Стеклянные изоляторы, типы, разновидности, эксплуатация

Типы по конструкции и назначению

По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:

• штыревые;
• подвесные линейные;
• опорные и проходные.

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!

Материалы по теме:

• Как установить электрический столб на участке
• Монтаж электропроводки в ретро-стиле
• Как изолировать провода
• Арматура для монтажа СИП кабеля

Опубликовано:
21.07.2018
Обновлено: 21.07.2018

Конструкция ИП

Проходные изоляторы ИП должны обладать максимальной механической и электрической прочностью, поэтому материал, из которого они изготавливаются, может быть следующим:

• полимер;
• фарфор;
• закаленное стекло.

Изолятор сконструирован для того, чтобы пробивное напряжение было выше напряжения перекрытия. Наружные изоляторы постоянно находятся под влиянием внешних факторов окружающей среды, поэтому их поверхность ребристая. Это сделано специально для улучшения работы изделия.

Изоляторы по назначению подразделяют на проходные, опорные и подвесные, также существует виды установки для размещения в постройках и сооружениях или для наружной установки.

Проходной ИП-10 чаще всего изготавливают из фарфора. Конструктивное выполнение такого изолятора определяют исходя из номинального напряжения тока и промышленной частоты сети. Само изделие состоит из фарфорового корпуса цилиндрической формы, на осях которого установлены ребра, плотно скрепленные с помощью цементно-песчаного раствора.

Типы изоляторов

Изоляторы играют одну из основных ролей в обеспечении безопасной передачи электроэнергии и минимизации ее потери в процессе передачи

ООО «Альфа Энерго» — ведущий российский разработчик и производитель полимерных опорно-стержневых изоляторов серии ИОСПК.

Изоляторы можно разделить на следующие типы:

По применению:

1. Опорно -стержневой изолятор. Данный тип изолятора используется в качестве опорных поворотных изолирующих элементов, поддерживающих токоведущие шины и «ножи» разъединителей наружной установки, а также в составе шинной опоры.
2. Линейный изолятор. Данный тип изолятора используется на высоковольтных линиях электропередачи и в распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока

По материалу:

1. Фарфоровый изолятор Данный тип изолятора обладает известными недостатками: склонностью к хрупкому растрескиванию и разрушению, относительно низким допускаемым механическим напряжением, неопределенностью прочностных свойств в состоянии «изгиб плюс кручение», проблемами с обеспечением долговременной надежной армировки фланцев-оконцевателей и др. Вместо него, согласно Приказу РАО «ЕЭС России» от 06.05.02 г. №252 «О повышении надежности опорных стержневых изоляторов 110-220 кВ», возможно применение альтернативных полимерных изоляторов.
2. Полимерный изолятор Основными преимуществами полимерного изолятора являются повышенная стойкость внешней полимерной изоляции в условиях загрязненной атмосферы; долговечность и надежность в широком диапазоне воздействия механических нагрузок и изменения температуры; малая масса; значительная экономия средств при монтаже и замене, антивандальность и др.

Тип полимерного изолятора, согласно требованиям ГОСТ, определяется видом конструкции, материалом защитной оболочки, классом напряжения, механической разрушающей силой, максимальной степенью загрязнения, при которой может применяться изолятор, климатическим исполнением и категорией размещения.

Условное обозначение типа изолятора состоит из букв и цифр, которые означают:И

изолятор
О	опорный
С	стержневой
П	полимерный
К	защитная оболочка из кремнийорганической резины
10-110; 8-220 и т.д.	значение механической разрушающей силы на изгиб в кН; тире, класс напряжения, кВ
450, 480 и т.д.	испытательное напряжение грозового импульса, кВ
I-IV	максимальная степень загрязнения (СЗ) по ГОСТ 9920, при которой может применяться изолятор
У, УХЛ	климатическое исполнение по ГОСТ 15150
1	категория размещения по ГОСТ 15150 — для эксплуатации на открытом воздухе

Пример записи условного обозначения изолятора ИОСПК-10-110/450-II-УХЛ1 ТУ 3494-002-52314081-02 (обозначение технических условий):

• минимальная механическая разрушающая сила на изгиб — 10 кН;
• класс напряжения 110 кВ;
• испытательное напряжение грозового импульса — 450 кВ;
• для работы в районах с 2 степенью загрязнения;
• климатическое исполнение УХЛ;
• категория размещения — 1.

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.

Высоковольтные изоляторы

Назначение

Основная и главная задача любого изолятора – предотвращение взаимодействия цепей электрических устройств различных потенциалов, либо заряженных частиц и незаряженных токопроводящих частей. Поэтому наличие надежной изоляции – обязательное условие устойчивого функционирования тех устройств, где сбой в работе вследствие короткого замыкания просто недопустим.

Высоковольтные керамические изоляторы повсеместно используются в таких жизненно важных узлах, как трансформаторные подстанции, линии электропередач, распределительных высоковольтные устройства, а также высокоточные приборы, применяемые в самых различных сферах человеческой деятельности – от авиации и автомобилестроения до медицины и металлургии. Наибольшая потребность в высоковольтной керамике традиционно сохраняется на различных электростанциях и производствах.

Виды изоляторов

До недавнего времени в большинстве случаев применялись исключительно фарфоровые изоляторы. Фарфор является прекрасным диэлектриком, что наряду с высокой прочностью и невосприимчивостью к внешним факторам, делает его незаменимым при сооружении контактных и токоведущих сетей самого различного назначения. Однако современные технологии не стоят на месте, и сегодня наряду с керамическими устройствами повсеместно встречаются и полимерные. Нередки также и комбинированные варианты – керамические трубы в них заполняются полимером, что позволяет им сочетать преимущества обоих решений.

В зависимости от назначения, высоковольтные изоляторы подразделяются на несколько типов:

1. Штыревые

Применяются при монтаже высоковольтных линий воздушной электропередачи с напряжением постоянного или переменного тока от 1 до 6 кВ частотой до 100 Гц, а также линий вещания и связи. Состоят из металлических штырей различной конструкции и фарфоровых изоляционных юбок, называемых телом либо корпусом изолятора.

2. Подвесные

Зачастую, полимерные или фарфоровые модели, не требующие крепления, применяются при монтаже высоковольтных линий с напряжением переменного тока от 6 до 10 кВ.

3. Опорные

Применяются в распределительных устройствах и трансформаторных системах с напряжением переменного или постоянного тока от 6 до 10 кВ. Чаще всего фарфоровые, идентичного строения со штыревыми моделями.

4. Стержневые

Наиболее распространены в системах контактных сетей, а также железнодорожном сообщении. Рассчитаны на напряжение порядка 25 кВ при переменном потенциале, либо 3 кВ при постоянном токе. Состоят из металлического грузонесущего стержня и керамической трубки в качестве изолятора.

5. Такелажные

Применяются при монтаже цепей связи, телефонных линий, антенных установок. Пригодны для установки в системах, где кабель испытывает растяжение. Рассчитаны на напряжение от 100 до 500 В.

Независимо от типа и назначения изолятора, все они, будь то керамические, полимерные либо комбинированные, уже на протяжении многих лет прекрасно зарекомендовали себя и продолжают исправно выполнять свои функции.

Что такое проводники?

Проводники — это вещества, которые позволяют свободным электронам беспрепятственно течь через них, тем самым передавая энергию в виде электричества, когда электроны свободно перемещаются от атома к атому. Простыми словами, проводники позволяют электронам свободно перемещаться от частицы к частице в одном или нескольких направлениях. Если вы посылаете электрически заряженный электрон в проводник, он попадает на свободный электрон, в конечном счете сбивая его, пока он не ударит с других свободных электронов. Это вызывает некоторую цепную реакцию, создающую электрический заряд через материал. Эти вещества могут легко пропускать через них электричество, поскольку их атомная структура позволяет свободным электронам свободно перемещаться из одной частицы в другую с легкостью.

Большинство металлов, таких как медь, алюминий, железо, золото и серебро, являются хорошими проводниками электричества, поскольку электроны могут свободно перемещаться из одного атома в другой. Например, медь является хорошим проводником, потому что он предвидит свободный поток электронов довольно легко. Алюминий, с другой стороны, также является хорошим проводником, но он не так хорош, как медь. Он очень легкий, поэтому в основном используется в силовых распределительных кабелях. Давайте возьмем пример колбы. Когда вы включаете свет, электрический заряд проходит через провод, который заставляет лампу излучать свет. Это ничего, кроме потока электронов между атомами.

Металлы являются наиболее распространенными проводниками электричества. Другие проводники включают полупроводники, электролиты, плазму и неметаллические проводники, такие как проводящие полимеры и графит. Серебро — лучший проводник, чем медь, но в большинстве случаев нецелесообразно использовать из-за его более высокой стоимости. Однако он используется для специализированного и чувствительного оборудования, такого как спутники. Даже воду, смешанную с примесями, такими как соль, можно рассматривать как проводник.

Изоляторы и опции

АО «ПО Элтехника» производит и предлагает КРУ/ КСО-строительным заводам следующую номенклатуру для производства ячеек среднего напряжения:

• Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 10кВ;
• Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостными делителями на напряжение 17,5кВ;
• Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 20кВ;
• Проходные изоляторы на токи 630А и 1250А;
• Блок индикации напряжения и устройство для фазировки;
• Проходные изоляторы для КРУ на токи до 3150А.

Изоляторы из эпоксидного компаунда, изготовленные АО «ПО Элтехника», обладают высокими техническими показателями:

• Механической прочностью при изгибе и кручении;
• Стойкостью к динамическим нагрузкам;
• Электрической прочностью;
• Гидрофобностью;
• Стабильностью габаритно-присоединительных размеров.

Изолятор опорный типа ИО У3

Опорный изолятор ИО У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения.

Изолятор опорный типа ИО-С УЗ

Опорный изолятор ИО­-С У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения. Благодаря емкостному делителю напряжения, встроенному в корпус, устройство позволяет получать сигнал о наличии напряжения на присоединенном токоведущем элементе. Данный сигнал отображается на блоке индикации напряжения.

Блок индикации напряжения

Блок индикации напряжения переменного тока сигнализирует о наличии рабочего напряжения в главных токоведущих цепях электротехнического устройства 6–10 кВ. Блок индикации напряжения применяется совместно с опорными изоляторами типа ИО­С УЗ.

Устройство для фазировки

Устройство предназначено для проверки правильности подключения кабелей по фазам. Устройство подключается к стационарным блокам индикации напряжения. Устройство обеспечивает полную безопасность персонала при проведении фазировки кабелей под рабочим напряжением.

Изолятор проходной типа Т 5-75 УЗ

Проходной изолятор Т 5­-75 У3 с токопроводом предназначен для пропускания электрического тока напряжением до 10 кВ через металлическую перегородку, находящуюся под другим электрическим потенциалом. Изолятор поставляется в комплекте с латунными гайками для крепления токоведущих шин.

Изолятор проходной типа Д 5-75 У3

Проходной изолятор Д 5-­75 У3 предназначен для изоляции токоведущих шин на напряжение до 10 кВ, проходящих через перегородку, имеющую другой электрический потенциал.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1250 УЗ

Проходной изолятор Д 1-­75-­1250 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1250 А, ток термической стойкости 31,5 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М10 и М16.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1600 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75­-1600 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1600 А, ток термической стойкости 40 кА.

Изолятор проходной типа Д 1-75-2000 УЗ

Проходной изолятор Д 1­-75-­2000 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках ьКРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 2000 А, ток термической стойкости 40 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М16 и М20.

Изолятор проходной типа Д 1-75-3150 УЗ

Проходной изолятор Д 1­-75-­3150 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в шкафах КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 3150 А, ток термической стойкости 40 кА.

Конструкция подвесных изоляторов

Изолятор ПФГ-6А

Подвесные изоляторы существуют следующих типов:

• цепочечные,
• тарельчатые (с шапкой и стержнем),
• паучковые,
• «моторные»,
• длинностержневые.

Первыми подвесными изоляторами, пригодными для промышленной эксплуатации, были цепочечные фарфоровые изоляторы Хьюлетта (E. Hewlett)

Они были разработаны одновременно с тарельчатыми изоляторами, но имели важное практическое преимущество: в их конструкции не использовалась цементная связка (посредством которой соединялись детали тарельчатых изоляторов), что повышало их механическую надёжность. Однако, они обладали более сложной системой соединения в гирлянды (петлями крест-накрест, наподобие изоляторов-«орехов») и худшими электрическими характеристиками по сравнению с тарельчатыми изоляторами

Позднее в качестве альтернативы обычным тарельчатым изоляторам с цементной связкой были созданы паучковые, «моторные» и бесцементные изоляторы различных конструкций. Эти типы подвесных изоляторов, как и цепочечные, в настоящее время более не применяются, так как проблема с надёжностью цементной связки была решена, что уничтожило их преимущества. Наиболее распространённым типом подвесных изоляторов в настоящее время являются тарельчатые изоляторы с шапкой и стержнем и цементной связкой.

Тарельчатые подвесные изоляторы состоят из:

• фарфоровой или стеклянной изолирующей детали — «тарелки»,
• шапки из ковкого чугуна,
• стержня в форме пестика.

Шапка и стержень скрепляются с изолирующей деталью портландцементом марки не ниже 500. Конструкция гнезда шапки и головки стержня обеспечивает сферическое шарнирное соединение изоляторов при формировании гирлянд. Число изоляторов в гирлянде обусловлено напряжением ЛЭП, степенью загрязнения атмосферы, типом изоляторов и материалом опор. Для крепления проводов могут применяться изолирующие конструкции из нескольких параллельно подвешенных гирлянд изоляторов.

Подвесные полимерные(композитные) изоляторы состоят из стеклопластикового стержня, полимерной оболочки и оконцевателей.

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

Основные технические характеристики

В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:

• Сухоразрядное напряжение — это  такая величина, при которой произойдет электрический разряд в условиях сухого состояния поверхности. Перекрытие изолятора
• Мокроразрядное напряжение – определяет такую же величину, как и предыдущий параметр, но при условии попадания дождя на поверхность. При этом рассматривается такой вариант, когда направление струй располагается под углом 45°.

Рис. 2. Изолятор под дождем

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.

• Напряжение пробоя – представляет собой такую величину, при которой произойдет пробой между двумя полюсами. В зависимости от конструкции, полюса могут быть представлены стержнем и шапкой либо шиной и фланцем.
• Механическая прочность – проверяется нагрузкой на изгиб, разрыв или срез головки. При этом конструкцию жестко закрепляют и прикладывают к ней усилие, плавно повышаемое до такого уровня высочайшего напряжения в материале, которое приводит к разрушению.
• Термическая устойчивость – испытывается посредством попеременного нагревания и резкого охлаждения. Состоит из двух-трех циклов, в зависимости от материала и конструкции. После чего прикладывается электрический потенциал, создающий множественные разряды.

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.

Это интересно: Испытание кабеля повышенным напряжением — методика, нормы, сроки

Изолятор в Энциклопедическом словаре:

Изолятор — в медицине — см. Бокс.

(от франц. isoler — разобщать) — 1) вещество с очень большимудельным электрическим сопротивлением (диэлектрик)…2) Устройство,предотвращающее образование электрического контакта и во многих случаяхобеспечивающее также механическую связь между частями электрооборудования,находящимися под различными электрическими потенциалами. изготовляют издиэлектриков в виде дисков, цилиндров и т. п…3) В радиотехникеизоляторами называют отрезок короткозамкнутой 2-проводной или коаксиальнойлинии, обладающей на данной частоте большим электрическим сопротивлением.

Обозначения изоляторов

Изолятор ШФ 20Г В обозначение изоляторов входят:

• буквы, которые указывают на их конструкцию: Ш — штыревой, П — подвесной, ОЛ — опорный линейный материал: Ф — фарфор, С — стекло, П — полимер
• назначение: Т — телеграфный, Н — низковольтный, Г — грязестойкий (для подвесных), Д — двухъюбочный (для подвесных), или Дельта (для штыревых), О — ответвительный, Р — для радиотрансляционной сети (проводного радио)
• типоразмер: А, Б, В, Г (для штыревых)

цифры, которые у штыревых изоляторов указывают на номинальное напряжение (10, 20, 35) или диаметр внутренней резьбы (для низковольтных), а у подвесных — на гарантированную механическую прочность в килоньютонах.

• В старых обозначениях у низковольтных изоляторов указывался типоразмер, ТФ-1 — самый большой, ТФ-4 — самый маленький.

В старых обозначениях у подвесных изоляторов (например: П-8.5) цифры обозначают электромеханическую одночасовую нагрузку, буквы обозначают конструктивное исполнение изолятора:

• П и ПЦ — фарфоровый изолятор обычного исполнения (П-2, П-3, П-4.5, ПЦ-4.5, П-7, П-8.5)

НС и НЗ — грязестойкий фарфоровый изолятор для натяжных гирлянд (НС-1, НС-2 и НЗ-6)
ПР — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с развитой боковой поверхностью (ПР-3.5)
ПС — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с увеличенным вылетом ребра (ПС-4.5)