Для чего нужен изолятор
Для чего нужны изоляторы на опорах линий электропередач?
Устройство сети энергоснабжения является сложной и опасной технической задачей. Передача электроэнергии на большие расстояния требует больших финансовых затрат и соблюдения особых мер безопасности.
А Вы знаете, что для уменьшения потерь энергии ток передаётся под очень большим напряжением от 10 до 700 кВ. Такое напряжение требует надёжной изоляции от пробоя.
Для безопасной передачи электроэнергии по проводам применяют изоляторы. Безопасная работа ЛЭП и сохранение жизни и здоровья людей во многом зависит от качества материалов опор, проводов и особенно изоляционных материалов.
Классификация изоляторов
Изоляторы разделяются по нескольким техническим характеристикам:
Промышленность выпускает изоляторы из стекла, фарфора и из полимерного материала. До недавнего времени изоляторы в большинстве случаев устанавливались из фарфора. Однако в последнее время их вытесняют изоляторы из закалённого стекла, которые имеют лучшие технические характеристики и дешевле в производстве.
Изоляторы из закалённого стекла
Важно то, что стеклянные изоляторы не нуждаются в плановых испытаниях под большим напряжением. Любое повреждение тела изолятора можно обнаружить визуально. При этом разрушение одного изолятора в гирлянде не приводит к пробою электроэнергии. Технология производства стеклянных изоляторов полностью автоматизирована.
Если дефект проявляется в механической части и гирлянда обрывается, то требуется немедленный ремонт подвески. Всё это относится и к изоляторам из фарфора, но гораздо трудней увидеть дефект и пробой. Как недостаток применения изоляторов из стекла, отмечается их большой вес и хрупкость.
К преимуществам относится:
Фарфоровые изоляторы
Изоляторы из фарфора не меняют своих химических и физических свойств за весь период эксплуатации. Тук же, как и стеклянные они обладают отличными диэлектрическими свойствами. Они не хуже стеклянных, но дороги в производстве и обслуживании. Недостатками являются большой вес и хрупкость.
Изоляторы из полимерных материалов
Полимерные изоляторы обладают более низкими характеристиками и применяются только в электросетях с напряжением до 220 кВ. Даже при локальных повреждениях тел полимерных изоляторов значительно снижает их диэлектрические характеристики. Полимерные материалы имеют свойство старения, а при больших температурах снижается их механическая прочность.
У любых изоляторов, применяемых на ЛЭП, проявляются свои положительные и отрицательные свойства.
Совет профессионалов, — применяйте изоляторы из стекла. В рейтинге по эксплуатации изоляторов их можно поставить на первое место по эффективности, безопасности и дешевизне в производстве.
Для чего нужны изоляторы на опорах линий электропередач?
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.
Видео
Что обозначают надписи на опорах ВЛ?
Наверняка многие видели надписи на опорах ЛЭП в виде букв и цифр, но не каждый знает, что они означают.
Фото 10. Обозначения на опорах ЛЭП.
Означают они следующее: заглавной буквой обозначается класс напряжения, например Т-35 кВ, С-110 кВ, Д-220 кВ. Цифра после буквы указывает на номер линии, вторая цифра указывает на порядковый номер опоры.
Т- значит 35 кВ. 45- номер линии. 105- порядковый номер опоры. Данный способ определения напряжения ЛЭП по количеству изоляторов в гирлянде не является точным и не дает 100% гарантии. Россия огромная страна, поэтому для разных условий эксплуатации ЛЭП (чистота окружающего воздуха, влажность и т.д.) проектировщики рассчитывали разное количество изоляторов и использовали разные типы опор. Но если к вопросу подходить комплексно и определять напряжение по всем критериям, которые описаны в статье, то можно достаточно точно определить класс напряжения. Если Вы далеки от электроэнергетики, то для 100% определения напряжения ЛЭП Вам все же лучше обратится в местное энергетическое предприятие.
Воздушные линии ЛЭП
Теперь об линейных изоляторах. Они крепят провода воздушных линий. А также изолируют шины ОРУ (открытые распределительные устройства). Различают штыревые, а также подвесные изоляторы. Первые получили название из-за особенностей своего крепления – на штырях из металла, которые закреплены в траверсах опорных элементов. Приспособления прочно удерживают провода на опорах. Такие устройства встречаются на линиях ЛЭП до киловольта. Штыревые изоляторы большего, до 35 киловольт, напряжения выполнены, как двухэлементные.
Нежёсткая связь между проводами и опорами линий электропередач напряжением 35 киловольт и более, обеспечивается подвесными изоляторами. Некоторые из них объединяют в гирлянды (тарелочного типа). Стержневые изоляторы повышают электрическую прочность линий, так как их пробой невозможен. Изолирующая часть подвесных приспособлений выполнена из стекла либо фарфора. Её соединяет с проводящим стержнем и шапкой связка из цемента.
Для линейных изоляторов разработаны специальные конструкции. Они позволяют применять их в линиях ЛЭП в условиях загрязнённости атмосферы. У таких устройств повышенные разрядные показатели, а также увеличена длина пути утечки.
Габариты воздушных линий электропередач
Воздушная линия характеризуется таким показателем, как габарит. Габарит позволяет определить вертикальное расстояние от самой нижней точки провода до земли, водоема, связных коммуникаций, железной дороги, автомобильного шоссе и прочих поверхностей. Этот показатель четко регламентируется правилами устройства электроустановок.
Габариты воздушной линии устанавливаются на определенном допустимом уровне. На них влияет мощность коммуникаций, посещаемость местности людьми. Соответствие представленного показателя существующим нормам позволяет эксплуатировать и обслуживать систему максимально безопасно.
При наибольшей стреле провеса вертикальное расстояние до земли должно составлять минимум 6 м. Если линии электропередач проходят в малонаселенной местности, то этот показатель может быть уменьшен.
В труднодоступных отдаленных районах этот показатель может составлять всего лишь 3,5м. Если линия проходит в местности, где люди не бывают вообще, габариты может составить 1м.
Недопустимо, чтобы воздушная линия проходила над зданиями. Линии протягивают над лесом, посадкой, прочими зелеными насаждениями. Расстояние до крон деревьев должно составлять не менее 1м.
Предназначение изоляторов СИП и основные разновидности
Изоляторы для СИП используются с целью изоляции проводов на линиях 6-20 кВ от металлических конструкций, которые монтированы на опорах. Во время создания ВЛ с использованием СИП зачастую используются следующие изоляторы:
Для СИП лучше всего использовать изоляторы из полимерных материалов типа ЛК 70. Данные изделия могут монтироваться на всей территории России. С одной стороны они оснащены окольцевателем по типу «серьга», а с другой стороны – «гнездо». Они достаточно просты в установке и надежны в эксплуатации.
Из чего изготовлены составные элементы разных изоляторов?
Основным материалом для станционных, а также аппаратных изоляторов стал полностью отвечающий предъявленным выше требованиям фарфор. Для расположенных внутри кожухов, а также залитых изолирующим маслом составных частей изоляторов некоторых типов чаще применяется бакелит, текстолит или гетинакс.
Так называемая «металлическая арматура» представляет собой части из металла, которые закрепляются на фарфоре. Её применяют, чтобы крепить изолятор к основанию, ну и для присоединения ведущих ток частей электроаппаратов и шин к изолятору. Она закрепляется особыми цементирующими смазками, обладающими коэффициентом теплового расширения, схожим с тем, который присущ фарфору. Корпус изолятора покрывает глазурь, что улучшает его электрофизические качества.
Типовая конструкция
Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.
Рис. 3. Изолятор в разрезе
Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.
В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.
Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.
Рис. 4. Конструкция проходного изолятора
Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.
Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.
Классификация
Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.
По назначению
В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:
По материалу исполнения
В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:
По способу крепления на опоре
В зависимости от способа крепления бывают:
Какие бывают изоляторы ВЛ и для чего они предназначены?
Характеристики изоляторов
Электрический изолятор – это изделие, предназначенное для крепления провода, кабеля или шины на несущей конструкции линии электропередач и предотвращения её пробоя на землю. Они бывают разных видов и изготавливаются из диэлектрических материалов – фарфора, стекла и полимеров.
Так как электрическое предназначение изоляторов – обеспечить изоляцию проводника от несущей конструкции, то основными характеристиками являются:
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:
Различие по материалу исполнения
Чтобы рассмотреть классификацию видов и типов изоляторов нужно сначала разобраться, как их различают. Итак, в первую очередь они классифицируются по материалу изготовления:
Фарфоровые можно назвать классикой, такие применялись раньше даже при наружной проводке в домах. Обычно они белого цвета, но могут быть и других цветов. Такие можно увидеть на разных электроустановках. Достоинством является то, что они выдерживают большие нагрузки на сжатие, обладают хорошими диэлектрическими свойствами.
Однако они бьются и ломаются. Отсюда возникает необходимость регулярной проверки их целостности, а часто для этого приходится отключать электроустановку и вытирать с них масло, пыль и другие загрязнения. Также проблемой является их большой вес.
Стеклянные, хоть и боятся ударов, но для контроля их целостности достаточно визуального осмотра, что можно провести и без отключения напряжения. В настоящее время в воздушных линиях электропередач, в качестве подвесных изоляторах они вытесняют керамику, в том числе и потому что меньше весят, а также в производстве дешевле.
Полимерные используются в помещении, на улице редко, в качестве исключения. Можно иногда увидеть опорные изоляторы из полимеров на ВЛ 10 кВ или других напряжений средней величины, но редко, или на неответственных линиях. Это обусловлено тем, что с течением времени и под действием УФ-излучений они стареют, внутренняя структура распадается и ухудшаются их электрические и механические характеристики.
Однако для оборудования, которое доступно для регулярного обслуживания и ремонта они применяются часто. Например, это могут быть опорные изоляторы шин в трансформаторных подстанциях и распределителях.
Типы по конструкции и назначению
По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:
Штыревые относятся к линейным изоляторам. Используются в ЛЭП до 35 кВ. В том числе на линиях 0,4 кВ. Этот тип исполнения цельный, на нем есть канавка для закрепления провода и отверстия для установки на траверсы, крюки, штыри.
Интересно: на ВЛ от 6 до 10 кВ используют одноэлементные изоляторы, а на 20-35 – из двух элементов.
Подвесные используются на высоковольтных воздушных линиях напряжением 35 кВ и больше. Они бывают двух типов поддерживающими (стержневыми) и натяжными.
Натяжные тарельчатые изоляторы работают на растяжение и удерживают линию на опоре, монтируются под углом. Конструктивно они выполнены в виде фарфоровой или стеклянной тарелки. В нижней части обычно выступает стержень с расширяющейся шляпкой. Сверху расположена металлическая крышка с отверстием специальной формы, такой чтобы в ней можно было закрепить нижний стержень. Таким образом происходит унификация и вы можете набрать в гирлянду столько изоляторов, сколько нужно для достижения нужных номинальных напряжений пробоя. Такая гирлянда получается гибкой, она удерживает линии электропередач на опоре.
На промежуточных опорах устанавливают подвесные стержневые изоляторы. Они выполнены в виде опорного стержня, на его концах металлические части для крепления к опоре и проводам. Они устанавливаются вертикально и провод ложится на них – это и есть основное отличие от предыдущих. Также они отличаются тем, что натяжные изоляторы выдерживают больший вес, поэтому могут использоваться на опорах, расположенных дальше друг от друга.
Интересно: на ответственных участках и для повышения надежности монтажа ЛЭП могут использоваться сдвоенные гирлянды натяжных изоляторов.
Опорные и проходные изоляторы уже являются станционными, а не линейными. Этот вид так называется потому что используется внутри электростанций и трансформаторных подстанций. Изготовляются из полимеров или фарфора. Опорные используют для крепления токопроводящих шин к заземленным конструкциям, например, корпусу трансформаторов или внутри вводных и распределительных электрощитов.
Маркировка изоляторов всех разновидностей подобная, обычно она содержит сведения о типе изделия и номинального напряжения линии, например:
Для того чтобы провести кабель или шину через стену используются проходные изоляторы. Эта разновидность изделий с полым телом, в котором расположена токоведущая часть. Для повышения изолирующих свойств может иметь дополнительно масляный барьер или маслобумажную прокладку. Такой тип изоляторов позволяет прокладывать линию до 110 кВ. Бывают и другого типа – без токопровода внутри, просто диэлектрический полый цилиндр с отверстием, который надевается на кабель.
На это мы и заканчиваем нашу статью. Теперь вы знаете, какие бывают изоляторы для воздушных линий электропередач и где применяется каждый вариант исполнения!
Какие бывают электрические изоляторы и для чего они предназначены?
Обязательным условием для передачи электрической энергии является проводниковый материал, необходимый для протекания тока. Но для исключения возможности попадания потенциала на несущие конструкции и другие элементы устанавливаются электрические изоляторы. В современной электротехнике невозможно представить себе работу каких-либо силовых устройств без изоляторов.
Что из себя представляют электрические изоляторы?
Электрические изоляторы представляют собой диэлектрический элемент электроустановки, конструктивно выполняемый из изоляционного материала и армирующих деталей. Диэлектрик предназначен для электрического отделения, а металлические конструкции позволяют зафиксировать как сам изолятор, так и проводники на нем. В качестве диэлектрического материала используется стекло, полимер или керамика.
Назначение
Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов, тралеи 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.
В зависимости от места установки их подразделяют на внутренней и наружной. Также немаловажное значение играет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего будет отличаться его конструктивное исполнение и определенные технические характеристики, определяющие возможность их применения в тех или иных электроустановках [ 1 ].
Основные технические характеристики
В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:
При таком потоке струй под углом 45°, которые обозначены на рисунке 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б, и, как следствие, обеспечивается минимальное сопротивление электрическому току – от 9,5 до 10,5 кОм*см. Этот параметр всегда ниже сухоразрядного.
Проверка технических характеристик.
Следует отметить, что испытательные процедуры не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Электрическим, термическим и механическим воздействиям подвергаются только 0,5% от партии. Обязательной для всех изоляторов является проверка напряжением перекрытия в течении трех минут, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.
У подвесных изоляторов обязательно проверяется механическая характеристика. Для этого в течении минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, которую регламентируют заводские или государственные нормы.
Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также, достаточный уровень надежности. Кроме этого, некоторые модели подвергаются периодической проверке в ходе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний они могут проходить очистку, выбраковку и замену.
Типовая конструкция
Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.
Рис. 3. Изолятор в разрезе
Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.
В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.
Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.
Рис. 4. Конструкция проходного изолятора
Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.
Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.
Обозначения изоляторов
В маркировке каждого изделия содержится информация о его типе, материале и прочих характеристиках. Посмотрите пример маркировки для изолятора НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.
Классификация
Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.
По назначению
В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:
По материалу исполнения
В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:
По способу крепления на опоре
В зависимости от способа крепления бывают:
Видео в дополнение темы
Обзор электрических изоляторов типа «ПС»: