Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Для чего нужны электрические изоляторы

Электрические изоляторы – это диэлектрические детали, используемые на электроустановках и сетях. В предлагаемом материале рассматриваются особенности назначения, основных технических характеристик, классификации, эксплуатации и обслуживания этих элементов.

  1. Назначение
  2. Основные технические характеристики, по которым выбираются изоляторы
  3. Расшифровка
  4. Классификация
  5. По напряжению
  6. По назначению
  7. По материалу
  8. По способу крепления
  9. Прочие принципы классификации
  10. Обслуживание и эксплуатация изоляторов

Назначение

Назначение электрических изоляторов состоит в предотвращении контакта проводников с крепежными деталями при прокладке сетей. Эти компоненты надежно отделяют несущие металлоконструкции от проводов, находящихся под напряжением.

Основные технические характеристики, по которым выбираются изоляторы

Согласно действующим нормативам, подбор электрических изоляторов осуществляется по следующим техническим характеристикам:

  • сухоразрядному напряжению – этот параметр определяет, при каком количестве вольт возможно замыкание изолирующего элемента с несущей конструкцией, при условии сухих поверхностей;
  • мокроразрядному напряжению – аналогичная по значению характеристика, но в ситуации, когда поверхности увлажнены под воздействием дождя (при угле наклона струй до 45 градусов); в данной ситуации сопротивление электротоку сводится к минимуму – от 9,5 до 10,5 кОм см; данная характеристика всегда уступает сухоразрядной;
  • напряжению пробоя – числу вольт, при котором произойдет разряд между полюсами; в зависимости от конструктивного устройства, полюса могут представлять собой стержень и шапку или шину и фланец;
  • механической прочности – способности противостоять изгибу, разрыву или срезу головки; данные показатели определяют, закрепив изолятор и приложив соответствующую нагрузку до полного разрушения материала;
  • термической устойчивости – способности сохранять свойства при попеременном нагреве и охлаждении до определенных температур, затем подают напряжение множественными разрядами;

Из партии произведенных на заводе изоляторов, испытаниям подвергают только 0,5 % продукции. Все изготовленные элементы проверяют подачей перекрывающего напряжения на три минуты, с образованием искровых разрядов.

Расшифровка

Изделия соответствующим образом маркируют. В обозначении буквы и цифры указывают на характеристики и конструктивные особенности изоляторов. Пример расшифровки изолятора типа НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.

Классификация

Надежность работы электрических установок и сетей можно при условии использования изолирующих элементов соответствующей конструкции и характеристик. Предусмотрено несколько принципов, по которым классифицируют изоляторы.

По напряжению

В зависимости от номинальной величины напряжения, изолирующие элементы подразделяют на 14 классов по значению данной характеристики в линиях или электроустановках от 1 до 1 150 кВт.

По назначению

С учетом назначения, изолирующие элементы могут быть:

  • стационарными – предполагают механический крепеж токоведущих стержней и ошиновку для электрических установок; данные изоляторы бывают опорными, выполняя несущую функцию для размещения шин в ячейках, и проходными – если токоведущие линии проходят сквозь стены или другие элементы строительных конструкций;
  • аппаратными(белым цветом на фото) – по назначению сходны со стационарными, но применяются в составе различного оборудования; к примеру, такие детали используют для выпрямительных блоков, силовых приборов, комплексных подстанций и прочих электроустановок;
  • линейными – предусматривают использование в качестве изолирующих элементов наружных высоковольтных линий или для ошиновки распределительных устройств.

Данный вид классификации определяет особенности применения изоляторов.

По материалу

Корпус изолятора может быть выполнен из следующих материалов:

  • фарфора – выдерживает значительные механические нагрузки при сжатии, но не рассчитан на динамическое воздействие; прочность изделия дополнительно повышают, покрывая поверхность снаружи глазурью, чтобы исключить проникновение в поверхностный слой влаги, пыли и грязи;
  • полимеров – применяют конструкции, обладающие упругой деформацией и с монолитной структурой; удельная прочность полимерного материала значительно превышает аналогичные характеристики фарфоровых корпусов; недостаток – разрушение под воздействием ультрафиолетового излучения, поэтому такие изоляторы применяют внутри помещений и установок;
  • стекла – уступают в прочности другим разновидностям, возможны сколы при ударах; но устойчивы к агрессивной среде, легче по весу, проще в уходе и обслуживании, по сравнению с изделиями из фарфора.

Для каждого материала характерны свои плюсы и минусы, что влияет на характер использования.

По способу крепления

В зависимости от способа крепежа, изоляторы бывают:

  • штыревыми(а) – фиксируют на металлическую ось;
  • подвесными(б) – в виде тарельчатых элементов, собранных гирляндой; количество отдельных деталей зависит от необходимого класса напряжения;
  • стержневыми(в) – сплошной стержень, выполняющий опорную функцию или подвешиваемый за крепежный кронштейн.

Каждый из перечисленных видов отличается собственным конструктивным устройством.

Прочие принципы классификации

Также изоляторы, с учетом условий эксплуатации, различают на наружные, используемые на открытом воздухе, и внутренние – устанавливаемые внутри помещений или электроустановок.

Обслуживание и эксплуатация изоляторов

Изоляторы подбирают по конструкции и характеристикам, с учетом условий эксплуатации. В процессе применения, эти элементы воздушных линий или электроустановок осматривают вместе с остальным оборудованием.

Периодичность осмотров устанавливают, в зависимости от особенностей элементов. Проверку проводят не реже одного раза в полгода, если речь идет о наружных линиях электропередач. Изолирующие элементы в установках можно проверять реже, в регламентные сроки освидетельствования агрегатов.

Если линия электропередач проходит через места сильных загрязнений или ответственные участки (промышленные районы, жилые массивы и пр.), периодичность осмотров сокращают до 1 раза в квартал.

В ходе осмотра необходимо убедиться в целостности изоляторов, надежности крепления, очистить детали от пыли и загрязнений. Дефектные элементы заменяют на целые. Ревизию проводят при отключении подачи электроэнергии.

Электрические изоляторы – незаменимые элементы линий электропередач и электрооборудования. Но для их надежной эксплуатации требуется правильный подбор и соблюдение действующих норм при проверке и обслуживании.

Какие бывают электрические изоляторы и для чего они предназначены?

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.

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 заземленную поверхность (например, крышку бака трансформатора) служат проходные изоляторы.

Читайте также:
Схемы и инструкции по кладке вентканала из кирпича

Типы изоляторов по материалам

Для изготовления этих изделий используют довольно банальные, но от этого не менее функциональные и надёжные диэлектрические материалы: стекло, фарфор и полимеры. Последние из-за ряда особенностей композитного материала не используются на воздушных линиях электропередачи свыше 220 кВ.

Итак по материалу изоляторы ВЛ могут быть:

  • Стеклянными;
  • Фарфоровыми;
  • Полимерными.

Изоляторы из стекла

Сразу отметим, что изоляторы из стекла стоят дороже аналогичных изделий из фарфора, но имеют перед ними ряд преимуществ.

Так как стеклянные изоляторы прозрачны и на них легко визуально обнаружить повреждения, в том числе внутренние, изолирующих тарелок. Это позволяет не проводить частых испытаний напряжением и упрощает обслуживание ЛЭП.

Статьи по теме: Внутренние электросети: устройство и правила монтажа

Фарфоровые изоляторы

Традиционные изоляторы не меняющиеся уже много лет. Имея все необходимые характеристики: диэлектрика, абсолютная прочность на изгиб, не горючесть, водонепроницаемость, «равнодушие» к ультрафиолету, они имеют преимущество по цене.

К недостаткам относим повышенную хрупкость, которая усиливает требования по безопасной упаковке и транспортировке.

Полимерные изоляторы

Изоляторы из композитов пока не используются в линиях электропередачи свыше 220 кВ. Это связано со всеми недостатками присущими полимерам.

Они изгибаются при продольных нагрузках;

  • Боятся ультрафиолета;
  • Стареют со временем;
  • От температуры теряют механическую прочность;
  • Скрытые дефекты полимерных изоляторов трудно обнаружить.

Основные характеристики

Ко всем изоляторам, независимо от их назначения, предъявляются общие требования. Они должны обеспечивать достаточный уровень электрической прочности. Этот показатель зависит от значения напряженности электрического поля, при котором изоляционный материал начинает терять свои диэлектрические свойства.

Каждый изолятор должен иметь достаточную механическую прочность, обеспечивающую устойчивость к динамическим воздействиям, возникающим при коротких замыканиях между токоведущими частями. Свойства изоляторов сохраняются неизменными, несмотря на дождь, снегопад и прочие агрессивные воздействия окружающей среды. Теплостойкость изолирующих устройств обеспечивает сохранение их свойств при перепадах температур в определенных пределах. Поверхность изоляторов должна быть устойчивой к действию электрических разрядов.

Основными электрическими характеристиками являются следующие:

  • Номинальное и пробивное напряжения. Пробивным считается минимальное значение напряжения, вызывающее пробой изолятора.
  • Значения разрядных и выдерживаемых напряжений, при которых изолятор сохраняет работоспособность в сухом и мокром состоянии.
  • Импульсные разрядные напряжения с различными полярностями.

Механическими характеристиками изоляторов считаются их вес и размеры, а также минимальное значение номинальной разрушающей нагрузки, измеряемой в ньютонах. Данная нагрузка воздействует на головку изолятора перпендикулярно оси.

Типы изоляторов по назначению

Кроме деления изоляторов по материалу изготовления, есть типы изоляторов по назначению. Это изоляторы:

  • Штыревые;
  • Подвесные;
  • Опорные;
  • Проходные;
  • Стержневые.

Изоляторы штыревые (ИШ)

С помощью штыревых изоляторов неизолированные провода АС и изолированные провода СИП-3 крепят к траверсам опор.

Подвесные изоляторы (ПС, ПСД, ПСВ)

Данные изоляторы подвешивают на опоры ВЛЭП для крепления методом подвеса проводов и кабелей. Чаще изготавливают из закалённого стекла.

Изоляторы опорные (ИО, ИОР, СА, ОНШП)

Данные изоляторы используют в распределительных установках и другом электрооборудовании для закрепления токопроводящих элементов. Работают на участках от 6 до 35 кВ.

Проходные изоляторы (ИП, ИПУ)

При необходимости провести провод или шину через стену, например, на вводе в подстанцию, используют проходные изоляторы.

Конструкция

Конструктивно все электрические изоляторы различаются способами крепления к несущей конструкции и крепления кабеля. Главной задачей этого изделия является предотвращение электрических разрядов, для этого они выполняются в виде тарелок или стержней с ребрами. Эти ребра нужны для того, чтобы разряд развивался под углом к силовым линиям поля. На рисунке ниже вы видите примеры типовых изделий разных форм и конструкций:

Изоляторы для частного дома

Существуют отдельные типы изоляторов используемых в электрике частного дома. Например,

Изоляторы керамические для открытой проводки в стиле «Ретро».

Статьи по теме: Подземный ввод электропитания в деревянный дом

Керамические изоляторы для электрического ввода в дом, монтируются на крюках или траверсах.

Проходные

получили свое название по более узкому предназначению. Данный тип обеспечивает прохождение токоведущих элементов линий электропередачи сквозь различные препятствия, подобные металлическим корпусам трансформаторов, стены КТП, КРУ, с изоляцией их от земли.

ПРОХОДНЫЕ
с токопроводом без токопровода полимерные
ИП-10/630, ИП-10/1000, ИП-10/1600, ИПУ-10/630, ИПУ-10/1000, ИПУ-10/1600, ИПУ-10/2000, ИПУ-10/3150 ПМА 10 1УХЛ 2 ИППУ-35/400, ИППУ-35/630, ИППУ-35/1000, ИППУ-35/1600, ИППУ-10/4000, ИППУ-20/2000, ИППУ-20/3150

Предлагаемые нами изоляторы допущены к применению во всех энергетических системах как продукция, прошедшая аттестацию, согласно требованиям ОАО «ФСК ЕЭС».

Напряжение пробоя ИП

Напряжение пробоя фарфоровых ИП может быть разным в зависимости от толщины слоя фарфора. Несмотря на это, конструкция изоляторов определяется по необходимой механической прочности, расчетным напряжением перекрытия и дополнительным мерам по удалению короны.

При работе проходного изолятора 10 кВ не принимают меры для удаления коронирования. При номинальных напряжениях свыше 35 кВ применяют меры по установке короны возле стержня напротив фланца, как раз в том месте, где наибольшая напряженность в воздухе.

Для того чтобы предотвратить коронирование, изоляторы изготавливают без воздушной полости вокруг металлического прута, установленного внутри изолятора. Во время этого поверхность ИП металлизируется со стержнем. А для того чтобы устранить появление разрядов внизу ИП, поверхность под ним также металлизируется и дополнительно заземляется.

Читайте также:
Траворезка своими руками: описание, чертежи, видео


Смотреть галерею

Проводники

Все проводники располагают электрическими зарядами, которые при влиянии разности в потенциалах движутся в сторону одного из полюсов. Положительные заряды устремлены к отрицательному концу, а отрицательные к положительному. Этот поток – электрический ток.

Ионные вещества и растворы способны проводить электричество, но максимальную проводимость предоставляют металлы. В проводах часто используют медь, так как она обеспечивает отличную проводимость и дешево стоит. Но для высокой проводимости иногда используют позолоченные провода.

У каждого проводника есть предел мощности (объем тока, который может переносить).

Лекция № 13.

Изоляторами называют электротехнические изделия, предназначенные для механического крепления токоведущих элементов электроустановки и изолирования их друг относительно друга и относительно земли. то есть для предотвращения протекания электрического тока между ними.

По расположению токоведущей части различают опорные, проходные и линейные изоляторы, назначение которых определяются соответственно их названиям.

По конструктивному исполнению линейные изоляторы делятся на тарельчатые (изоляционная часть в форме тарелки), стержневые (изоляционная часть в виде стержня или цилиндра) и штыревые (изолятор имеет металлический штырь, несущий основную механическую нагрузку).

Конструкции подвесных тарельчатых изоляторов: а

– из закаленного стекла с конусной заделкой деталей;
б
– из фарфора с «арочной» заделкой деталей;
1
– стержень;
2
– изоляционная деталь;
3
– шапка;
4
– цементная заделка; 5 – замок;
6
– герметик.

Линейные изоляторы тарельчатого типа используются для подвески проводов контактной сети, на воздушных ЛЭП 35 кВ и выше, линий автоблокировки и высоковольтных питающих линии ДПР. Требуемый уровень выдерживаемых напряжений достигается соединением необходимого числа изоляторов в гирлянду. Изоляторы гирлянды благодаря шарнирному соединению работают только на растяжение. Однако изоляторы сконструированы так, что внешнее растягивающее усилие создает в изоляционном материале в основном напряжения сжатия. Конструкция изолятора представлена на рисунке 1.

Штыревые изоляторы (Рисунок 2) применяют для наружных установок в тех случаях, когда требуется высокая механическая прочность. В установках напряжением 110 кВ и выше используются колонки, состоящие из нескольких, установленных друг на друга опорно-штыревых изоляторов на напряжение 35 кВ. В обозначение изоляторов введена буква Ш (штыревой).Штыревые линейные изоляторы применяются на напряжения 6-10 кВ. Обозначение ШФ6 означает: штыревой фарфоровый на 6 кВ. Буква С в обозначении (ШС) указывает на то, что изолятор стеклянный.

Линейные штыревые изоляторы: а

– фарфоровый ШФ-10Г;
б
– стеклянный НС 18А

Стержневые изоляторы (Рисунок 3) наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Ребра служат для увеличения длины пути тока утечки с целью повышения разрядных напряжений изоляторов под дождем и в условиях увлажненных загрязнений. Обозначение, например, ОСН-35-2000 расшифровывается следующим образом: опорный, наружной установки, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 Н.

Проходные изоляторы применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены, потолки и другие элементы конструкций РУ и аппаратов. 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 ПНШ-35/3000-2000 означает: проходной, наружной установки, шинный на напряжение 35 кВ и номинальный ток 3 кА с механической прочностью 20 кН.

Опорный изолятор предназначен для крепления токоведущих частей в электрических аппаратах, распределительных устройствах электрических станций и подстанций, комплектных распределительных устройствах. По конструкции представляет собой деталь из изоляционного материала цилиндрической или конической формы, внутрь которой заделана металлическая арматура с резьбовыми отверстиями для крепления шин и монтажа изолятора. Для повышения рабочего (разрядного) напряжения изолятора на его боковой поверхности предусматриваются рёбра, увеличивающие длину пути поверхностного тока утечки.

Изолятор состоит из электроизоляционного материала, металлической арматуры и связующего материала. Электроизоляционные материалы из которых изготавливаются изоляторы должны иметь высокую электрическую прочность, высокую механическую прочность и хорошо противостоять неблагоприятным атмосферным условиям.

При эксплуатации изоляторы подвержены различным воздействиям: механическим нагрузкам (за счёт собственного веса изоляторов гирлянды, подвешенных проводов, гололёда, ветра, снега, перепада температур, и динамических нагрузок); электрическим воздействиям: электрического рабочего напряжения и перенапряжений (особенно в грозовой период); загрязнениямспецифического состава. Вблизи полотна железнодорожного пути воздух загрязняется пылью, переносимой с полотна, частицами сыпучих грузов, уносимых с открытого подвижного состава при движении поезда, пылью, образуемой в результате износа деталей подвижного состава и пути, песком, применяемым для увеличения коэффициента сцепления колёс с рельсами. Загрязнению изоляторов способствует увлажнение их туманом, мокрым снегом, моросящим дождём, особенно при направлении ветра с моря.

Надёжную работу систем электроснабжения обеспечивают изоляторы из фарфора и стекла. В последнее время в качестве материала для изоляторов начали использовать различные полимерные материалы.

Учитывая, что при эксплуатации изоляторы подвержены многочисленным неблагоприятным воздействиям, к ним предъявляют очень жёсткие требования по механической и электрической прочности к атмосферным воздействиям. Изоляторы должны обладать стойкостью к термоударам, а также гладкой поверхностью без трещин, сколов, инородных включений.

Удовлетворить этим требованиям, а следовательно, обеспечить надёжность работы электроустановки можно только при строго регламентированном технологическом процессе производства изоляторов.

Проект «Создание реостата»

Реостат – небольшое устройство, регулирующее напряжение поворотом ручки.

Что нам понадобится:

  • лампочка для фонарика и патрон к ней;
  • две батарейки D;
  • отрезки провода около 40 см и около 5 см;
  • длинная пружина;
  • кусачки.

Ход эксперимента:

  1. Соедините батарейки таким образом, чтобы плюс одной контактировал с минусом другой.
  2. Разрежьте длинный провод пополам и присоедините фрагменты к концам соединенных батареек.
  3. Соедините свободный конец одного провода с контактом патрона. Соедините свободный конец второго провода с концом пружины.
  4. Соедините маленький провод с другим контактом патрона.
  5. Замкните цепь и обратите внимание на то, как ярко светится лампочка. Если лампочка засветилась, значит по проводам пошло электричество!
  6. Теперь медленно ведите концом короткого провода по пружине. Что происходит?
Читайте также:
Стандартные размеры базальтового утеплителя

Вывод:

Чем дальше вы ведете по пружине, тем менее ярко будет светить лампочка. Чем длиннее тот участок пружины, который электричеству приходится преодолевать, тем выше сопротивление. Устройство, которое у вас получилось, называется реостат. Оно позволяет изменять поток электричества, проходящий через него.

Классификация изоляторов

Техника высоких напряжений

Коллоквиум I

Изоляция ЛЭП и РУ высокого напряжения

1. Классификация изоляторов.

2. Материалы, используемые для изготовления изоляционных конструкций.

3. Общие требования к конструкциям изоляторов и принципы их выполнения.

4. Конструкции аппаратных изоляторов.

5. Конструкции линейных изоляторов.

6. Изоляция силовых трансформаторов.

7. Изоляция конденсаторов.

8. Изоляция вращающихся машин.

9. Характеристики линейных и станционно-аппаратных изоляторов.

10.Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов.

11.Выбор изоляторов для ЛЭП и РУ.

12.Особенности работы изоляции на деревянных опорах.

13.Изоляционные расстояния в РУ. Выбор изоляции по нормативным документам.

14.Изоляционные расстояния на ЛЭП.

15.Эксплуатационный контроль линейной и подстанционной изоляции.

Классификация изоляторов

По условиям эксплуатации изоляторы подразделяются на конструкции для работы в помещении (для внутренней установки) и для работы на открытом воздухе (для наружной установки). Изоляторы изготавливаются для районов умеренного (У), холодного (Х) и тропического (Т) климата.

Категории размещения изоляторов для работы в помещении — 2, 3, а для работы на открытом воздухе — 1. В зависимости от районов с различной степенью загрязненности последние выпускаются с нормальной (категория А), усиленной (Б) и особо усиленной (В) внешней изоляцией, различающейся длинами пути утечки при прочих равных условиях. По своему назначению изоляторы подразделяются на опорные, проходные и линейные с нормируемым соответствующим стандартом электрической и механической нагрузками. Каждый тип изолятора имеет разновидности, которые различаются по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и условиям эксплуатации. Для каждого класса напряжения однотипные изоляторы изготавливаются на различные механические нагрузки. Классификация изоляторов приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Классификация изоляторов

По назначению По конструктивному исполнению
Для работы в помещении для работы на открытом воздухе
Опорные С гладкой поверхностью С ребристой поверхностью Штыревые Стержневые
Проходные 1. С токоведущими шинами 2. Без токопроводов Для наружно-внутренней установки с нормальной и усиленной изоляцией
Высоковольтные вводы Герметичного исполнения Негерметичного исполнения
Линейные 1. Штыревые Тарелочные Стержневые

Рисунок 1.1 – Стержневой опорный изолятор типа ОФ-10 для закрытых РУ

Опорно-стержневые изоляторы применяются в ЗРУ и ОРУ для крепления на них токоведущих шин или контактных деталей. Обозначение изоляторов, например, ОФ-35-375: опорный, фарфоровый на 35 кВ, с минимальой разрушающей силой на изгиб 375 даН. Опорно-стержневые изоляторы наружной установки отличаются большим количеством ребер, чем изоляторы внутренней установки. Обозначение, например, ОНС-35-2000: опорный изолятор, наружной установки, стержневой на 35 кВ, с минимальной разрушающей силой 2000 даН.

Рисунок 1.2 – Опорно-стержневой изолятор СТ-110 Рисунок 1.3 – Штыревой опорный изолятор типа ОНШ-35 для открытых РУ

2. Материалы для изготовления изоляторов

Конструкция изолятора, а также его электрические и механические характеристики в значительной мере зависят от применяемых для его изготовления материалов.

Изоляторы состоят из диэлектрика, металлической арматуры, служащей для их механического крепления, и материалов, связывающих арматуру с диэлектриком.

Диэлектрические материалы, из которых изготовляются изоляторы, должны иметь высокую электрическую прочность на пробой, достаточную механическую прочность и хорошо противостоять неблагоприятным атмосферным воздействиям. Всем этим требованиям удовлетворяет электротехнический фарфор, являющийся наиболее распространённым диэлектриком, применяемым для изготовления изоляторов. Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 22 – 28 кВ/мм.

С увеличением толщины фарфора средние пробивные градиенты его уменьшаются. В изоляторах поле неоднородно, поэтому средняя электрическая прочность фарфора в них меньше. На рис. 1.3 приведена средняя электрическая прочность фарфора в неоднородном поле при переменном напряжении в зависимости от толщины образца. При импульсных напряжениях электрическая прочность фарфора на 50 – 70% выше, чем при промышленной частоте.

Механическая прочность фарфора зависит от вида деформации. Очень хорошо фарфор работает на сжатие и значительно хуже на изгиб и, особенно, на растяжение. Временное сопротивление глазурованных стандартных образцов диаметром 2-3 мм при сжатии равно 4500кГ/см а при изгибе и растяжении значительно меньше:700 и 300кГ/см соответственно. Механическая прочность фарфора в изоляторах зависит от конструкции арматуры и способа её соединения с фарфором и всегда уменьшается с увеличением площади сечения фарфора. При сжатии это уменьшение механической прочности меньше, чем при изгибе и растяжении (рис. 1.4). Толщина фарфоровых стенок в изоляторах обычно не превышает 30-40 см. Если такая толщина по электрической и механической прочности оказывается недостаточной, применяются составные конструкции. Только в стержневых изоляторах, где пробой фарфора невозможен, допускается большая толщина фарфора.

В проходных изоляторах из фарфора делаются только наружные покрышки. Для внутренней изоляции этих изоляторов применяются трансформаторное масло, бумага, изоляционные массы, которые предохраняются от атмосферных воздействий фарфоровыми покрышками.

В последнее время для изготовления тарелочных и штыревых изоляторов всё шире применяется стекло.

Стеклянные изоляторы значительно дешевле фарфоровых, вместе с тем по своим электрическим и механическим характеристикам они не уступают последним. Характеристики в значительной мере зависят от химического состава стекла, особенно от содержания в стекле щелочей. Наличие в составе стекла растворимых щелочей повышает гигроскопичность поверхности изоляторов, а следовательно, увеличивает поверхностную проводимость. В результате электрические свойства изоляторов из щелочного (обычного) стекла хуже, чем из мало щелочного стекла или фарфора. Электрическая пробивная прочность щелочного стекла составляет 17,9 кВ/мм, а мало щелочное стекло имеет прочность 48 кВ/мм, т.е. в 2 раза больше, чем фарфор.

Ионный характер электрической проводимости стекла с большим содержанием щелочей приводит к электролизу при работе стекла под напряжением. Вследствие этого изоляторы из щелочного стекла не могут применяться в установках постоянного напряжения. При переменном напряжении электролиз практически отсутствует и старение изоляторов происходит много медленнее.

Читайте также:
Угловые раковины в ванную комнату: общий обзор + инструкция по установке

Механическая прочность отожженных образцов из стекла больше, чем фарфоровых. Внутренние механические напряжения в стекле относительно легко снимаются при отжиге. В фарфоре внутренние напряжения практически всегда остаются, и это снижает его прочность.

Щелочное стекло обладает высоким температурным коэффициентом расширения, поэтому изоляторы из такого стекла под влиянием резких перепадов температуры во время эксплуатации разрушаются. Это ограничивает область применения их внутренними установками, не подверженными резким изменениям температуры.

Изоляторы для наружных установок изготовляются из малощелочного стекла с последующим отжигом. Щелочное стекло может быть использовано только в том случае, если изоляторы подвергаются закалке, которая сообщает им высокую механическую прочность.

При закалке стекло нагревают до высокой температуры (650°С – для щелочного стекла, 780°С – для малощелочного), затем обдувают холодным воздухом. При этом внешние слои изолятора затвердевают, а внутренние при последующем охлаждении продолжают уменьшаться в объёме. Внешние слои стекла получают при этом напряжение сжатия, внутренние – напряжение растяжения. При приложении к такому изолятору растягивающей нагрузки разрушение наступает лишь тогда, когда будут преодолены или скомпенсированы сжимающие усилия во внешних слоях. В результате прочность закалённого изолятора оказывается значительно больше, чем отожженного изолятора.

Закаленные изоляторы из мало щелочного стекла хорошо противостоят динамическим нагрузкам, способны выдерживать удары и падения с большой высоты. Однако такие изоляторы дороже и их применяют в тех случаях, когда требуются весьма высокая механическая прочность и термическая устойчивость.

В таблице 1.2 приведены сравнительные электрические и механические характеристики электротехнического фарфора, отожженного стекла и труб из бакелизированной бумаги.

Таблица 1.2 – Электрические и механические характеристики диэлектрических материалов, применяемых для изготовления изоляторов

Диэлектрик
Характеристики Электротехнический фарфор Стекло Трубы из бакелизированной бумаги
малощелочное щелочное
Пробивная прочность образцов,квдейст/мм 22-28 17,9 10-15
Диэлектрическая проницаемость,e 5,5-7 5,5-10 4-5
tgd при температуре 20 С 2-4% 2-3% 6-7% 6%
Удельное поверхностное сопротивление, при влажности 65%,Ом 3*10 4*10 1,5*10 12 10 10
Удельное объемное сопротивление при 20 0 С,Ом см 10 13 4,5*10 14 4*10 12 10 12
Коэффициент линейного термического расширения 4*10 – 6 5*10 – 6 9,4*10 – 6 _
Временное сопротивление, кГ/см 2
на сжатие
на изгиб 650(закаленные до 2500)
на растяжение

Опорные и проходные изоляторы могут выполняться из бакелизированной бумаги. При высокой температуре бумага покрывается бакелитовым лаком и наматывается в трубы. После намотки изоляторы подвергаются термической обработке, в результате которой бакелит переходит в нерастворимое и не размягчаемое под влиянием тепла состояние. Поверхность изолятора лакируется. Изготовленная таким образом бумажно-бакелитовая изоляция имеет довольно высокие электрические и механические характеристики (таблица 4.2.1).

Арматура изоляторов изготовляется из чугуна (простого или ковкого) или стали, а при больших токах, чтобы избежать чрезмерного ее нагревания из-за перемагничивания, применяется немагнитный чугун или цветные металлы. Конструкция арматуры и способ ее соединения с диэлектриком существенно влияют на механическую прочность изоляторов, так как арматура, передавая внешние усилия на диэлектрик, обусловливает распределение в нем механических напряжений. Соединение арматуры с диэлектриком осуществляется в большинстве случаев с помощью портланд­цемента. Применяется также механическое крепление без цементирующих связок.

Изоляторы для электротехнических установок

Токоведущие части электрических установок и отдельных аппаратов должны быть надежно изолированы одни от других и от земли. Для выполнения этих функций и крепления токоведущих частей используют различные изоляторы , которые подразделяются на станционные , аппаратные и линейные .

Станционные и аппаратные изоляторы применяют для крепления и изоляции шин в распределительных устройствах электрических станций и подстанций или соответственно токоведущих частей аппаратов. Эти изоляторы, в свою очередь, подразделяются на опорные и проходные . Последние устанавливают при проходе шин через стены и перекрытия внутри помещений, а также при выводе их из зданий или применяют для вывода токоведущих частей из корпусов аппаратов.

Линейные изоляторы служат для крепления проводов воздушных электрических линий и шин открытых распределительных устройств.

Конструктивно и по назначению изоляторы подразделяются на штыревые, подвесные, опорные и проходные.

Штыревые изоляторы состоят из одного или двух фарфоровых элементов и армируются на металлических штырях, закрепляемых в траверсах опор. Все штыревые изоляторы обеспечивают жесткое крепление проводов на опорах.

Линейные подвесные изоляторы обеспечивают нежесткую связь проводов с опорами ЛЭП. Тарельчатые подвесные изоляторы соединяются в гирлянды. Кроме тарельчатых, находят применение стержневые линейные изоляторы, позволяющие повысить электрическую прочность благодаря тому, что они не подвержены пробою.

Опорные изоляторы служат для поддержания шин и контактных деталей РУ и электрических аппаратов.

Опорно-штыревые изоляторы состоят из одного, двух или трех фарфоровых элементов, жестко соединенных друг с другом и закрепленных на чугунном штыре. Применяются в качестве изоляционных опор в ОРУ, в связи с чем имеют выступающие крылья для защиты от атмосферных осадков.

Опорно-стержневые изоляторы тоже предназначены для работы в наружных установках. Такой изолятор представляет собой сплошной фарфоровый стержень с выступающими крыльями, на торцевых частях которого закреплены чугунные колпаки для соединения изоляторов в колонки и для крепления их на аппаратах и в РУ.

Проходные изоляторы применяются для вывода проводников ВН из баков трансформаторов, масляных и воздушных выключателей, а также для изоляции проводов, проходящих через стены зданий. Они состоят из фарфорового элемента, через внутреннюю полость которого пропущен токоведущий металлический стержень или группа шин.

Разновидностью проходных изоляторов являются вводы . Токоведущей частью ввода служит медная труба, основная внутренняя изоляция — керамическая, жидкая или бумажно-масляная, из бакелита или других твердых органических материалов.

Изоляторы должны удовлетворять следующим требованиям : обеспечивать достаточную электрическую прочность, определяемую напряженностью электрического поля (кВ/м), при которой материал изолятора теряет свойства диэлектрика, обладать достаточной механической прочностью, дающей возможность противостоять динамическим усилиям, которые возникают между отдельными токоведущими частями при коротком замыкании в цепи, обеспечивать неизменность своих свойств под влиянием окружающей среды (дождь, снег и т. п.), обладать достаточной теплостойкостью, то есть не изменять своих электрических свойств при изменении температуры в определенных пределах, иметь поверхность, устойчивую против воздействия электрических разрядов.

Читайте также:
Советы, как отучить кота царапать мебель и обои

К электрическим характеристикам изоляторов относятся : номинальное и пробивное напряжения (минимальное напряжение, при котором происходит пробой изолятора), разрядные и выдерживаемые напряжения промышленной частоты в сухом состоянии (сухо-разрядное, при котором происходит перекрытие по поверхности изолятора без потери изоляционных качеств) и под дождем (мокро-разрядное, по смоченной поверхности изолятора), импульсные 50 %-ные разрядные напряжения обеих полярностей.

К основным механическим характеристикам изоляторов относятся: минимальная (номинальная) разрушающая нагрузка (в ньютонах), приложенная к головке изолятора в направлении, перпендикулярном оси, а также размеры и масса.

Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях и в распределительных устройствах электрических станций и подстанций. Изготавливаются они из фарфора или закаленного стекла. По конструкции изоляторы разделяют на штыревые и подвесные.

Штыревые изоляторы применяются на воздуш ных линиях напряжением до 1 кВ и на ВЛ 6-35 кВ (35 кВ – редко и только для проводов малых сечений). На номинальное напряжение 6-10 кВ и ниже изоляторы изготавливают одноэлементными, а на 20-35 кВ – двухэлементными.

Подвесной изолятор тарельчатого типа наиболее распространен на воздушных линиях напряжением 35 кВ и выше. Подвесные изоляторы состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части и металлических деталей – шапки и стержня, соединяемых с изолирующей частью посредством цементной связки.

Для воздушных линий в районах с загрязненной атмосферой разработаны конструкции изоляторов грязестойкого исполнения с повышенными разрядными характеристиками и увеличенной длиной пути утечки.

Подвесные изоляторы собирают в гирлянды , которые бывают поддерживающими и натяжными. Первые монтируют на промежуточных опорах, вторые – на анкерных. Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения линии. Например, в поддерживающих гирляндах воздушных линий с металлическими и железобетонными опорами 35 кВ должно быть 3 изолятора, 110 кВ – 6 – 8, 220 кВ – 10 – 14 и т. д..

Штыревые изоляторы крепятся на опорах при помощи крюков или штырей. Если требуется повышенная надежность, то на анкерные опоры устанавливают не один, а два и даже три штыревых изолятора.

Станционные и аппаратные изоляторы , как и линейные, в большинстве случаев изготовляют из фарфора, который наиболее полно отвечает предъявляемым требованиям. Ряд деталей аппаратов, выполняющих функции изоляции, особенно находящихся внутри кожухов и в некоторых случаях залитых изоляционным маслом, изготавливают из бакелита, гетинакса и текстолита.

Для крепления изолятора к основанию и шин или токоведущих частей аппаратов к изолятору используют металлическую арматуру, то есть металлические части, закрепленные на фарфоре. Арматуру закрепляют на фарфоре чаще всего при помощи различного рода цементирующих замазок с коэффициентом объемного теплового ресширения, близким к коэффициенту фарфора. В целях улучшения качества изоляторов их фарфоровый корпус с внешней стороны покрывают глазурью.

В зависимости от рода установки используют изоляторы для внутренней или наружной установки . Изоляторы для наружной установки имеют более развитую поверхность, благодаря которой увеличивается микроразрядное напряжение, что обеспечивает надежную работу под дождем, а также в загрязненном состоянии.

Изоляторы на разные номинальные напряжения отличаются активной высотой фарфора, а на разные разрушающие механические усилия – диаметром.

Опорные изоляторы можно разделить на опорно-стержневые и опорно-штыревые . Опорные-стержневые изоляторы имеют сплошной или полный фарфоровый стержень с выступающими ребрами.

Арматура изоляторов , рассчитанных на значительную механическую нагрузку, состоит из овальных или квадратных фланцев с отверстиями для болтов снизу и металлических головок с нарезными отверстиями для крепления проводника сверху.

Изоляторы, рассчитанные на меньшую механическую нагрузку, не имеют фланцев и головок. У них предусмотрены металлические фасонные вкладыши с резьбовыми отверстиями, укрепленные в углублениях фарфорового стержня. Эти изоляторы благодаря внутренней заделке арматуры имеют меньшие размеры и массу.

Изоляторы для внутренней установки на напряжение до 35 кВ серии ОФ имеют коническое фарфоровое тело с одним или двумя небольшими ребрами. Опорно-стержневые изоляторы для наружной установки серии ОНС отличаются от рассмотренных более развитыми ребрами. Их изготавливают для напряжений 10 – 110 кВ.

Опорно-штыревые изоляторы серии ОНШ предназначены для наружной установки. Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими ребрами (крыльями) для защиты от дождя. Изолятор укрепляют на основании при помощи чугунного штыря с фланцем. Сверху предусмотрен чугунный колпак с нарезными отверстиями для крепления токоведущих частей.

Проходные изоляторы для внутренней установки на напряжение до 35 кВ имеют полый фарфоровый корпус с небольшими ребрами. Для крепления изолятора в перекрытии (стене) на средней его части предусмотрен фланец, а на торцах для крепления проводника – металлические колпаки. Проходные изоляторы с номинальным током до 2000 А снабжены стержнями прямоугольного сечения.

Изоляторы на ток 2000 А и выше, так называемые «шинные» , поставляются без стержней. Эти изоляторы на торцах имеют колпаки специальной конструкции, удерживающие стальные планки с прямоугольными вырезами, через которые пропускается токоведущая шина.

Фланцы и колпаки у изоляторов с большим номинальным током (обычно более 1000 А) изготавливают из немагнитных материалов – чугуна специальных марок, силумина – для избежания дополнительных потерь из-за индуктированных токов.

Проходные изоляторы, одна часть которых работает на открытом воздухе, а другая – в закрытом помещении или в масле, как, например, проходные изоляторы трансформаторов и масляных выключателей , делают несимметричными. Часть фарфорового корпуса, работающая на воздухе, имеет более развитые ребра.

Проходные изоляторы на напряжение 110 кВ и выше, так называемые «вводы», кроме фарфоровой, имеют маслобарьерную или в более новых конструкциях бумажно-масляную изоляцию. В последнем случае на токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги с проводящими прокладками из алюминиевой фольги между ними (конденсаторный ввод). Конденсаторный ввод обеспечивает равномерное распределение потенциала как вдоль оси, так и в радиальном направлении. Эти вводы обычно герметизированы.

Читайте также:
Состав плиточного клея: как развести своими руками, как приготовить пропорции, как сделать на цементной основе, из чего состоит

Типы изоляторов. Основные характеристики

Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов и прочих токоведущих элементов к корпусу электроустановки, консолям опор и прочим конструкциям. Помимо этого 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. Все электрические изоляторы классифицируются по следующимпараметрам:

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.

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.

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.

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 – 60 0 С до + 50 о С 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 щтырю.

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.

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.

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 применются в разъединителях и выключателях нагрузки напряжением.

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 штыревые, тарельчатые, стержневые, орешковые, анкерные. ( НТЦ ЭНЕРГО-РЕСУРС линейные изоляторы не производит ).

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. Изоляторы из стекла стоят дороже аналогичных изделий из фарфора.

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.

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 45 о 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.
Читайте также:
Цветы в ящиках на балконе: английский сад в родной квартире

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 45 о к вертикали.

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).

Термостойкость: стойкость к резким изменениям температуры для изоляторов наружного применения. Для изоляторов внутренней установки как правило задается температурный диапазон эксплуатации.

По теме

Популярные товары

Типы изоляторов и их назначение

Типы изоляторов и их назначение

Современные электросетевые предприятия осуществляют передачу электроэнергии от точек ее производства до потребителей при помощи воздушных линий электропередачи, на которых напряжение достигает 750кВ и больше. Поэтому очень важно, чтобы сами линии электропередачи и прочее оборудование надежно работали. Не последнюю роль в решении данного вопроса играет надежность изоляционных устройств, в том числе и правильный выбор вида изоляторов, которые используются на линиях электропередачи. Конструкция электрического изолятора включает изоляционное тело (диэлектрик) и детали для крепления проводов к изолятору и зависит от механических нагрузок, электрического напряжения сетей, условий их эксплуатации.

Все электрические изоляторы классифицируются по таким принципам:
1. По назначению:

· Опорные. Предназначены для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и распределительных устройствах.

· Проходные. Изделия, с токоведущими шинами либо без них предназначаются для применения в помещениях на подстанциях, а для работы на улице подходят изоляторы с обычной и усиленной изоляцией;

· Линейные для установки на открытом воздухе – штыревые, стержневые, тарельчатые;

· Высоковольтные вводы для эксплуатации на подстанциях – в негерметичном и герметичном виде;

2. По материалу изготовления:

· 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;

· Фарфоровые изоляторы. Изготавливаются из электротехнического фарфора, поверх которого наносится слой глазури. После этого изделия обжигают в печах;

· 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 перепадам, механическим нагрузкам и т.д.

3. По способу крепления на опоре:

· Штыревые изоляторы. Фиксируются на опорах ЛЭП с помощью специальных штырей либо крючков и предназначаются для использования на воздушных линиях до 35 кВ;

· Подвесные изоляторы. Их надо собирать в изолирующие подвески и крепить на опорах ЛЭП с помощью специальной арматуры;

· Линейные изоляторы опорные. Фиксируются на траверсах опор ЛЭП с помощью фланцевого соединения.Изолятор опорный, цена которого у нас наиболее конкурентоспособна, предназначается для крепления токоведущих частей в электроаппаратах, распределительных устройствах электростанций и подстанций.Изоляторы опорные, обладают высоким рабочим напряжением, имеют усиленное оребрение боковой поверхности, которое увеличивает длину пути утечки.

Опорные изоляторы: а — нормального исполнения; б и в — малогабаритные
Если в маркировке отсутствует обозначение типа фланца, это значит, что арматура утоплена в тело изолятора (рис. 1, б). Внутренняя заделка уменьшает высоту изолятора примерно на 40% при той же активной высоте фарфорового корпуса 2. Общий вес изолятора уменьшается при этом примерно в 2 раза за счет уменьшения веса арматуры. В торцевых частях фарфорового корпуса для крепления арматуры выполняются углубления, в которых размещаются ниппели 1 с нарезными отверстиями для крепления токоведущих частей и изолятора на конструкции.
В комплектных распределительных устройствах применяются малогабаритные опорные изоляторы с ребристой поверхностью. На рис. 1, в показан изолятор типа ОФР-20 на напряжение 20 кВ.
Опорно-штыревые изоляторы применяются для наружных установок. Их изготовляют на напряжение 6, 10 и 35 кВ и обозначают ОНШ. Цифры в обозначениях типа изолятора — номинальное напряжение и разрушающая нагрузка. Например, ОНШ-35-1000 — опорный, наружной установки, штыревой, номинальное напряжение 35 кВ, разрушающая нагрузка 1000 даН. Этот изолятор приведен на рисунке 4.2, а Он состоит из двух фарфоровых элементов 1 и 2, входящих друг в друга. Нижний элемент крепится к чугунному штырю 4 с фланцем цементной замазкой 5. Фланец имеет отверстия для крепления изолятора к заземленной конструкции. Колпачок 3 надевают на верхний элемент изолятора. В нем имеются отверстия с резьбой для крепления токоведущих частей. Колпачок и фарфоровые элементы крепят между собой цементной замазкой.
Рис. 2. Опорные изоляторы для наружных установок:
а — опорно-штыревой; б — опорно-стержневой

б)
Наличие пазух с нижней стороны фарфоровых элементов увеличивает поверхность и общую электрическую прочность изолятора.
Опорно-стержневые изоляторы выполняются из сплошного ребристого фарфора 1 (рис. 2, б), по торцам которого закрепляют чугунные фланцы 2 и 3 для крепления токоведущих частей к изолятору и изолятора к опорной конструкции. Изоляторы изготовляются на 10, 35 и 110 кВ, маркируются аналогично опорно-штыревым. Например, ОНС-10-1000 — опорный, наружной установки, стержневой, номинальное напряжение 10 кВ, разрушающая нагрузка 1000 даН. В электроустановках применяют также изоляторы типов ИОС (изолятор опорно-стержневой) и КО (колонковый опорный), которые широко используют в аппаратах.
Проходные изоляторы выпускаются для внутренней и наружной установки. Они необходимы при прокладке шин через стены, перекрытия и перегородки между отсеками электроустановки. На рисунке 3 показан проходной изолятор типа ИП-10/400-750У1 на напряжение 10 кВ и ток 400 А, с разрушающей нагрузкой 750 даН, для районов с умеренным климатом, для наружной установки. Изолятор состоит из полых фарфоровых втулок 2 и 4, внутри которых проходит токоведущий стержень с контактными выводами 1,5, имеющими отверстия для присоединения к ним.
Фланец 3 предназначен для крепления изолятора к проходной плите в проеме стены. Фарфоровая втулка 4 предназначена для работы снаружи и имеет более ребристую поверхность, чем втулка 2, которая работает внутри помещения.
Маслонаполненные вводы являются по назначению проходными изоляторами (рис. 4, б) на напряжение 110 кВ и выше. Высокая напряженность в изоляционном промежутке между токоведущим стержнем и фарфоровыми втулками изолятора вынуждает заполнять его маслом. На токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги с проводящими прокладками между ними. Размеры слоев бумаги и прокладок выбираются такими, чтобы обеспечить равномерное распределение потенциалов как в радиальном, так и в продольном направлении ввода. Фарфоровые втулки (покрышки) защищают внутреннюю изоляцию от атмосферного воздействия, в первую очередь от атмосферной влаги и служат одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. Нижняя часть ввода, расположенная в баке аппарата, заполненном маслом, выполняется укороченной. Это объясняется более высоким разрядным напряжением по поверхности фарфора в масле сравнительно с разрядным напряжением в воздухе.
Маслонаполненные вводы обычно герметизированы. Для компенсации температурных изменений в объеме масла предусмотрены компенсаторы давления, встроенные в верхнюю часть ввода, и измерительные устройства для контроля давления.
По конструкции линейные изоляторы делятся на штыревые и подвесные. Подвесные изоляторы в свою очередь бывают тарельчатые и стержневые.
Подвесные стержневые изоляторы отличаются конструктивно от опорно-стержневых тем, что имеют с торцов две металлические шапки с отверстиями или гнездами для крепления изоляторов к опорным конструкциям и проводов к изоляторам.

Рис. 3. Проходной изолятор
Подвесные тарельчатые изоляторы (рис. 4, а) имеют фарфоровый или стеклянный корпус в виде перевернутой тарелки 4 с ребристой нижней поверхностью для увеличения разрядного напряжения под дождем. Верхняя поверхность тарелки выполняется гладкой, с небольшим уклоном для стекания воды. В изолирующую часть подвесная гирлянда изоляторов армированы металлический пестик 5 или серьга с помощью специального сплава 2.

Рис. 4. Подвесные изоляторы:
а — конструкция изолятора; б — натяжная гирлянда изоляторов.
Сверху фарфоровую головку охватывает шапка (колпак) 1 из ковкого чугуна с гнездом для введения в него пестика другого изолятора или ушка для крепления изолятора к опоре. Крепится шапка к фарфору цементирующей мастикой 3. Внутренней и наружной поверхности фарфоровой головки придана такая форма, чтобы при тяжении провода фарфор испытывал сжатие, при котором его прочность выше, чем при растяжении. Это обеспечивает высокую механическую прочность тарельчатых изоляторов.
В обозначение изолятора входят буквы и цифры, обозначающие конструкцию, материал, разрушающую нагрузку на растяжение, исполнение, например, ПФ-70-А (ПС-70-А): подвесной, фарфоровый (стеклянный), разрушающая нагрузка 70 кН, исполнение А (нормальное).
Тарельчатые изоляторы при напряжении 35 кВ и выше комплектуются в натяжные (рис. 4, б) и подвесные (рис. 4, в) гирлянды. При этом пестик одного изолятора входит в гнездо шапки следующего и запирается там специальным замком. Количество изоляторов в гирлянде зависит от их типа, рабочего напряжения и условий работы и принимается: 35 кВ — 3-А, 110 кВ — 7-8; 220 кВ – 13- 14. Для электроустановок, подверженных усиленному загрязнению, число изоляторов в гирлянде увеличивают на 1-2; при значительном загрязнении атмосферы гирлянды составляют из изоляторов специальной конструкции с более развитой поверхностью. Изолятор 2 (рис. 4, б и в) снабжают пестиком с серьгой 1 для крепления к конструкции. К серьге 4 последнего изолятора 3 гирлянды через седло 5 или натяжной зажим 5 крепят провод 6. В открытых распределительных устройствах, как правило, применяют натяжные гирлянды.

Читайте также:
Царапины на акриловой ванне: как убрать царапины

12.Выбор высоковольтных аппаратов…в телефоне. 13.Устройство реле РТ-40…в телефоне. 14.Разрядники (устройство, назначение, типы). Под понятием “разрядники” объединяется группа безнакальных газоразрядных приборов, работающих в режиме искрового разряда. В этих приборах возможно также существование других видов разряда. По принципу действия разрядники делятся на 2 основных класса: неуправляемые – разрядники самостоятельного разряда; управляемые – разрядники, имеющие один или несколько специальных электродов, предназначенных для управления моментом зажигания. Защитные и коммутационные газонаполненные разрядники представляют собой металлокерамические приборы искрового и дугового разряда. Применение специальных катодных материалов обеспечивает коммутацию импульсных токов до 200 кА с напряжением поддержания разряда в десятки вольт. Разрядники применяются для защиты аппаратурыи линий связи от перенапряжений и для коммутации различных цепей в электро- и радиоаппаратуре. В зависимости от назначения разрядники делятся на несколько групп: защитные, коммутационные, антенные переключатели и др. От назначения зависят и требования, которые предъявляются к отдельным параметрам этих приборов… далее в телефоне. 16.Порядок выбора сечений внутренней проводки…в телефоне. 17.Падение и потеря напряжения в цепи переменного тока при задании нагрузок токами…в телефоне. 18.Типы и конструкции опор ВЛ 0,38кВ. Опоры 0,38кВ При сооружении линий электропередач напряжением до 1кВ могут применяться железобетонные, деревянные, деревянные с железобетонными пристройками и металлические опоры. Для сооружения линий следует применять следующие типы опор: – Промежуточные опоры, которые устанавливаются на прямых участках трассы воздушной линии (ВЛ). Они предназначены для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. – Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ. При нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролетов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол 180°. При небольших углах поворота (15°-30°), где нагрузки не велики, то применяют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жесткую конструкцию и анкерное крепление проводов. – Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. – Концевые опоры – разновидность анкерных и устанавливаются в конце или в начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов. – Ответвительные опоры – опоры, на которых осуществляется ответвление от линии. – Перекрестные опоры – опоры, на которых осуществляется пересечение линий двух направлений. Ответвительные и перекрестные опоры могут быть всех указанных выше типов. Опоры маркируются буквами, которые обозначают : П – промежуточная; К – концевая; УА – угловая анкерная; ПП – переходная промежуточная; ПАО – переходная ответвительная анкерная; УП – угловые промежуточные и т.д. (все маркировки соответствуют типовому проекту 3.407.1-136). Далее за буквами следуют цифры, которые обозначают: 1 или3 – опоры одноцепные (до пяти проводов), 2 – опоры для подвески до девяти проводов. У повышенных опор для пересечений добавляется буква П к обозначению опор нормального габарита (табл. 1). Таблица №1. Типы опор.
Назначение опоры Опоры нормального габарита для кол-ва проводов Опоры повышенные для пересечений при кол-ве проводов
2,3,4,5 8,9 2,3,4,5 8,9
Промежуточная П1 П2 ПП1 ПП2
Угловая промежуточная УП1 УП2
Концевая (анкерная) К1 К2,КО2 ПА1,ПК1 ПК2
Угловая анкерная УА1 УА2 ПУА1 ПУА2
Ответвительная анкерная ОА1, ОА3 ОА2 ПОА1, ПОА3
Перекрестная Пк1

После буквенных и цифровых обозначений через дефис указывается количество проводов, подвешиваемых на опору. Например, УА2-7 – угловая анкерная двухцепная опора для подвески семи проводов.

Изменения количества проводов на один, два или три целесообразно выполнять на концевой (анкерной) опоре К1 или ответвительной анкерной опоре ОА3.

Ответвительная анкерная опора ОА1 устанавливается в местах, где необходимо произвести ответвление двух – пяти проводов от основной магистрали ВЛ без изменения количества проводов на магистрали.

Допускаемые углы поворота там, где необходимо, приведены на рисунках схем опор (рис. 1). При больших углах поворота линий с количеством проводов до пяти должна принята схема К1-УА1-К1.

Железобетонные опоры ЛЭП – один из самых востребованных типов опор, их главными преимуществами перед деревянными конструкциями являются устойчивость к агрессивным средам (влаге и химическим компонентам) и более длительный срок эксплуатации (до 50 лет – против 5 лет) даже при низких температурах (минус 60-65 градусов Цельсия). Уступают они деревянным опорам только большим весом и более сложным процессом транспортировки к месту монтажа.

Главное назначение железобетонных опор для линий электропередач – надежное удержание проводов на заданном расстоянии от поверхности (воды, земли). Надежность конструкции опоры обеспечивается использованием металлического каркаса и специального вида бетона (центрифугированного или вибрированного – в зависимости от назначения опоры).

Опоры СВ 110 (стойки вибрированные) – один из наиболее распространенных конструктивных элементов при оборудовании освещения в небольших населенных пунктах (дачные поселки, садово-огородные товарищества, гаражные кооперативы). При производстве стоек используется армированная сталь и вибрированный (особой прочности) бетон: это гарантирует опорам небольшого размера высокую износостойкость и высокую несущую способность.

Стойки СВ 110 – основа для переходных и концевых, промежуточных и угловых промежуточных, ответвительных и угловых опор воздушных линий. Как вариант использования – для установки дополнительного электрооборудования (разъединителей муфт или разрядников).

Опоры СВ 95 (стойки вибрированные, предварительно напряженные) предназначены для оборудования воздушных ЛЭП в зонах с сейсмической активностью (7-9 баллов) с агрессивной (в том числе и газовой) средой воздействия.

Стойки СВ 95 используются в ЛЭП напряжением до 0,38 кВ (расчетная температура – не более -55 0С). Основное применение – в опорах промежуточного и анкерно-углового вида при использовании нескольких проводов в линиях электропередач (как вариант – в проводном вещании или для освещения) в районах с постоянной ветренностью и в 1- 4 особых районах по гололеду (при переменном оттаивании и замораживании).

Свайный или ленточный фундамент: достоинства и недостатки

  • Свайный фундамент
  • Достоинства и недостатки свайного типа фундамента
  • Технология свайного фундамента
  • Ленточный фундамент
  • Достоинства и недостатки ленточного фундамента

Долговечность и надежность строения зависит изначально от верного выбора технологии строительства фундаментального основания. Часто выбор останавливается на двух более подходящих типах конструкций: свайном и ленточном. Тогда остается решить, какой подходит больше, свайный или ленточный фундамент. Выбор конструкции и основных материалов, с использованием которых будет она построена, зависит от особенностей строения и природных условий.

Свайный фундамент

Свайный фундамент дома

Использование свайного фундамента известно давно. 1838 г стал годом изобретения винтовых свай, а позже стали выпускать набивные бетонные. Их чаще всего использовали при строительстве сооружений на воде, но такой вид основания зданий получил популярность при строительстве в регионах вечной мерзлоты. Сваи выпускаются в заводских условиях из различных материалов, чаще всего это толстолистовая сталь. В настоящее время такое основание применимо для жилищного и дачного строительства. Прежде чем выбрать данный вид основания, нужно до конца разобраться, что такое свайный фундамент.

В основе конструкции лежит применение свай, которые объединяются между собой ростверком. Сваи забиваются в грунт наклонным или вертикальным образом, отличаются большой длиной и для их производства применяют самые различные материалы. Один из концов свай является заостренным, что способствует более легкому ввинчиванию или забиванию в землю. Сваи размещаются в том месте, где предполагается наибольшая нагрузка, поэтому обязательно будут приходиться на места стыков несущих стен.

Они могут располагать кустовым (несколько свай) и одиночным способом. Ростверк – не что иное, как плита из бетона, которую грузят наверх свай. Его основная задача – передача нагрузки строения на сваи. Востребованность такого основания объясняется отличными характеристиками конструкции. Применение свайного фундамента возможно для строительства щитовых, каркасных, деревянных строений. Также его могут выбирать для возведения заборов и небольших построек, например веранд.

Необходимость применения данного фундамента обусловлена не очень подходящим грунтом для строительства здания. Чаще всего данный тип основания выбирается из-за слабых грунтов, находящихся в верхней зоне, на которой было решено возвести сооружение. Благодаря сваям нагрузка от возведенного сооружения будет приходиться на плотные слои, которые находятся на глубине.

Достоинства и недостатки свайного типа фундамента

Основные преимущества свайного фундамента:

  • возможность применения при нестабильном грунте;
  • надежность строения, возведенного на склоне;
  • проведение монтажа в любые условия погоды;
  • осадка строения сведена к минимуму;
  • относительно низкая цена возведения;
  • большая надежность при правильном расчете и возведении.

Основные недостатки свайного фундамента:

  • Для возведения данной конструкции понадобиться специальная техника;
  • такую конструкцию не рекомендуют применять при горизонтально-подвижном грунте;
  • осложнения при возведении цокольного этажа или гаража под землей;
  • невозможность вычисления повреждения сваи;
  • необходимость применения тяжелой техники.

Сваи при строительстве

Технология свайного фундамента

Существует множество технологий возведения свайного основания. На выбор влияет материал выполнения сваи. Он влияет на основную нагрузку, которую будет способна выдержать свая. Монтаж свай производится различными способами: путем ввинчивания, вдавливания, забивания, вибропогружения.

После установки скважин производится опалубка, при этом применяются рубероид, который фиксируют проволокой и укладывают в несколько слоев. Для усиления свай может быть установлен каркас из арматуры. После заливки бетона производится уплотнение с использованием вибротехники.

Чаще всего для малоэтажных строений используются трубобетонные сваи: сначала производится монтаж стальной трубы, в которую потом заливают бетон. Для забивки свай используется пневмоударная техника. Метод применим также для усиления существующих конструкций.

Ленточный фундамент

Такая конструкция очень распространена в строительстве частного сектора, поскольку не требует больших знаний, главное правильно разобраться с тем, что такое ленточный фундамент и в чем его особенности.

В основе сооружения лежит железобетонная полоса по всему периметру будущего строения. Она должна проходить под всеми стенами строения для плавного распределения нагрузки, защищая здание от вспучивания почвы или перекоса стен. Стоит остановиться на возведении конструкции данного вида, если:

Разрез дома при ленточном фундаменте

  1. участок состоит из неравномерного грунта;
  2. есть вероятность, что грунт будет оседать в некоторых участках;
  3. в конструкции сооружения будут применены тяжелые перекрытия;
  4. стены строения имеют плотность в диапазоне 1000 – 1300 кг/куб. м;
  5. планируется использовать стены конструкции в качестве подвального помещения.

Ленточный тип конструкции может быть двух разновидностей;

  • Монолитный (строится по всей площадке, представляет собой каркас, который заливается бетоном).
  • Сборный (все основные элементы заливаются изначально, после чего монтируются). Надежность данного основания ниже, чем монолитного на 30%.

Применение ленточного фундамента возможно для строений с различными нагрузками, поэтому различается глубина монтирования основания. Если планируется построить небольшие кирпичные строения, каркасные или деревянные здания, при этом почва является слабопучинистой, то решается применить мелкозаглубленный фундамент. При пучинистом грунте и для домов, которые имеют тяжелые элементы, применяется глубоко-заглубленный фундамент, тогда он становится и стенами для подвального помещения. Рассчитывается глубина возведения основания с учетом границы промерзания грунта, его располагают на 0,2-0,3 м ниже данной отметки. Работы по возведению проходят в теплые поры года.

Схема ленточного фундамента

При выборе особенностей сечения основания важна нагрузка строения, толщина стен будущего здания, наличие грунтовых вод, особенность грунта и граница, где начинается промерзание почвы. Для увеличения нагрузки, которую сможет выдержать основание, может применяться армирование. Верхняя часть может применяться как цоколь, тогда производится отмостка. Основание не подойдет для водонасыщенного или пучинистого грунта, также он не походит для органического грунта.

Достоинства и недостатки ленточного фундамента

Такое основание многими причисляется к одним из самых надежных типов конструкции. Известны следующие преимущества ленточного фундамента:

  • возможность постройки дома, имеющего утяжеленные перекрытия и стены;
  • простота возведения и отсутствие необходимости применения тяжелой техники;
  • надежность;
  • возможность возведения при неравномерной плотности грунта;
  • возможно использование стен конструкции в качестве стен подвала.

Недостатки ленточного фундамента:

  • необходимость использования большого количества материалов;
  • необходимость проведения работ по гидроизоляции.

Многие затрудняются с ответом на вопрос, какой фундамент выбрать. Технология возведения основания ленточного типа является более простой, чем свайной, при этом средств на строительство будет потрачено значительно меньше, однако используется больше расходных материалов. Для ленточного основания важно, чтобы все работы проводились в теплых условиях. Часто ленточный тип основания выступает альтернативой других видов конструкций.

Фундамент на сваях часто привлекает своей ценой и простотой монтажа. Также основание позволяет возводить сооружение на слабом грунте или на склонах, а от ленточного типа основания лучше отказаться при подобных условиях. Перед тем как выбрать ленточный или свайный тип конструкции необходимо взвесить всю информацию, касающуюся особенностей строения, особенностей грунта, средств, которые могут быть потрачены на материалы и строительство конструкции. Без разницы, были ли выбран свайный или ленточный фундамент, рекомендуется не экономить на материалах и качестве работ, поскольку от этого зависят особенности эксплуатации строения.

Иногда строители решают создавать комбинированный тип основания, когда ленточный тип фундамента применяется вместе с железобетонными сваями. Его рекомендуют строить при сложном рельефе, а также на наклонной местности

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: