Изоляция линий электропередач. Классификация изоляторов и их конструктивные отличия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Техника высоких напряжений»

на тему: «Изоляция линий электропередач. Классификация изоляторов и их конструктивные отличия»

Томск - 2012

План

Введение

1. Общая характеристика внешней изоляции

1.1 Атмосферный воздух как диэлектрик

1.2 Диэлектрик изолятора

2. Назначение и типы изоляторов

2.1 Опорные изоляторы

2.2 Подвесные изоляторы

2.3 Проходные изоляторы

3. Полимерные изоляторы. Достоинства и недостатки

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

В современной энергетике передача электроэнергии от мест её производства к потребителям осуществляется по воздушным линиям электропередачи напряжением до 750 кВ и выше. Большое значение имеет надежность работы линий электропередачи и всего комплекса оборудования: трансформаторов, генераторов, коммутационной аппаратуры, компенсирующих устройств и т.д. В значительной мере решение этой задачи обеспечивается надежной работой изоляции электрических систем и оборудования, в частности правильным выбором типа изоляторов, которые в будущем будут эксплуатироваться на проектируемой линии.

Изолятор электрический - это устройство для электрической изоляции механической связи частей электрического устройства, находящихся под различными электрическими потенциалами. Изолятор состоит из диэлектрика и деталей для его крепления (арматуры). Наиболее часто изоляторы изготавливают из фарфора и стекла. В радиотехнических устройствах и других высокочастотных установках их выполняют из стеатита, ультрафарфора и других материалов с малыми диэлектрическими потерями.

Конструкция и размеры изоляторов определяются прикладываемыми к ним механическими нагрузками, электрическим напряжением установок и условиями их эксплуатации. Изоляторы линий электропередачи и открытых распределительных устройств электрических станций и подстанций подвергаются воздействию атмосферных осадков, которые особенно опасны при сильном загрязнении окружающего воздуха. В таких изоляторах для увеличения напряжения перекрытия (электрического разряда по поверхности) наружная поверхность делается сложной формы, которая удлиняет путь перекрытия. На линиях электропередачи напряжением от 6 до 35 кв применяют так называемые штыревые изоляторы, на линиях более высокого напряжения -- гирлянды из подвесных изоляторов, число которых в гирлянде определяется номинальным напряжением линии. В открытых распределительных устройствах для крепления ошиновок или установки аппаратов, находящихся под напряжением, обычно используют опорные изоляторы штыревого типа, которые при очень высоких напряжениях (до 220 кв) собирают в колонки, устанавливая один на другой. Для вывода высокого потенциала через заземлённую поверхность (например, крышку бака трансформатора) служат проходные изоляторы. 

1. Общая характеристика внешней изоляции

1.1 Атмосферный воздух как диэлектрик

Основным диэлектрическим материалом для создания внешней изоляции электроустановок служит атмосферный воздух. Изолируемые электроды (шины распределительных устройств, провода линий электропередачи, наружные токоведущие части электрических аппаратов) располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли (или заземленных частей установок) и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Изоляционные расстояния по воздуху зависят от значений напряжения, воздействию которого подвергается установка, и от электрической прочности воздуха.

При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность воздушных промежутков относительно невелика и в однородном поле при межэлектродных расстояниях более 1 см имеет значение, не превышающее 30 кВ/см. В большинстве изоляционных конструкции при приложении высокого напряжения создается резко-неоднородное электрическое поле. Электрическая прочность воздуха в таких полях еще меньше и при расстояниях между электродами порядка 1-2 м составляет приблизительно 5 кВ/см, а при расстояниях 10-20 м снижается соответственно до 2,5-1,5 кВ/см. В связи с этим габариты воздушных линий электропередачи и распределительных устройств в значительной мере определяются электрической прочностью воздуха, и при увеличении номинального напряжения, очень быстро возрастают.

На разрядные напряжения воздушных промежутков оказывают влияние давление (р), температура (T) и абсолютная влажность (у) воздуха, поэтому изоляционные расстояния по воздуху выбираются таким образом, чтобы они имели достаточную электрическую прочность при неблагоприятных атмосферных условиях. Так, электрооборудование обычного исполнения предназначено для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре окружающего воздуха до 40 °С. В связи с этим при проектировании внешней изоляции электрооборудования учитывается, что при подъем на каждые 100 м над уровнем моря разрядных напряжений снижается примерно на 1 % и такое же снижение дает увеличение температуры на каждые 3 °С сверх нормального. В качестве нормальной температуры принимается T₀ = 293 К (t=20°С), в качестве нормального давления, соответствующего уровню моря, P₀ =100 кПа (760 мм рт. ст.) в качестве нормальной влажности воздуха -- абсолютная влажность у_о = 11 г/м³. Уменьшение абсолютной влажности воздуха в 2 раза приводит к снижению разрядных напряжений внешней изоляции на 6-8%. Следует отметить, что приведенные данные, характеризующие изменение разрядных напряжений под влиянием атмосферных условии, относятся к межэлектродным расстояниям до 1 м. При расстояниях между электродами больше 1 м влияние атмосферных условий снижается по мере увеличения расстояния. Дождь практически не оказывает влияния на разрядные напряжения промежутков с неоднородным полем.

изоляция воздух диэлектрик полимер изолятор

1.2 Диэлектрик изолятора

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны обладать высокой механической прочностью, поскольку изоляторы, являясь элементом конструкции, несут значительную нагрузку. Так к примеру изоляторы линий электропередачи несут нагрузку от натяжения проводов, исчисляемую тоннами, а иногда и десятками тонн. Опорные изоляторы, на которых крепятся шины распределительных устройств, выдерживают громадные нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при коротких замыканиях.

Диэлектрики должны иметь высокую электрическую прочность, позволяющую создавать экономичные и надежные конструкции изоляторов. Нарушение электрической прочности изолятора может происходить или при пробое твердого диэлектрика, из которого он изготовлен, или в результате развития разряда в воздухе вдоль внешней поверхности изолятора. Пробой твердого диэлектрика означал бы выход изолятора из строя, тогда как разряд по поверхности при условии быстрого отключения напряжения не причиняет изолятору никаких повреждений. Поэтому пробивное напряжение твердого диэлектрика в изоляторе должно быть (и всегда делается) примерно в 1,5 раза более высоким, чем напряжение перекрытия по поверхности, которым и определяется электрическая прочность изолятора.

Диэлектрики должны быть негигроскопичны (не впитывать влагу) и не должны изменять своих свойств под действием различных метеорологических факторов. При неблагоприятных условиях (дождь, увлажненные загрязнения) на поверхностях изоляторов, устанавливаемых на открытом воздухе (изоляторов наружной установки), могут возникать частичные электрические дуги. Под их действием поверхность может обугливаться и на ней могут появляться проводящие следы -- треки, снижающие электрическую прочность изоляторов. Поэтому диэлектрики для изоляторов наружной установки должны обладать высокой трекингостойкостю.

Всем указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют глазурованный электротехнический фарфор и стекло, получившие широкое распространение, а также некоторые пластмассы.

Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30--40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Электрическая прочность стекла при тех же условиях -- 45 кВ/мм.

Механическая прочность фарфора и стекла зависит от вида нагрузки. Например, прочность фарфоровых образцов диаметром 2--3 см составляет при сжатии 450 МПа, при изгибе -- 70 МПа, а при растяжении -- всего 30 МПа. Поэтому наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие.

Стекло по механической прочности не уступает фарфору и тоже лучше всего работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 ⁰С и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления полностью автоматизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты; повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части изолятора, которое легко обнаружить при осмотре линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекинг стойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов. В закрытых помещениях изоляторы не подвержены влиянию атмосферных осадков, поэтому для их изготовления в некоторых случаях используется бакелизированная бумага. Для уменьшения гигроскопичности такие изоляторы покрываются снаружи водостойкими лаками. Однако наибольшее распространение для внутренней установки получили изоляторы из фарфора и стекла, отличающиеся от изоляторов наружной установки более простой формой.

Поскольку перекрытие изоляторов происходит в результате развития разряда в воздухе вдоль поверхности, на разрядные напряжения изоляторов оказывают влияние те же факторы, которые влияют на разрядные напряжения воздушных промежутков, т. е. давление, температура и абсолютная влажность воздуха. Помимо этого на разрядные напряжения изоляторов влияет состояние их поверхности. Условия развития разряда по поверхности изоляторов наружной установки существенно изменяются, если на их поверхностях имеются увлажненные загрязнения или же они смачиваются дождем. Тогда разрядные напряжения значительно уменьшаются. В связи с этим по существующей методике испытанные изоляторы подвергаются воздействию сухоразрядного, мокроразрядного и влагоразрядного напряжений.

Сухоразрядные напряжения определяются при сухой и чистой поверхности изоляторов и приводятся к нормальным атмосферным условиям. При измерениях мокроразрядных и влагоразрядных напряжений искусственный дождь и увлажненные загрязнения создаются по стандартным методикам. Это обеспечивает возможность сопоставления результатов, полученных в разное время или в разных лабораториях, и объективность оценки изоляторов различной конструкции.

2. Назначение и типы изоляторов

По своему назначению изоляторы делятся на опорные, подвесные и проходные. Опорные изоляторы в свою очередь подразделяются на стержневые и штыревые, а подвесные -- на изоляторы тарельчатого типа и стержневые.

2.1 Опорные изоляторы

Опорно-стержневые изоляторы применяют в закрытых и открытых распределительных устройствах для крепления на них токоведущих шин или контактных деталей. Изоляторы внутренней установки конструктивно представляют собой фарфоровое тело, армированное крепежными металлическими деталями. Арматура одновременно является внутренним экраном, с помощью которого снижается напряженность поля у края электрода, где она максимальна. Ребро на теле изолятора играет роль барьера, заставляя разряд развиваться под углом к силовым линиям поля, т. е. по пути с меньшей напряженностью. Внутренний экран и ребро существенно увеличивают разрядное напряжение изолятора. Изоляторы внутренней установки выпускаются на напряжения до 35 кВ. Обозначение, например, ОФ-10-6 расшифровывается следующим образом: опорный, фарфоровый на 10 кВ, с минимальной разрушающей силой на изгиб 6 даН (рисунок 1).

Рисунок 1. Изолятор ОФ-10-6

Опорно-стержневые изоляторы наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Изоляторы на напряжения 35-110 кВ состоят из сплошного фарфорового стержня, армированного чугунными фланцами. Обозначение, например, ИОС-35-2000 расшифровывается как изолятор опорный, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 даН (рисунок 2).

Рисунок 2. Изолятор ИОС-35-2000

Опорно-штыревые изоляторы применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность и опорно-стержневые изоляторы применены быть не могут. Опорно-штыревой изолятор состоит из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, с которой при помощи цемента скрепляется металлическая арматура--штырь с фланцем и колпачок (шапка). Изолирующая деталь опорных штыревых изоляторов на напряжения 6-10 кВ выполняется одноэлементной, а на напряжение 35 кВ -- двух или трехэлементной (рисунок 3).



Рисунок 3. Опорно-штыревой изолятор на напряжение 35 кВ

Штыревые линейные изоляторы на напряжение 6-10 кВ состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей детали, в которую ввертывается металлический крюк или штырь. Крюк служит для закрепления изолятора на опоре. Провод укладывается в бороздки на верхней или боковой поверхности изолятора и крепится посредством проволочной вязки или специальных зажимов. На напряжение 35 кВ изоляторы выполняются из двух склеенных между собой изолирующих деталей, что увеличивает их электрическую и механическую прочность. Обозначение штыревых линейных изоляторов, например ШС10, означает: штыревой стеклянный на 10 кВ (рисунок 4).

Рисунок 4. Изолятор ШС10

2.2 Подвесные изоляторы

Подвесные тарельчатые изоляторы применяются на воздушных линиях электропередачи 35 кВ и выше. Они состоят из изолирующей детали (из стекла или фарфора), на которой при помощи цемента укрепляется металлическая арматура - шапка и стержень (рисунок 5).

Рисунок 5. Подвесной изолятор тарелочного типа:

1 - изоляторный замок; 2 - шапка; 3 - цементная связка; 4 - изолирующая деталь; 5 - стержень (пестик)

Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого количества изоляторов в гирлянду (таблица 1). Это осуществляется путем введения головки стержня в гнездо на шапке другого изолятора и закрепления его замком. Гирлянды благодаря шарнирному соединению изоляторов работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном теле в основном напряжения сжатия. Тем самым используется высокая прочность фарфора и стекла на сжатие.

У фарфорового изолятора наружная и внутренняя поверхности головки (средней части изолирующей детали) покрывают фарфоровой крошкой, которая при обжиге спекается с фарфором. Это обеспечивает прочное сцепление цементной связки с головкой. Для компенсации температурных расширений цементной связки применяют эластичные промазки, которыми покрывают все элементы изолятора соприкасающиеся с цементом. В стеклянных изоляторах внутренняя и наружная поверхности головки имеют опорные выступы, что обеспечивает лучшее распределение усилий в изоляторе.

Верхняя часть тарелки подвесного тарельчатого изолятора имеет гладкую поверхность, наклоненную под углом 5--10° к горизонтали, что обеспечивает стекание воды во время дождя. Нижняя поверхность тарелки для увеличения длины пути утечки выполняется ребристой.

Наиболее частой причиной выхода из строя тарельчатых изоляторов является пробой фарфора (стекла) между шапкой и стержнем, однако механическая прочность изолятора при этом не нарушается и падения провода на землю не происходит. Это является существенным достоинством тарельчатых изоляторов.

Обозначение изоляторов тарельчатого типа, например ПС-160 Б, означает: подвесной стеклянный, гарантированная электромеханическая прочность 160 кН, индекс Б означает вид конструктивного исполнения изолятора. Электромеханическая прочность изолятора -- это величина разрушающей механической силы при приложении к изолятору напряжения, равного 75--80 % разрядного напряжения в сухом состоянии.

Таблица 1. Количество подвесных изоляторов некоторых типов в гирляндах

Тип изолятора по ГОСТ	Количество изоляторов (шт.) при номинальном напряжении воздушной линии в кВ
	35	110	150	220	330	500
ПФ-6-А	3	7	9	13	19	-
ПФ-6-Б	3	7	10	14	20	-
ПФ-16-А	-	6	8	11	16	21
ПФ-20-А	-	-	-	10	14	20
ПС-6-А	3	8	10	14	21	-
ПС-11	3	7	8	12	17	24
ПС-16-А	-	6	8	11	16	22
ПС-16-Б	-	6	8	12	17	24
ПС-22-А	-	-	-	10	15	21
ПС-З0-А	-	-	-	11	16	22

Подвесные изоляторы тарельчатого типа можно разделить:

- Изоляторы для районов с интенсивным загрязнением атмосферы. Грязестойкие изоляторы применяются в районах морских побережий, около горнодобывающих и промышленных предприятий и прочих районах интенсивного загрязнения атмосферы. Конструкция изолирующей детали таких изоляторов характеризуется сильно развитой поверхностью или наличием нескольких "тарелок". На рисунке 6 представлен грязестойкий изолятор ПСВ-160А.

Рисунок 6. Изолятор ПСВ-160А

- Изоляторы обычной конструкции. Подвесные изоляторы нормальной конструкции применяются повсеместно и имеют множество конструкций. Изоляторы обычного исполнения так же могут быть применены в районах интенсивного загрязнения при условии увеличения числа единиц в гирлянде.

- Изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью. Для применения в условиях пустыни, солончаков и в районах с трудными ветровыми условиями выпускают специальные изоляторы с конической и сферической изоляционной деталью, снижающей ветровую нагрузку на гирлянды и опору, а так же обеспечивающей лучшее очищение поверхности изолятора от пыли. Изоляторы такого типа имеют меньшую, по сравнению с аналогичными изоляторами обычного исполнения, строительную высоту и больший диаметр изоляционной детали. На рисунке 7 представлен сферический изолятор ПСС-120Б.

Рисунок 7. Изолятор ПСС-120Б

Подвесные стержневые изоляторы представляют собой стержень из изолирующего материала с выступающими на нем ребрами, армированный с обоих концов металлическими шапками. Эти изоляторы, как правило, выполняются из электротехнического фарфора. Однако в последнее время начат выпуск стержневых полимерных изоляторов, которые подробнее рассмотрены в третье главе. Стержневые изоляторы из фарфора не нашли в СССР широкого применения вследствие сравнительно невысокой механической прочности, а также возможности полного разрушения с падением на землю.

2.3 Проходные изоляторы

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций распределительных, устройств и аппаратов. Проходной изолятор в самом простом случае состоит из полого фарфорового элемента, внутри которого проходит токоведущий стержень (шина), и фланца, служащего для механического крепления изолятора к конструкции, через которую осуществляется ввод напряжения. Проходные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют более развитую поверхность той части изолятора, которая располагается вне помещения.

Обозначение проходного изолятора содержит значение номинального тока, например ИП-35/1000-7,5 означает: изолятор проходной, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 1 кА с механической прочностью 7,5 кН (рисунок 8).

Рисунок 8. Изолятор ИП-35/1000-7,5

3. Полимерные изоляторы. Достоинства и недостатки

В последнее время всё большее распространение получают полимерные изоляторы. Полимерный изолятор состоит из стеклопластикового стержня, металлических оконцевателей и полимерной оболочки (рисунок 9). Стеклопластиковый стержень определяет электрическую и механическую прочность изолятора. С помощью оконцевателей изолятор крепится к элементам опор воздушной линии и проводам. Полимерная оболочка обеспечивает защиту от климатических воздействий стержня изолятора.

Рисунок 9. Полимерный изолятор (опорный):

1 - металлический оконцеватель, 2- стеклопластиковый стержень, 3- полимерная оболочка

Полимерные изоляторы как и фарфоровые имеют 3 основных вида: опорные, подвесные, проходные, которые представленные на рисунке 10.

Рисунок 10. Полимерные изоляторы:

а) - подвесной, б) - проходной, в) - опорный

Полимерные изоляторы имеют ряд преимуществ, по сравнению со стеклянными и фарфоровыми:

1) имеют высокую устойчивость к поверхностным электрическим разрядам, солнечной радиации, пыли, загрязнению;

2) имеют высокую устойчивость к температурным изменениям, влажности, ударным механическим нагрузкам, в том числе расстрелам, эксплуатационным, электрическим и механическим воздействиям;

3) сохраняют высокое значение удельного поверхностного сопротивления - в одинаковых условиях эксплуатации этот показатель в 3-4 раза выше, чем у стеклянных;

4) сохраняют высокую электрическую стойкость при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений, не меняя их даже после неоднократного перекрытия, сопровождающегося силовой дугой;

5) влагоразрядные напряжения полимерных изоляторов, находившихся в эксплуатации, вдвое выше, чем в гирлянде стеклянных изоляторов с такой же длиной пути утечки, эксплуатировавшихся в тех же условиях;

6) имеют высокую гидрофобность и низкую загрязняемость изоляционных поверхностей, не требуют обмыва, чистки, деффектировки, профилактических работ;

7) имеют значительно меньший вес (в 10-15 раз), чем стеклянные и фарфоровые;

8) проще в монтаже, транспортировании и эксплуатации;

9) цены на полимерные изоляторы ниже, чем на гирлянды стеклянных и фарфоровых изоляторов аналогичного напряжения.

Но на ряду с преимуществами у полимерных изоляторов есть и недостатки:

1) полимерные линейные изоляторы высоковольтных линий от 35 до 110 кВ для малозагрязненных районов имеют длину (строительную) большую, чем обычная типовая диэлектрическая гирлянда изоляторов приблизительно на 20 см. Это некоторая особенность не только конкретно полимерных изоляторов, а всех стержневых. Несмотря на это она довольно часто является проблемой к применению изоляторов полимерных при замене диэлектрических гирлянд изоляторов на высоковольтных линиях с ограниченными габаритами. Для районов с более загрязненной атмосферой у изоляторов таких же классов электрического напряжения, и у всех изоляторов на большее напряжение данного недостатка нет.

2) практически у всех изоляторов полимерных, которые работают на высоковольтных линиях до 1999 года, оконцеватели содержат сочленительные узлы с линейной арматурой лишь 2х видов: пестик (нижний) и проушина (верхний оконцеватель), в то время как типовая подвеска диэлектрических гирлянд в верхней части содержит узел зацепления (сферический) типа «гнездо». Это усложняет замену диэлектрических гирлянд на полимерные изоляторы. В этом случае возникает необходимость в установке дополнительной арматуры или заменять весь узел подвесочного крепления.

3) в некоторых полимерных изоляторах на оконцевателях, несмотря на цинковое покрытие, через 5-10 лет образовываются следы ржавчины. Основная причина этому - довольно низкое качество защищающих покрытий изолятора.

4) технология их изготовления еще недостаточно стандартизирована и отсутствует общепринятая единая система производства;

5) отсутствие материала, который бы в достаточной мере удовлетворил требованиям, предъявляемым к нему;

6) практически отсутствует опыт длительной эксплуатации данного вида изолятора.

Одна из проблем, которой уделяется повышенный интерес, это явление «хрупкого излома» стержня изолятора. «Хрупким изломом» называется явление, при котором происходит химическая реакция между стеклопластиком и активными химическими веществами, в особенности кислотными растворами. Объясняя другими словами, хрупкое разрушение происходит при обмене ионами стеклянной решетки с ионами кислот, в сочетании с действием и механической нагрузки. Следует добавить, что активные вещества в различной концентрации находятся в воздухе и активно вступают в реакцию при обычном атмосферном воздействии. Так, например, вследствие прохождения электрических разрядов во влажном воздухе, так называемые токи утечки, образуется азотная кислота, которая вступает в реакцию с ионами стеклянной решетки полимерного изолятора. Как отмечают многие исследователи, занимающиеся изучением свойств достоинств и недостатков полимерных изоляторов, химическому разрушению более подвержены районы, у которых наблюдается повышенное содержание в атмосфере промышленных и химических выбросов, а также прилегающие районы с постоянно обдуваемыми их ветрами, в составе которых присутствует повышенное содержание множества видов солей.

Одним из достоинств полимерных изоляторов является надежность и удобство транспортировки. Однако и здесь присутствуют свои особенности. Некоторые из них:

- длительное пребывание ребер в деформированном состоянии может привести к потере их геометрической конфигурации;

- попадание на защитную оболочку изолятора агрессивных и загрязняющих веществ, не характерных для эксплуатационных загрязнений, может привести к частичной или полной потере эксплуатационных качеств;

- механические воздействия на защитную оболочку могут стать причиной её разгерметизации или повреждений, а также излома стержня, что приведет к потере работоспособности изолятора. Поэтому, предлагается использовать специальную транспортную тару. Это могут быть сплошные или решетчатые ящики, морские и железнодорожные контейнеры или специально разработанная тара для условий, которые исключают попадание агрессивных веществ (кислот, щелочей, растворителей, морской воды и т. д.), а также загрязнений и повреждений составных частей, упаковки и транспортной тары изготовителя. Допускается транспортирование изоляторов в открытых кузовах автомобилей и других транспортных средств, в т. ч. без упаковки и транспортной тары изготовителя при условии наличия защиты от загрязнения (например, брезента и т.п.). При отсутствии транспортной тары рекомендуется хранение изоляторов в вертикальном положении. Однако, во всех случаях транспортирования и хранения должны приняты меры для исключения деформирования и повреждения составных частей изоляторов, например, посредством раскрепления за оконцеватели каждого из них деревянными брусками, планками, и т.п., ограничивающими их перемещение и контакт между собой.

Все выше описанные проблемы, к сожалению, мало обсуждаются в отечественной литературе. Это связано с уровнем производства полимерных изоляторов, поскольку изготовитель, исходя из логических размышлений, может потерять рынок сбыта, тем самым не стремится показывать недостатки, и пытается избежать излишнего интереса к проблемным вопросам со стороны потребителя. На фоне множества рекламных акций достоинств полимерных изоляторов у потребителя сложилось ошибочное мнение, что полимерный изолятор является универсальным и сфера его применения практически не ограничена и что керамические изоляторы, эксплуатация которых ведется уже десятилетиями, являются устаревшими и не соответствуют предъявляемым к ним требованиям.

Необходимо отметить, что сложившаяся ситуация может повлечь за собой серьезные проблемы с вытекающими отсюда последствиями. Не возможно не упомянуть и о сравнительных свойственных характеристиках стеклянных и полимерных изоляторов. Принято считать, что основными недостатками стеклянных изоляторов являются ненадежная транспортировка, недостаточная антивандальная устойчивость и низкая ударопрочность. Причем ударопрочность стеклянных изоляторов повысить практически невозможно, то проблемы антивандализма и транспортировки подлежат дальнейшим обсуждениям.

Под проблемой антивандализма скрывается невозможность стеклянных изоляторов противостоять расстрелам, точнее преднамеренной стрельбе по ним оружий, в частности охотничьего ружья. Но по свидетельским данным персонала, эксплуатирующего данный вид изолятора эта проблема существования, так называемых «расстрелов», является сильно преувеличенной. Гирлянда с полным отсутствием изоляторов или частично в большом количестве осыпавшимися изоляторами явление довольно редкое. В большинстве случаев это отсутствие в гирлянде одного, реже двух рядом расположенных стеклянных изоляторов. Это можно объяснить тем, что на расстоянии 30-40 метров охотничья дробь рассеивается в диаметре около одного метра. Но при более точном выстреле вероятность повреждения более двух изоляторов довольно высокая. Из полученного опыта, можно сказать то, что дробь или пуля, попадающая в ребро юбки полимерного изолятора, либо застрянет, либо пройдет «навылет». А, попав дробью в стержень, последний разгерметизируется, при этом еще и повреждается оболочка.

Следует отметить, что из общего количества эксплуатируемых полимерных изоляторов приходится лишь только 1% установленных изоляторов на воздушные линии, и при этом более 90% - это изоляторы классов напряжений не выше 35 и 110 кВ. Сравнивая количество эксплуатируемых полимерных изоляторов со стеклянными, которых в несколько больше и это обуславливается соответственно большим количеством отказов, естественно создается впечатление о повышенной аварийности стеклянных изоляторов.

Заключение

В современной энергосистеме особое внимание уделяется качеству электротехнической продукции и технологиям ее производства, поскольку от него в полной мере зависит бесперебойная и безопасная подача электроэнергии на различные жизненно важные объекты. Важную роль в процессе ее распределения и передачи выполняют высоковольтные изоляторы. Данный вид электрооборудования активно применяется при строительстве трансформаторных подстанций, при монтаже оборудования линий электропередач, для реконструкции железнодорожных контактных сетей и высоковольтных линий, используется в комплексных распределительных устройствах, для крепления и изоляции токоведущих частей. 

Высоковольтные изоляторы - наиболее востребованный продукт, пользующийся постоянным спросом. Различают различные виды данного продукта, в зависимости от использующегося при производстве изоляционного материала, а так же по типу крепления и особенностям строения. Выделяют фарфоровые, стеклянные и полимерные изоляторы. Закаленное стекло обладает механической прочностью, химической и термической устойчивостью, имеет высокую изолирующую способность. Фарфор также обладает повышенной термостойкостью, характеризуется полным отсутствием запаха, хорошей формируемостью, коррозийной стойкостью, твердостью и механической прочностью. В зависимости от особенностей строения и типа крепления выделяют, подвесные, стержневые, штыревые, опорные, такелажные, проходные, крюки, колпачки и шинные опоры. 

Самыми распространенными изоляторами, в настоящее время, являются фарфоровые и стеклянные, причем изоляторов из закаленного стекла в настоящее время выпускают больше, чем фарфоровых. Это объясняется тем, что 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, так как каждое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Наибольшей механической прочностью обладают полимерные (стеклопластиковые) изоляторы, что делает их применение, особенно при ультравысоких напряжениях, используемых в электроэнергетике, весьма перспективными. К числу преимуществ полимерных изоляторов также можно зачислить - высокую устойчивость к атмосферным загрязнениям, гидрофобность, простоту и удобство монтажа, высокую стойкость к перенапряжениям, высокая вандал устойчивость, а также полимерные изоляторы обладают сниженным весом (более чем на 90%) по сравнению со стеклянными и фарфоровыми изоляторами.

В наши дни новые воздушные линии создаются преимущественно с использованием полимерных изоляторов, так как они по многим характеристикам превосходят стеклянные и фарфоровые изоляторы.

Список использованной литературы

1. Никулин, Николай Васильевич. Производство электрокерамических изделий: учебное пособие / Н. В. Никулин, В. В. Кортнев. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М. : Высшая школа, 1976. -- 255 с.

2. Постников, Николай Павлович. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для техникумов / Н. П. Постников, Г. М. Рубашов. -- Л. : Стройиздат, 1980. -- 376 с. : ил. -- Библиогр.: с. 372.

3. Гологорский, Ефим Григорьевич. Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4-500 кВ / Е. Г. Гологорский, А. Н. Кравцов, Б. М. Узелков ; Под ред. Е. Г. Гологорского. -- М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. -- 344 с. : ил. -- Авторы указ. на обороте тит. л. -- Библиогр.: с. 333-334. -- Предметный указатель: с. 335-337. -- ISBN 5-93196-267-0.

4. Кучинский, Георгий Станиславович. Изоляция установок высокого напряжения: учебное пособие / Г. С. Кучинский, В. Е. Кизеветтер, Ю. С. Пинталь. -- М.: Энергоатомиздат, 1987. -- 368 с.

5. Затеев, Владимир Владимирович. Разработка и исследование методов сравнительной оценки стеклянных штыревых изоляторов сельских воздушных линий 10 кВ: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: Спец. 05.14.12 / В. В. Затеев ; Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства; науч. рук.: Е. Г. Мякинин. -- Челябинск, 1983. -- 211 л.: ил. -- Библиогр.: с. 174-191 (183 назв.)

6. ГОСТ 27661-88. Изоляторы линейные подвесные тарельчатые. Типы, параметры и размеры.

7. Электрооборудование России, интернет ресурс: http://www.ros-electro.ru

Приложения

Таблица. Основные характеристики некоторых типов изоляторов

Тип	Hc, мм	D, мм	lут, мм	Uсхр, кВ	Uмкр, кВ	Разрушающая сила, кН
						растяжение	сжатие	изгиб
Стержневые фарфоровые
VKL-60/7	544	120	-	140	100	80	-	2
ИКСУ-27.5	565	195	-	140	110	60	-	5
Штыревые фарфоровые
ШФ-10А	105	140	215	60	34	-	-	14
ШФ-10Г	140	146	265	100	42	-	-	12
Штыревые стеклянные
ШС-10А	110	150	210	60	34	-	-	14
Полимерные ребристые из кремнийорганической резины
НСК-120/27.5	350	115	950	140	100	120	-	-
ФСК-70/0.9	540	150	950	140	100	70	-	4
ОСК-70/0.9	440	150	950	140	100	70	200	5
Стеклопластиковый стержень, покрытый фторопластовой защитной трубкой
НСФт-120/1.2	1514	14	1200	-	215	90	-	-
Тарельчатые фарфоровые
ПФ-70А	146	255	303	70	40	70	-	-
ПФГ-60Б	125	270	375	70	40	60	-	-
Тарельчатые стеклянные
ПС-70Д	146	255	303	-	40	70	-	-

Размещено на Allbest.ru