Izolatory do słupów i przepustów
Stacja i sprzęt izolatory urządzenia dystrybucyjne zgodnie z ich przeznaczeniem i projektem są podzielone na wspierające i przelotowe. Izolatory wsporcze służą do mocowania szyn i szyn zbiorczych rozdzielnic i urządzeń otwartych i zamkniętych. Przepusty służą do przeprowadzania przewodów prądowych przez ściany lub do wprowadzania napięcia do metalowych zbiorników transformatorów, kondensatorów, przełączników i innych urządzeń.
Głównym materiałem izolacyjnym izolatorów wsporczych jest porcelana. Ostatnio popularne stały się polimerowe izolatory słupkowe i tulejowe. W przepustach na napięcie 35 kV i powyżej, oprócz porcelany, szeroko stosuje się papier olejowy i barierę olejową.
Izolatory do słupów wewnętrznych dla napięć 3 - 35 kV są zwykle wykonane z pręta i składają się z porcelanowego korpusu i metalowych okuć. W izolatorach z wewnętrzną uszczelnioną wnęką (ryc. 1, a) wzmocnienie w postaci nasadki do mocowania opon i okrągłej lub owalnej podstawy jest mocowane do porcelany za pomocą cementu.
Żebro jest słabo rozwinięte i służy do pewnego zwiększenia napięcia rozładowania.Największy wpływ ma krawędź umieszczona na czapce, która nieco spłaszcza pole w rejonie najsilniejszych boków, od których zaczyna się wyładowanie.
Ryż. 1. Izolatory wsporcze typu OF-6 do zabudowy wewnętrznej.
Ta krawędź jest największa. Izolatory z wyposażeniem wewnętrznym (ryc. 1, b) mają mniejszą wagę, wysokość i nieco lepsze właściwości elektryczne w porównaniu z izolatorami z wnęką powietrzną. Osiąga się to, ponieważ podczas wewnętrznego osadzania zbrojenia największe naprężenia obserwuje się w porcelanie, nie ma pustek powietrznych, a zbrojenie pełni rolę wewnętrznego ekranu.
Izolatory wsporcze do rozdzielnic otwartych mają opracowane żeberka zapewniające wymaganą charakterystykę wyładowania podczas deszczu.
Izolatory kołkowe nośne typu ОНШ są produkowane dla napięć 6 — 35 kV i składają się z jednego (ryc. 2, a), dwóch lub trzech (ryc. 2, b) korpusów porcelanowych, sklejonych ze sobą i wzmocnionych. Szyny zbiorcze i izolatory są mocowane za pomocą śrub. Dla 110, 150 i 220 kV izolatory szpilkowe montowane są w kolumnach odpowiednio po trzy > cztery i pięć izolatorów typu ONSH-35.
Ryż. 2. Kołki podtrzymujące do instalacji zewnętrznej: a-ОНШ-10-500, b-ОШП-35-2000.
Izolatory prętowe do montażu zewnętrznego typu ONS wydawane są na napięcia do 110 kV (rys. 3). Ilość i wielkość żeberek dobierana jest na podstawie doświadczenia. Gdy stosunek nawisu krawędzi a do odstępu między krawędziami wynosi około 0,5, napięcia wyładowań mokrych dla danego odstępu wyładowań są najwyższe.
Ryż. 3. ONS-110-300 Zewnętrzny izolator pręta wspornika.
Stosowane są również izolatory z pustymi prętami nośnymi. Średnica takich izolatorów jest większa niż izolatorów litych, co gwarantuje ich większą wytrzymałość mechaniczną.Jednak w przypadku takich izolatorów możliwe są wewnętrzne wyładowania wnękowe, aby zapobiec uszczelnieniu wewnętrznych wnęk przegrodami porcelanowymi lub wypełnieniem masą.
Dla napięć 330 kV i więcej pojedyncze kolumny izolatorów są bardzo wysokie i nie zapewniają niezbędnej wytrzymałości mechanicznej na zginanie, dlatego przy tych napięciach najczęściej stosuje się konstrukcje wsporcze w postaci stożkowego trójnogu trzech kolumn izolatorów. Pod działaniem sił zginających izolatory w takich konstrukcjach pracują nie tylko przy zginaniu, ale także przy ściskaniu.
Naprężenia w elementach wysokiego słupa izolatorów wsporczych, jak również w wiszącej girlandzie rozkładają się nierównomiernie. Do wyrównania napięcia zastosowano ekrany toroidalne zamocowane na górnym elemencie kolumny.
Ryż. 4. Izolatory prętowe wsporcze OS
Przepusty dla 6 — 35 kV są najczęściej wykonane z porcelany. Ich wydajność konstrukcyjna zależy od napięcia, prądu, dopuszczalnego mechanicznego obciążenia zginającego i środowiska.
Izolator (Rys. 5) składa się z cylindrycznego porcelanowego korpusu 1 trwale zamocowanego za pomocą zaślepek metalowych wzmocnionych cementem 2 z przewodzącym prętem 3. Kołnierz 4 służy do mocowania izolatora do ściany budynku lub korpusu aparatu. Podobnie jak inne rodzaje izolatorów, przepusty są wykonane w taki sposób, że napięcie przebicia jest wyższe niż napięcie nakładania się na powierzchni.
Napięcie przebicia przepustów porcelanowych zależy od grubości porcelany. Jednak konstrukcja takich izolatorów jest praktycznie zdeterminowana wymaganą wytrzymałością mechaniczną, nakładaniem się naprężeń konstrukcji i środkami mającymi na celu wyeliminowanie korony.
Izolatory na napięcie 3-10 kV wykonane są z wewnętrzną komorą powietrzną 5.
Ryż. 5. Przepusty porcelanowe: a — na napięcia 6-10 kV do instalacji wewnętrznych, b — na napięcie 35 kV o konstrukcji pełnej do instalacji zewnętrznych.
Nie trzeba podejmować żadnych specjalnych środków w celu wyeliminowania możliwości tworzenia się wyładowań koronowych przy takich napięciach. Przy napięciach 20–35 kV korona może pojawić się na pręcie naprzeciwko kołnierza, gdzie największe natężenie pola obserwuje się w powietrzu. Aby zapobiec tworzeniu się korony, izolatory dla takich napięć są produkowane bez wnęki powietrznej (ryc. 5, b). W tym przypadku zewnętrzna powierzchnia porcelany jest metalizowana i łączona z prętem.
Aby wyeliminować możliwość wypadnięcia kołnierza, powierzchnia porcelany pod nim jest również metalizowana i szlifowana. Naprężenia poślizgowe od kołnierza na powierzchni porcelany, a tym samym naprężenia nakładania się powierzchni, można zwiększyć poprzez zmniejszenie pojemności powierzchniowej. W tym celu albo zwiększa się średnicę izolatora kołnierzowego, albo powierzchnia izolatora jest żebrowana, z masywniejszymi żebrami w pobliżu kołnierza.
Ryż. 6. Tuleja polimerowa 10 kV
Izolatory przeznaczone do podawania napięcia z jednego medium do drugiego (powietrze — olej itp.) są asymetryczne względem kołnierza. Na przykład ścieżka nakładania się w oleju może być przebyta 2,5 razy krócej niż w powietrzu. Tuleja, której jeden koniec znajduje się wewnątrz, a drugi na zewnątrz, również została wykonana asymetrycznie, przy czym zewnętrzna część ma bardziej rozwinięte żebra w celu zwiększenia naprężeń podczas odprowadzania wilgoci.