр о м ех ан и ч е |
|
|
||
Н , м м |
D . м м |
н аг р у зк а , Т |
с к а я проч |
к в д е й с т в |
С у х о р аз |
М окро р а з |
|||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
н о сть, Г |
|
р я д н о е |
р я д н о е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
П-4,5 |
170 |
270 |
6,4 |
4,5 |
7,0 |
ПО |
75 |
40 |
|
ПС-4,5 |
120 |
255 |
4,0 |
4,5 |
9,0 |
135 |
75 |
40 |
|
П-8,5 |
204 |
320 |
12,3 |
8,5 |
11,0 |
125 |
|
|
|
ПС-8,5 |
160 |
270 |
5,5 |
8,5 |
15,0 |
135 |
|
|
|
П-11 |
215 |
350 |
14,2 |
11,0 |
14,5 |
125 |
|
|
|
ПС-11 |
170 |
270 |
6,9 |
11,0 |
18,0 |
135 |
|
|
|
ПС-16 |
190 |
320 |
9,0 |
16,0 |
25,0 |
150 |
62 |
40 |
|
ПС-4.5* |
130 |
255 |
3,9 |
4,5 |
7.0 |
87 |
|||
* И зо л я т о р ы из |
щ ел о чн о го за к а л ен н о го с т е к л а , |
вы п у ск аем ы е |
Л ь в о в с к и м с т е к л о за в о д о м . |
|
б) Изоляторы стержневого типа
На рис. 10-6 изображен подвес ной изолятор стержневого типа. Он представляет собой фарфоровый стержень с ребрами, армированный на концах двумя металлическими шапками при помощи цементного раствора. Для прочного соединения шапок с фарфором концы стержня, а также внутренние опорные по верхности шапок имеют коническую форму.
Диаметр фарфорового стержня изолятора выбирается в зависимо-
Рис. 10-6. Стержневой подвесной изолятор на 110 кв.
сти от требующейся механической прочности, исходя из прочности фарфора на растяжение, равной при таких толщинах 130—140 кГ/см2 (следует отметить, что японские фирмы, использующие другой со став сырья и несколько отличаю щуюся от нашей технологию произ водства, выпускают стержневые изо ляторы, весьма высокой механиче ской прочности; расчетные напря жения на растяжение у японских изоляторов составляют 230—250
кГ/см2) .
Применение стержневых изоля торов дает значительную экономию металла по сравнению с изолятора ми тарельчатого типа, а также зна
чительно |
меньший |
вес гирлянды. |
||
Так, |
например, |
вес |
гирлянды на |
|
ПО |
кв из |
семи |
изоляторов типа |
П-4,5 равен 48 кг, а стержневой изолятор на ПО кв при приблизи тельно одинаковых механической прочности и разрядном напряжении весит 23 кг. Вес металлической
арматуры в |
гирлянде изоляторов |
типа П-4,5 |
составляет 15 к г , |
а у стержневого изолятора армату ра весит 3,5 кг.
Существенным недостатком изо ляторов стержневого типа является возможность их полного разруше ния электрической дугой или при внешних механических ударах. Изо ляторы тарельчатого типа в таких случаях, как правило, полностью не
|
|
|
|
|
|
Таблица |
10-3 |
|
Характеристики подвесных изоляторов стержневого типа |
|
|||||
|
|
Р азм ер ы |
|
|
Р а зр я д н ы е |
н ап р я ж ен и я |
при |
|
|
|
Г а р а н т и р о |
50 гц , к в д е й с т в |
|
||
|
|
|
|
|
|||
Тип и зо л я т о р а |
|
|
в а н н а я м ех а |
|
|
|
|
|
|
н и ч еск ая |
|
|
|
||
|
|
Д и а м е т р |
Д и ам етр |
|
|
|
|
|
Н , мм |
п рочн ость, Т |
С у х о р а з р я д М о к р о р азр я д |
||||
|
с т е р ж н я , мм |
ю бок, мм |
|
ное |
ное |
|
|
СТ-110 |
1270 |
75 |
150 |
6 |
420 |
300 |
|
Японские: |
|
|
|
|
|
|
|
СА-45022 |
525 |
60 |
120 |
7 |
150 |
120 |
|
СА-45024 |
1 270 |
75 |
150 |
11 |
400 |
340 |
|
СА-45025 |
1 305 |
85 |
160 |
13 |
400 |
340 |
|
6А-15429 |
1050 |
125 |
215 |
30 |
310 |
245 |
|
разрушаются. Даже при образова |
Основные электрические и меха |
нии трещин в головке такие изоля |
нические характеристики и размеры |
торы не разваливаются и могут дли |
стержневого изолятора отечествен |
тельно выдерживать механическую |
ного производства, а также изоля |
нагрузку, будучи электрически по |
торов одной из японских фирм при |
врежденными. |
ведены в табл. 10-3. |
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ИЗОЛЯЦИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
11-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ |
|
|
рис. 11-1 в качестве примера пока |
|||||||||||||
Провода воздушных линий элек |
заны |
наиболее |
распространенные |
|||||||||||||
тропередачи |
изолируются |
друг |
от |
конструкции |
промежуточных |
опор |
||||||||||
друга и от земли воздушными про |
линий ПО кв и отмечены пути, по |
|||||||||||||||
межутками. Для этого с помощью |
которым принципиально могут про |
|||||||||||||||
изоляторов |
они |
подвешиваются |
на |
исходить |
разряды, |
нарушающие |
||||||||||
опорах |
так, |
чтобы |
|
между |
ними, |
изоляцию. На металлических и же |
||||||||||
а также между ними и землей со |
лезобетонных опорах (рис. 11-1,а и |
|||||||||||||||
блюдались |
определенные |
расстоя |
б) могут иметь место только |
нару |
||||||||||||
ния по воздуху. |
|
|
|
|
|
|
шения |
изоляции |
относительно |
зем |
||||||
Атмосферные и внутренние пере |
ли: либо при перекрытии гирлянд |
|||||||||||||||
напряжения, |
воздействующие |
на |
изоляторов |
по |
пути |
т — ft, |
либо |
|||||||||
изоляцию |
воздушной |
линии |
элек |
из-за пробоя воздушного промежут |
||||||||||||
тропередачи, создают опасность на |
ка между проводом и заземленной |
|||||||||||||||
рушения |
ее |
электрической |
прочно |
конструкцией по пути т — т , |
а при |
|||||||||||
сти в одном из пролетов или на опо |
отклонении гирлянды под действием |
|||||||||||||||
рах и тем самым аварийного отклю |
ветра — по пути п — я. На деревян |
|||||||||||||||
чения |
линии. Нарушение изоляции |
ной опоре без тросов (рис. 11-1,в) |
||||||||||||||
в пролете может произойти в ре |
могут |
происходить нарушения |
изо |
|||||||||||||
зультате пробоя воздушного проме |
ляции как между проводами раз |
|||||||||||||||
жутка |
между |
проводами |
разных |
ных фаз, так и относительно земли. |
||||||||||||
фаз или проводом и заземленным |
Первый случай будет иметь место |
|||||||||||||||
тросом. Около опор провода наибо |
при перекрытии двух гирлянд изо |
|||||||||||||||
лее близко подходят к металличе |
ляторов |
и участка траверсы ft— ft; |
||||||||||||||
ским |
заземленным |
|
конструкциям |
второй |
случай — при |
пробое |
воз |
|||||||||
или деревянным элементам, по по |
душного |
промежутка я — я и пере |
||||||||||||||
верхности |
которых |
разряд |
разви |
крытии участка я — 5 стойки опоры. |
||||||||||||
вается |
легче, |
чем |
в |
воздухе. На |
Для |
того |
чтобы атмосферные и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжений, |
а |
также |
|
устройства, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
способные |
ликвидировать |
появив |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шееся |
повреждение |
без |
нарушения |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снабжения |
потребителей |
(дугогася |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щие |
аппараты, |
АПВ и др.). При |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этом к изоляции воздушных линий |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электропередачи |
|
предъявляются |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
следующие |
требования: |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Изоляция |
должна |
выдержи |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вать |
|
подавляющее |
|
большинство |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
внутренних |
перенапря |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жений, возникающих в |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линии |
электропереда |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чи. |
Исключение |
со |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ставляют некоторые ви |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ды |
перенапряжений с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наиболее |
высокой |
ам |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плитудой, |
вероятность |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
появления |
|
|
которых |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чрезвычайно мала. Учет |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
их |
привел |
бы к |
не |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оправданному |
увели |
||||||
а) |
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
6) |
|
|
|
|
чению |
стоимости |
ли |
|||||
Рис. 11-1. |
Возможные пути перекрытия изоляции на про |
|
нии. |
В силу этого |
при |
|||||||||||||||||
|
выборе |
изоляции |
ори |
|||||||||||||||||||
|
|
межуточных |
опорах |
линии |
110 |
кв. |
|
|
|
|
||||||||||||
а — м е т а л л и ч е с к ая |
о п о р а; б — ж е л е зо б ет о н н а я о п о р а; в — д е р е в я н |
|
ентируются |
на |
так |
на |
||||||||||||||||
|
|
|
|
н а я |
оп о р а ли н и и |
б ез |
тросов. |
|
|
|
|
|
зываемый |
|
расчетный |
|||||||
внутренние |
перенапряжения |
не |
на |
|
|
|
|
|
уровень внутренних пе |
|||||||||||||
ренапряжений, |
устанавливаемый |
|||||||||||||||||||||
рушали |
|
работу |
электропередачи, |
несколько |
ниже |
максимально |
воз |
|||||||||||||||
она должна иметь такую изоляцию, |
можного. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
электрическая |
прочность |
которой |
2. |
|
Импульсная прочность изоля |
|||||||||||||||||
превышала бы амплитуду большин |
ции должна быть достаточной для |
|||||||||||||||||||||
ства перенапряжений. Однако |
сни |
создания |
|
эффективной |
и |
эконо |
||||||||||||||||
жение числа аварийных отключений |
мически |
оправданной |
грозозащиты. |
|||||||||||||||||||
до приемлемого уровня только за |
Значимость этих требований для |
|||||||||||||||||||||
счет создания высокопрочной |
изо |
линий разного номинального напря |
||||||||||||||||||||
ляции |
оказывается |
экономически |
жения неодинакова, однако в на |
|||||||||||||||||||
нецелесообразным, |
поскольку |
свя |
стоящее время во всех случаях вы |
|||||||||||||||||||
зано с необходимостью чрезмерного |
бирают |
изоляцию |
по |
внутренним |
||||||||||||||||||
увеличения |
воздушных промежут |
перенапряжениям. |
При |
этом |
для |
|||||||||||||||||
ков и числа изоляторов в гирлян |
линий |
ПО |
кв |
и |
выше |
импульс |
||||||||||||||||
дах. Это в свою очередь требует |
ная |
прочность изоляции |
оказывает |
|||||||||||||||||||
увеличения размеров опор и, следо |
ся |
,вполне |
достаточной, |
чтобы |
||||||||||||||||||
вательно, стоимости сооружения ли |
с помощью |
относительно |
простых |
|||||||||||||||||||
нии. По этой причине на воздуш |
средств |
грозозащиты |
|
обеспечить |
||||||||||||||||||
ных линиях электропередачи преду |
высокую грозоупорность линий. При |
|||||||||||||||||||||
сматриваются |
специальные |
меро |
напряжении 35 кв импульсная проч |
|||||||||||||||||||
приятия, |
обеспечивающие |
надеж |
ность изоляции, выбранной по вну |
|||||||||||||||||||
ную работу при относительно невы |
тренним перенапряжениям, недоста |
|||||||||||||||||||||
соком, вернее экономически целесо |
точна |
для обеспечения малого числа |
||||||||||||||||||||
образном уровне изоляции. К этим |
||||||||||||||||||||||
грозовых |
|
отключений. |
|
Для устра |
||||||||||||||||||
мероприятиям относятся устройства |
|
|
||||||||||||||||||||
грозозащиты, |
ограничивающие |
чис |
нения |
этого |
недостатка предпочи |
|||||||||||||||||
ло и величину |
атмосферных пере |
тают |
применять дугогасящие аппа |