Высоковольтные изоляторы

Типы оборудования

В работе высоковольтного оборудования очень важна надёжная изоляция между токоведущими частями электроустановок и отдельных аппаратов. Они должны быть также изолированы от земли. Эту роль, а также крепёжную функцию ведущих ток частей, выполняют изоляторы различных типов.

По самой общей классификации, то есть, с точки зрения мест их применения, они делятся на аппаратные, станционные, линейные.

Два первых типа нашли применение на подстанциях, электростанциях, ведущих ток частях электроаппаратов. Они используются здесь как крепления, изолируют шины РУ (распределительные устройства). По функциям и расположению могут быть проходными или опорными.

Подробнее об изоляторах

Проходные изоляторы применяют, чтобы заизолировать идущие сквозь стены сооружений провода. Кроме того, они осуществляют вывод проводников выключателей нагрузки из баков, выключателей. Это высоковольтные фарфоровые изоляторы, имеющие внутри полость, где проходит стержень из металла или группа шин.

Так называемые вводы относят к разновидности проходных средств изоляции, рассчитанных на 110 киловольт и более высокие напряжения. У вводов проводником тока служит труба из меди. Для изготовления внутренней изоляции высоковольтных высокочастотных вводов помимо фарфора используют керамику, бакелит, другую твёрдую органику. Изоляция также может быть жидкой либо бумажно-масляной.

Может организовываться так называемый «конденсаторный ввод». Это когда на проводящий стержень наложены слои особой кабельной бумаги, а посередине проложена тонкими слоями алюминиевая фольга. Такое строение необходимо, чтобы потенциал равномерно распределялся по оси и радиально. Конденсаторный ввод, как правило, герметизируют.

Что касается опорных изоляторов, то они поддерживают шины, контактные узлы распределительных устройств, электроаппаратов. Такие приспособления бывают опорно-штыревыми, а также опорно-стержневыми. У последних конструкция дополнена стержнем из фарфора с выступающими рёбрами. Их называют ещё крыльями, они защищают от дождя.

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.

Требования к изоляторам

Любой изолятор обязан удовлетворять нескольким техническим требованиям. Прежде всего, определённой электрической прочности. Она определяется, как та напряжённость электрического поля, выраженная в киловольтах на метр, при которой изолирующий материал утрачивает диэлектрические свойства.

Прочность механическая тоже важна. Важно оказывать противодействие тем усилиям, что появляются при КЗ в цепи между токоведущими частями оборудования.

Изолятор должен сохранять свои показатели даже при любых погодных условиях, будь то снег, град, дождь. Теплостойкость - тоже важный фактор. Изменение температуры в широких пределах не должно влиять на электрические свойства изолятора. Кроме того, он должен обладать устойчивой к разряду поверхностью.

Электрофизические и механические показатели

К таковым имеет отношение номинал, напряжение пробоя. Последнее определяет минимальное напряжение, вызывающее пробой изолятора. Характеризует свойства изолятора такие показатели, как разрядное и выдерживаемое напряжения. Эти параметры имеют разные значения, если поверхность сухая и если влажная (изолятор под дождём).

Таким образом, бывают сухоразрядное и мокроразрядное значения этого напряжения, когда идёт перекрытие по поверхности с сохранением всех изолирующих качеств.

Немаловажные электрофизическими характеристики - это величины 50-процентных напряжений импульсного разряда обеих полярностей.

Механические показатели – это, прежде всего, наименьшая сила (нагрузка) разрушения, выраженная в ньютонах. Предполагается, что она приложена к шапке изолятора и направлена в перпендикулярном его оси направлении. Имеют значение также габариты и масса.

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.

Классификация по размещению

Наружная установка придаёт соответствующим изолирующим устройствам большую развитость поверхности. Ей соответствует большее напряжение микроразряда, что позволяет изоляторам такого типа установки работать при дожде, в загрязнённом состоянии, столь же надёжно. В этом основное их отличие от изоляторов внутренней установки.

По высоте фарфоровой части можно отличать друг от друга рассчитанные на разные напряжения номинала изоляторы. Градация по величине механических усилий на разрушение выражается в изменениях диаметров.

Бывает, что одна часть изолятора находится на открытом пространстве, в то время как другая расположена в помещении или в масле. Это как раз случай уже описанных ранее проходных изоляторов. Часто такие устройства (например, изоляторы трансформаторов, масляных выключателей) асимметричны. Интересно, что тот участок корпуса из фарфора, который находится на воздухе, обладает более развитыми рёбрами.

Некоторые особенности

Чтобы уйти от дополнительных потерь, связанных с индуцированными токами, колпаки, а также фланцы изоляторов с большим током номинала (более тысячи ампер) делают из некоторых специальных марок чугуна или силумина – материал не должен обладать магнитными свойствами.


Рассчитанные на ток в две тысячи ампер и выше, шинные изоляторы не имеют стержней. У них особые колпаки, которые держат стальные планки на торцах. Через прямоугольные вырезы в них проходит токоведущая шина.