Высоковольтные изоляторы. Методические указания к лабораторному практикуму по ЭЧС

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

В.И. КУВАЙЦЕВ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ

ИЗОЛЯТОРЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ

Рекомендовано к изданию Редакционно – издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2004

1

1 Лабораторная работа №1. Высоковольтные изоляторы

1.1 Цель работы

Знакомство с конструкцией и назначением изоляторов.

1.2 Порядок выполнения работы

При выполнении лабораторной работы изучить:

1.2.1Классификацию и конструкцию высоковольтных изоляторов.

1.2.2Область применения высоковольтных изоляторов.

1.2.3Обозначение и технические характеристики высоковольтных изо-

ляторов.

1.2.4Их основные преимущества и недостатки.

1.2.5Ответить на вопрос преподавателя.

1.3Основные положения

По своему назначению и конструктивному выполнению изоляторы классифицируются на:

1)опорные;

2)проходные;

3)подвесные.

По роду установки различают изоляторы для внутренней и наружной установки.

Изоляторы должны отвечать ряду требований, определяющих их электрические и механические характеристики, в соответствии с назначением и номинальным напряжением, а также загрязненностью среды в районе установки. К электрическим характеристикам относятся: номинальное напряжение, пробивное напряжение, разрядные и выдерживаемые напряжения промышленной частоты в сухом состоянии и под дождем. Основной механической характеристикой является минимальная разрушающая нагрузка, приложенная к головке изолятора в направлении, перпендикулярном его оси.

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов ВЛ на опорах.

Различают опорные изоляторы стержневые и штыревые.

Стержневые изоляторы имеют фарфоровый корпус цилиндрической или конической формы с гладкой или ребристой поверхностью в зависимости от назначения изолятора (для внутренней – серии ИО или наружной установки – серии ИОС). К фарфоровому корпусу прикреплены металлические части: свер-

3

ху—для крепления шинодержателя и проводника или частей аппарата, снизу— фарфоровый корпус изолятора закреплен на чугунном основании, снабженным фланцем с отверстиями для болтов, с помощью которого он крепится на основании несущей конструкции. Изоляторы, рассчитанные на значительную механическую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы.

Изоляторы серии ИО изготовляются на напряжение 10 – 35 кВ. На рисунке1 и 2 показаны опорно - стержневые изоляторы внутренней установки.на напряжение

6 - 10 кВ.

Опорные изоляторы, предназначенные для наружной установки серии ИОС, имеют более развитую поверхность ребер, необходимую для повышения разрядного напряжения под дождем. Их изготовляют для напряжений 10 – 110 кВ.

Опорные штыревые изоляторы для наружной установки напряжением 6 – 35 кВ имеют фарфоровый корпус с развитой поверхностью в виде ребер и отверстием снизу для крепления на стальном штыре. Под дождем фарфоровый корпус смачивается только сверху. Снизу под ребрами он остается сухим, вследствие чего изолятор способен противостоять приложенному напряжению. Штыревые изоляторы для номинального напряжения до 10 кВ имеют монолитный фарфоровый корпус (рисунок 3). Изоляторы для более высоких напряжений имеют фарфоровый корпус, состоящий из нескольких частей, соединенных с по-

4

ной наружу) для увеличения разрядного напряжения под дождем.

Изоляторы с фарфоровым корпусом без наполнителя выпускают для номинальных напряжений до 35 кВ включительно.

В качестве примера этого типа на рисунке 7 показан проходной изолятор внутренней установки серии ПА. Они имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами. Длина корпуса (от края фланца до колпака) зависит от номинального напряжения, а диаметр корпуса определяется сечени-

чтобы пропустить через изолятор прямоугольную шину или пакет из нескольких полос, а при очень большом токе трубу круглого или квадратного сечения. Проходные изоляторы для внутренней установки до 35 кВ включительно имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами. Проходные изоляторы 110 кВ и выше в зависимости от назначения получили названия линейных или аппаратных вводов. Кроме фарфоровой, они имеют бумажно – маслянную изоляцию. Через определенное число слоев бумаги закладывают слои фольги для выравнивания электрического поля в осевом и радиальном направлениях. Намотанный изолятор прогревают под вакуумом (для удаления остатков воздуха и влаги), после чего его пропитывают трансформаторным маслом. Изолятор снабжают фарфоровыми покрышками и герметизируют, так как проникновение влаги даже в небольших количествах резко снижает изоляционные свойства бумаги.

Ввод (рисунок 8) состоит из следующих частей:

металлической соединительной втулки 1, предназначенной для закрепления ввода в кожухе аппарата или в проёме стены, верхней 2 и нижней 3 фарфоровых покрышек, защищающих внутреннюю изоляцию от атмосферной влаги и служащих одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. Вводы обычно герметизированы. Для компенсации температурных изменений в объеме масла предусмотрены компенсаторы давления, встроенные в верхнюю часть ввода или помещённые в особый бачок давления 4, соединённый с выводом гибким трубопроводом. Вводы имеют измерительное устройство, которое служит для контроля давления в системе ввод – бак.

Подвесные изоляторы предназначены для крепления многопроволочных проводов воздушных линий к опорам. Их конструируют так, чтобы они могли противостоять растяжению.

6

Подвесные изоляторы стержневого типа (рисунок 10) имеют ребристый фарфоровый корпус и два колпака, укрепленных на цементе. Крепление изолятора к опоре и крепление провода выполнены шарнирными. В отличие от тарельчатых изоляторов фарфор стержневых изоляторов подвержен растяжению. В связи с этим механическая прочность стержневых изоляторов ниже прочности тарельчатых. Существенным недостатком стержневых изоляторов является возможность полного их разрушения электрической дугой или при ударах извне, при этом происходит падение провода. Тарельчатые изоляторы в таких случаях полностью не разрушаются, они теряют свою электрическую прочность, но сохраняют механическую и спо-

собны длительно выдерживать тяжение провода.

К основным недостаткам фарфоровых изоляторов следует отнести: склонность к хрупкому растрескиванию и разрушению, относительно низкие допускаемые механические напряжения, неопределенность прочностных свойств в состоянии «изгиб плюс кручение», проблемы с обеспечением долговременной надежной армировки фланцев-оконцевателей.

Диагностика механического состояния фарфоровых изоляторов с определением остаточного ресурса – сложная задача. В какой -то

троэнергетике более 100 лет, стала тормозом в дальнейшем развитии коммутационных аппаратов.

Для устранения отмеченных недостатков фарфоровых изоляторов в настоящее время отечественные заводы освоили технологию производства полимерных изоляторов различного назначения (рисунок 11)

Рисунок 11

8

Основные преимущества этих изоляторов:

-высокие разрядные характеристики;

-высокая гидрофобность поверхности даже в загрязненном состоянии

( уникальное свойство кремнийорганики – передача гидрофобности на слой поверхностных загрязнений – обеспечивает низкие токи утечки и высокие разрядные характеристики в условиях загрязнения и увлажнения);

-высокая стойкость к ударным электромеханическим нагрузкам;

-сейсмостойкость и вибростойкость;

-отсутствие необходимости в регламентных работах по защите цементных швов от влаги;

-отсутствие необходимости в обмыве изоляции на протяжении всего срока службы при установке в рекомендуемые зоны загрязнения;

-высокая сопротивляемость актам вандализма;

-малый вес;

-низкие расходы на транспортировку, отсутствие боя;

-высокая надежность и долговечность;

-нормируемый срок эксплуатации 30 лет;

-гарантийный срок эксплуатации 10-15 лет.

Ниже показана конструкция подвесных (рисунок. .12,13) и опорных (рисунок 14, 15, 16) полимерных изоляторов.

Полимерные изоляторы для ЛЭП 35-500 кВ.

Основными конструктивными элементами этих изоляторов являются:

1 Стальной оконцеватель, защиту от коррозии которого обеспечивает метод горячего цинкования.

2Экран защитный, изготовлен из алюминиевого сплава. Функции – выравнивание напряженности электрического поля вдоль изолятора, защита несущего элемента при перекрытиях, снижение уровня радиопомех.

3Несущий элемент – стержень из однонаправленного стеклопластика, обладающий высокой электрической прочностью вдоль волокон.

4Подслой, обеспечивающий высокую адгезию между несущим стержнем и защитной оболочкой.

5Полимерная защитная оболочка. Выполнена из высокомолекулярного каучука, который обладает высокой трекингостойкостью и гидрофобностью.

Функции – защита несущего элемента от атмосферных воздействий, формирование длины пути утечки

тока.

Рисунок 12

Линейный подвесной стержневой изолятор ЛК 70/10-IV

9