2. Изоляторы

1. Типы проходных и опорных изоляторов. Конструкция, назначение, классификация, принцип действия

1

2.

Электрические изоляторы предназначены
для крепления шин, проводов и прочих
токоведущих элементов к корпусу
электроустановки, консолям опор и прочим
конструкциям.
Они изолируют проводники при
прохождении через стены, позволяют
отделить электроустановки друг от друга и
прочие несущие функции.
Конструкция и размеры изоляторов
определяются прикладываемыми к ним
механическими нагрузками, электрическим
напряжением установок и условиями их
эксплуатации.
2

3.

Все электрические изоляторы классифицируются по следующим
параметрам:
По напряжению;
По условиям работы;
По назначению и расположению токоведущей части;
По материалу изготовления;
3

4.

По напряжению: все изоляторы
изготовляются на определенные классы
напряжения (Uн, кВ): 1; 6; 10; 15; 20; 35;
110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150.
Чем выше Uн изоляторов, тем больше их
габариты и масса, тем они сложнее в
изготовлении, монтаже и эксплуатации.
4

5.

По условиям работы:
Изоляторы наружной установки, работающие на открытом
воздухе, изготавливаются для районов умеренного (У), холодного
(Х) и тропического (Т) климата, имеют сильно развитую
поверхность юбки с большим количеством ребер. Ребра служат
для увеличения длины пути тока утечки с целью повышения
разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях
увлажненных загрязнений.
Изоляторы внутренней установки (для работы в помещениях)
имеют гладкую поверхность или небольшие ребра, изготовляются
на напряжения 35кВ и ниже. Для закрытых РУ (ЗРУ) более
высоких классов напряжения (110 и 220кВ) используются
изоляторы наружной установки на соответствующие номинальные
напряжения.
5

6.

По назначению и расположению токоведущей
части:
Опорные изоляторы
Опорные изоляторы внутренней установки
предназначены для изоляции и крепления токоведущих
частей в электрических аппаратах и распределительных
устройствах.
Шинные изоляторы типа «бочонок» применяются
для крепления токопроводящих шин внутри силовых
шкафов или других устройств, для неподвижной
фиксации и изоляции частей, находящихся под
напряжением, от корпуса и панелей сборки с
последующим подключением силовых проводников для
распределения электроэнергии внутри щита. Крепление
шинного изолятора осуществляется с помощью болта.
6

7.

Изоляторы опорно-стержневые наружной
установки предназначены для изоляции и крепления
токоведущих частей в электрических аппаратах и
распределительных устройствах электрических станций и
подстанций переменного тока напряжением 10 – 35 кВ частотой
до 100 Гц при температуре окружающего воздуха от – 600С до +
50оС в районах 1-4 степени загрязнения, например на объектах
РЖД.
Опорно-штыревые изоляторы применяются для наружных
установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая
прочность и опорно-стержневые применены быть не могут.
Штыревые линейные изоляторы на напряжение 6-10 кВ состоит
из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, в который
ввертывается металлический крюк или штырь. Механическая
прочность изолятора такого типа определяется прочностью его
штыря, а не изоляционного тела, так как изгибающий момент,
из-за малого плеча много меньше изгибающего момента
приложенного к штырю.
7

8.

Проходные изоляторы
Изоляторы проходные внутренней установки предназначены для устройства переходов токоведущих
линий сквозь стены либо для ввода электрических проводов внутрь блоков различной
аппаратуры, для изоляции и соединения токоведущих частей закрытых распределительных устройств с
открытыми распределительными устройствами.
Изоляторы тупиковые внутренней установки — частный случай проходного
изолятора. Конструктивно тупиковые изоляторы похожи на проходные, но
вместо сквозных отверстий в них предусматривается глухая стенка с торцевыми
креплениями для закрепления проводников. Изоляторы тупиковые применяются
в крайних ячейках секции КРУ для фиксации сборных шин.
8

9.

Проходные изоляторы
Изоляторы проходные для установки на открытом воздухе – штыревые, стержневые, тарельчатые.
Проходные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют более развитую поверхность
той части изолятора, которая располагается вне помещения. Проходные изоляторы внешней установки
предназначены для изоляции от токоведущих частей закрытых распределительных устройств.
9

10.

Тяговые изоляторы
Тяговые изоляторы или тяги изолирующие используются в электрических аппаратах для
передачи движения от одних частей к другим, которые находятся под разными потенциалами.
Изоляторы тяговые применяются в разъединителях и выключателях нагрузки напряжением.
10

11.

Линейные изоляторы наружной установки
Линейные изоляторы служат для изоляции проводов и тросов и крепления их к опорам линии
электропередачи. В условиях эксплуатации изоляторы находятся под электрическим напряжением и
одновременно воспринимают механическую нагрузку от массы проводов, гололедных отложений,
напора ветра, вибрации, «пляски» а также тяжения проводов. Поэтому линейные изоляторы наряду с
электрической должны обладать достаточной механической прочностью, которая обычно
характеризуется допустимой механической нагрузкой. По конструкции линейные изоляторы
производятся:
11

12.

Изоляторы линейные штыревые Устройства, состоящие из
изоляционного тела, имеющего узлы крепления провода и закрепления на
металлическом штыре или крюке, который воспринимает изгибающие,
растягивающие и сжимающие механические нагрузки. Линейные
штыревые изоляторы предназначены для жесткого крепления проводов
линий электропередачи напряжением до 35 кВ к конструкциям или
объектам.
Изоляторы линейные опорные Опорные изоляторы предназначены для
изоляции и крепления шин или токоведущих частей аппаратов на
заземленных металлических или бетонных конструкциях, для крепления
проводов воздушных линий на порах. Их можно разделить на
стержневые и штыревые.
Изолирующие траверсы Настоящий стандарт распространяется на
траверсы изолирующие полимерные (далее - траверсы), предназначенные
для крепления и изоляции проводов на стальных, железобетонных и
деревянных стойках опор воздушных линий электропередачи
переменного тока напряжением 110-220 кВ при температуре воздуха от
минус 60ºС до плюс 50ºС, расположенных на высоте до 1000 м над
уровнем моря в районах с 1÷4 степенью загрязнения.
12

13.

Изоляторы линейные подвесные стеклянные. Стеклянные изоляторы из
закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми:
технологический процесс их изготовления может быть полностью
автоматизирован и механизирован; прозрачность стекла позволяет легко
обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и различные внутренние
дефекты; применение стеклянных изоляторов позволяет отказаться от
проведения в процессе эксплуатации периодических профилактических
испытаний гирлянд под напряжением.
Изоляторы линейные подвесные полимерные Предназначенные для изоляции и
крепления проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи
(далее - ВЛ) и ошиновки распределительных устройств электростанций и
подстанций переменного тока.
Изолирующие подвески линейные Изолирующая подвеска — подвеска,
состоящая из линейной арматуры и изоляторов. [ГОСТ 17613 80] изолирующая
подвеска Одна или несколько гирлянд изолятора, подвижно соединенных между
собой в сборе с линейной арматурой и защитными приспособлениями.
Изолирующие распорки межфазные Предназначены для изолированной
фиксации проводов воздушных линий электропередач напряжением от 10 кВ до
220 кВ. Распорки межфазовые изолирующие полимерные эксплуатируются: при
температуре окружающего воздуха от -60 ºС до +50 ºС и при установке на высоте
не более 1000 метров над уровнем моря, в районах с первой по третью
степенями загрязнения по ГОСТ 9920.
13

14.

По материалу изготовления:
Фарфоровые изоляторы. Изготавливаются из
электротехнического фарфора, поверх которого
наносится слой глазури. После этого изделия
обжигают в печах.
Стеклянные изоляторы. Производятся из особого
закаленного стекла. В отличие от фарфоровых
изоляторов, они обладают высокой механической
прочностью, меньшими весом и габаритными
размерами, большим сроком эксплуатации.
14

15.

Полимерные изоляторы. Для производства
используются особые пластические массы. Данные изделия
предназначаются для изоляции и механического крепления
токоведущих частей в электрических устройствах, а также
для монтажа токоведущих шин распределительных
механизмов электростанций.
Стеклянные и фарфоровые изоляторы во многом
уступают полимерным изоляторам, которые более
устойчивые к загрязнениям, температурным воздействиям и
актам вандализма.
15

16.

Основные характеристики изоляторов:
Номинальное напряжение эксплуатации Uн.
Разрядные напряжения:
сухоразрядное напряжение Uсхр — напряжение перекрытия чистого сухого изолятора при
напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение напряжения);
мокроразрядное напряжение Uмкр — напряжение перекрытия чистого изолятора, смоченного
дождем, падающим под углом 45о к вертикали, при напряжении частотой 50 Гц (эффективное значение
напряжения);
импульсное разрядное напряжение Uимп — пятидесятипроцентное напряжение перекрытия
стандартными грозовыми импульсами (амплитуда импульса, при которой из десяти поданных на
изолятор импульсов пять завершаются перекрытием, а оставшиеся пять не приводят к перекрытию);
пробивное напряжение Uпр — напряжение пробоя изоляционного тела изолятора на частоте 50 Гц.
Пробой вызывает необратимый дефект изолятора.
16

17.

Геометрические параметры и вес:
строительная высота Hc, то есть габарит, который изолятор
занимает в конструкции после его установки;
наибольший диаметр D изолятора;
длина пути утечки по поверхности изолятора ℓу;
кратчайшее расстояние между электродами по воздуху ℓс
(сухоразрядное расстояние), от которого зависит сухоразрядное напряжение;
мокроразрядное расстояние ℓм, определяемое в предположении, что часть поверхности
изолятора стала проводящей из-за смачивания дождем, падающим под углом 45⁰ к вертикали.
17

18.

Определение сухоразрядного
расстояния для колонки опорноштыревых (а) и опорностержневых (б) изоляторов
18

19.

Механические характеристики:
минимальная разрушающая сила на растяжение, имеющая преимущественное значение для
подвесных изоляторов;
минимальная разрушающая сила на изгиб, имеющая преимущественное значение для опорных и
проходных изоляторов;
минимальная разрушающая сила на сжатие, которая для большинства изоляторов имеет
второстепенное значение. Измеряют минимальную разрушающую силу в деканьютонах (даН), что
почти совпадает с килограммом силы, или в килоньютонах (кН).
19

20.

Термостойкость: стойкость к резким изменениям температуры для изоляторов наружного
применения. Для изоляторов внутренней установки как правило задается температурный
диапазон эксплуатации.
Термостойкость изоляторов оценивается двукратным
нагревом и охлаждением изолятора в воде при
разности температур горячей и холодной воды в 70° С
20