Класификация на изолаторите - Студиопедия
Технология за високо напрежение
Колоквиум I
Изолация на електропроводи и разпределителни уредби за високо напрежение
1. Класификация на изолаторите.
2. Материали, използвани за производство на изолационни конструкции.
3. Общи изисквания за проектиране на изолатори и принципи за тяхното изпълнение.
4. Конструкции на апаратни изолатори.
5. Конструкции на линейни изолатори.
6. Изолация на силови трансформатори.
7. Изолация на кондензатора.
8. Изолация на ротационни машини.
9. Характеристики на линейни и стационарни изолатори.
10. Разпределение на напрежението по низа от изолатори.
11. Избор на изолатори за електропроводи и разпределителни уредби.
12. Характеристики на работата на изолацията върху дървени опори.
13. Изолационни разстояния в КРУ. Изборът на изолация според нормативните документи.
14. Изолационни разстояния по електропроводи.
15. Оперативен контрол на линейни и подстанционни изолации.
Класификация на изолаторите
Според условията на работа изолаторите се разделят на конструкции за работа на закрито (за вътрешен монтаж) и за работа на открито (за открит монтаж). Изолаторите се произвеждат за зони с умерен (U), студен (X) и тропически (T) климат.
Таблица 1.1 - Класификация на изолаторите
| С уговорка | По дизайн | |
| За работа на закрито | за работа на открито | |
| поддържа | Гладка повърхност Оребрена повърхност | Pin Rod |
| Контролно-пропускателни пунктове | 1. Със шини 2. Без шини | За външен-вътрешен монтаж с нормална и подсилена изолация |
| Високо напрежениевходове | — | Запечатана версия Нехерметично затворена версия |
| Линеен | — | 1. Щифтова ролка |
Фигура 1.1 - Опорен изолатор тип OF-10 за затворена разпределителна уредба
Изолаторите за носещи прътисе използват в разпределителни уредби за закрито и разпределителни уредби за открито за фиксиране на тоководещи шини или контактни части върху тях. Обозначаване на изолатори, например OF-35-375: носещи, порцеланови за 35 kV, с минимална сила на счупване при огъване 375 daN. Стълбовите изолатори за външен монтаж се характеризират с по-голям брой ребра от изолаторите за закрито. Обозначение, например, ONS-35-2000: стълб изолатор, външна инсталация, прът за 35 kV, с минимална сила на скъсване 2000 daN.
 |  |
2. Изолационни материали
Конструкцията на изолатора, както и неговите електрически и механични характеристики, до голяма степен зависят от материалите, използвани за неговото производство.
Изолаторите се състоят от диелектрик, метална армировка, която служи за механичното им закрепване, и материали, които свързват армировката с диелектрика.
Диелектричните материали, от които са направени изолаторите, трябва да имат висока якост на електрически пробив, достатъчна механична якост и да са добре устойчиви на неблагоприятни атмосферни условия. На всички тези изисквания отговаря електротехническият порцелан, който е най-разпространеният диелектрик, използван за производството на изолатори. Електрическата якост на порцелана в равномерно поле с дебелина на пробата 1,5 mm е 22–28 kV/mm.
С увеличаване на дебелината на порцелана, неговите средни градиенти на разграждане намаляват. В изолаторите полето е неравномерно, така че средната електрическа якост на порцелана в тях е по-малка. На фиг. 1.3 показва средната електрическа якост на порцелана в нехомогенно поле при променливо напрежение в зависимост от дебелината на пробата. При импулсно напрежение електрическата якост на порцелана е с 50 - 70% по-висока, отколкото при промишлена честота.
Механичната якост на порцелана зависи от вида на деформацията. Порцеланът работи много добре при натиск и много по-лошо при огъване и особено при опън. Якостта на опън на остъклени стандартни проби с диаметър 2-3 mm при натиск е 4500 kg / cm, а при огъване и опън е много по-малка: съответно 700 и 300 kg / cm. Механичната якост на порцелана в изолаторите зависи от конструкцията на армировката и метода на нейното свързване с порцелана и винаги намалява с увеличаване на площта на напречното сечение на порцелана. При натиск това намаление на механичната якост е по-малко, отколкото при огъване и опън (фиг. 1.4). Дебелината на порцелановите стени в изолаторите обикновено не надвишава 30-40 см. Ако такава дебелина е недостатъчна по отношение на електрическата и механичната якост, се използват композитни конструкции. Само при прътови изолатори, където не е възможно разрушаване на порцелан, се допуска по-голяма дебелина на порцелана.
При втулките само външните капаци са направени от порцелан. За вътрешната изолация на тези изолатори се използват трансформаторно масло, хартия, изолационни маси, които са защитени от атмосферни влияния с порцеланови гуми.
Напоследък стъклото се използва все по-често за производството на пластинчати и щифтови изолатори.
Стъклените изолатори обаче са много по-евтини от порцелановите изолатори по отношение на техните електрически имеханични характеристики те не са по-ниски от последните. Характеристиките до голяма степен зависят от химичния състав на стъклото, особено от съдържанието на основи в стъклото. Наличието на разтворими основи в състава на стъклото повишава хигроскопичността на повърхността на изолаторите и следователно повишава повърхностната проводимост. В резултат на това електрическите свойства на алкалните (обикновени) стъклени изолатори са по-лоши от тези на леко алкално стъкло или порцелан. Електрическата якост на пробив на алкалното стъкло е 17,9 kV/mm, а нискоалкалното стъкло има якост 48 kV/mm, т.е. 2 пъти повече от порцелана.
Механичната якост на закалените стъклени образци е по-голяма от тази на порцелановите образци. Вътрешните механични напрежения в стъклото се отстраняват относително лесно по време на отгряване. В порцелана вътрешните напрежения почти винаги остават и това намалява неговата здравина.
Алкалното стъкло има висок коефициент на термично разширение, поради което изолаторите, изработени от такова стъкло, се разрушават под въздействието на внезапни температурни промени по време на работа. Това ограничава приложението им до вътрешни инсталации, които не са подложени на резки промени в температурата.
Изолаторите за външни инсталации са изработени от нискоалкално стъкло с последващо отгряване. Алкалното стъкло може да се използва само ако изолаторите са закалени, което им придава висока механична якост.
По време на закаляването стъклото се нагрява до висока температура (650°C за алкално стъкло, 780°C за нискоалкално стъкло), след което се продухва със студен въздух. В този случай външните слоеве на изолатора се втвърдяват, а вътрешните слоеве продължават да намаляват обема си при последващо охлаждане. В този случай външните слоеве стъкло получават напрежение на натиск, докато вътрешните слоеве получават напрежение на опън. ПриКогато върху такъв изолатор се приложи натоварване на опън, разрушаването настъпва само когато силите на натиск във външните слоеве са преодолени или компенсирани. В резултат на това якостта на закален изолатор е много по-голяма от тази на закален изолатор.
Закалените нискоалкални стъклени изолатори издържат добре на динамични натоварвания, способни да издържат на удари и падания от големи височини. Такива изолатори обаче са по-скъпи и се използват в случаите, когато се изисква много висока механична якост и термична стабилност.
Таблица 1.2 показва сравнителните електрически и механични характеристики на електрически порцеланови, закалени стъклени и бакелизирани хартиени тръби.
Таблица 1.2 - Електрически и механични характеристики на диелектрични материали, използвани за производството на изолатори
| Диелектрик | ||||
| Характеристики | Електрически порцелан | Стъклена чаша | Бакелизирани хартиени тръби | |
| леко алкална | алкален | |||
| Якост на проникване на проби, kvdeyst / mm | 22-28 | 17.9 | 10-15 | |
| Диелектрична константа, напр | 5,5-7 | 5,5-10 | 4-5 | |
| tgd при 20 С | 2-4% | 2-3% | 6-7% | 6% |
| Специфично повърхностно съпротивление, при влажност 65%, Ohm | 3*10 | 4*10 | 1,5*10 12 | 10 10 |
| Специфично обемно съпротивление при 20 0 С, Ohm cm | 10 13 | 4,5*10 14 | 4*10 12 | 10 12 |
| Коефициент на линейно термично разширение | 4*10 - 6 | 5*10 - 6 | 9,4*10 - 6 | _ |
| Якост на опън, kg / cm 2 | ||||
| за компресия | ||||
| огъване | 650 (закален | до 2500) | ||
| опън |
Изолаторите за стълбове и втулки могат да бъдат направени от бакелизирана хартия. При висока температура хартията се покрива с бакелитов лак и се навива на тръби. След навиване изолаторите се подлагат на термична обработка, в резултат на което бакелитът преминава в неразтворимо и неомекнато състояние под въздействието на топлина. Повърхността на изолатора е лакирана. Получената по този начин хартиено-бакелитова изолация има доста високи електрически и механични характеристики (таблица 4.2.1).
Фитингите на изолаторите са изработени от чугун (обикновен или ковък) или стомана, а при високи токове, за да се избегне прекомерно нагряване поради обръщане на намагнитването, се използват немагнитни чугун или цветни метали. Дизайнът на арматурата и методът на нейното свързване с диелектрика значително влияят върху механичната якост на изолаторите, тъй като арматурата, чрез прехвърляне на външни сили към диелектрика, определя разпределението на механичните напрежения в него. Свързването на армировката с диелектрик се извършва в повечето случаи с помощта на портланд цимент. Използва се и механично закрепване без циментиращи връзки.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: