Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
По дисциплине: Электротехнические материалы_______________________
_________________________________________________________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
_________________________________________________________________________
Автор: студент гр. ЭР-98-2 / Страшков М.Ю. /
(подпись)(Ф.И.О.)
ОЦЕНКА:_____________
Дата:__________________
ПРОВЕРИЛ: Анискин Б.Г.
Руководитель проекта: доцент / Анискин Б.Г. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2000 год
Изоляторы представляют собой конструкции, применяемые для обеспечения электрической изоляции и механической связи частей электротехнических устройств, находящихся под разными электрическими потенциалами. Изоляторы состоят из диэлектрика (электрокерамический материал, стекло) и металлической арматуры, с помощью которой осуществляется крепление изоляторов и токоведущих частей в аппаратах, на опорах ВЛ и в других электротехнических устройствах.
Различают изоляторы высокого напряжения, применяемые при номинальных напряжениях, превышающих 660 В, и изоляторы низкого напряжения, применяемые до 660 В включительно.
Изоляторы высокого напряжения выпускаются на напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330 и 500 кВ.
Классификацию изоляторов (табл. 1) проводят согласно их служебному назначению, конструкции электроизоляционного элемента и конструкции металлической арматуры.
Аппаратные изоляторы для внутренней и наружной установок имеют различное внешнее очертание. У первых наружная поверхность электрокерамического элемента гладкая, у вторых—снабжена далеко выступающими ребрами. Они предназначены для защиты части поверхности изолятора от дождя с целью обеспечения требуемых значений разрядного напряжения под дождем.
Наиболее распространенным диэлектриком для изготовления изоляторов является электротехнический фарфор. Некоторые конструкции изоляторов, изготовляют из стеатита — электрокерамического материала с большей механической прочностью и лучшими, чем у фарфора, электрическими характеристиками, но с меньшей стойкостью к теплосменам (наименьшая стойкость к термоударам).
Многие типы тарельчатых и штыревых линейных изоляторов изготавливают из закаленного или отожженного стекла.
таблица 1
Классификация изоляторов
| По наз- начению | По конструкции электро- изоляционного элемента | Конструкция арматуры или внутренней изоляции |
| Линейные | 1. Штыревые 2. Тарельчатые 3. Стержневые | Со штырем С металлической шапкой и стержнем С двумя металлическими шапкаками |
| Аппаратные | 1. Опорные | а) С фланцем и колпаком б) Без фланца и колпака |
| 2. Опорно-штыревые | С металлической шапкой и штырем | |
| 3. Опорно-стержневые | С двумя металлическими фланцами | |
| 4. Проходные | а) С фланцем и двумя колпаками б) С фланцем и двумя центрирующими шайбами | |
| 5. Вводы маслонаполнен- ные | а) Герметичные с бумажно-масляной изоляцией б) Негерметичые с бумажно-масляной изоляцией в) Негерметичные с маслобарьерной изоляцией |
Требования, предъявляемые к изоляторам
Требования, предъявляемые к изоляторам, определяются условиями их эксплуатации.
Изоляторы должны обладать достаточной электрической прочностью не только при рабочем напряжении, но и при воздействии перенапряжения, которым они могут подвергаться на линиях электропередачи или в других установках.
Изоляторы должны обладать достаточной механической прочностью, т. е. не разрушаться как при нормальных нагрузках, так и при электродинамических усилиях возникающих в результате действия токов короткого замыкания.
Изоляторы должны выдерживать без повреждения резкое изменение температуры при перепаде в 45-80 °С (в зависимости от размеров). Линейные изоляторы должны также выдерживать без повреждения трехкратный цикл медленного изменения температуры от -60 до +50 °С.
Изоляторы должны быть стойкими к действию влаги (дождь, снег) и поверхностным электрическим разрядам (отсутствие науглероживания и воспламенения).
Форма изолятора должна быть по возможности такой, чтобы электрическое поле как внутри изолятора, так и на его внешней поверхности было равномерным или приближалось к равномерному.
При температурном расширении или сжатии металлической арматуры и кера- мического или стеклянного диэлектрика в изоляторах не должно быть признаков ме- ханического повреждения или пробоя.
Маслонаполненные фарфоровые вводы представляют собой сложные изоляторы. Они предназначаются для вывода проводов высокого напряжения из баков трансформаторов, высоковольтных выключателей, масляных реакторов или прохода проводов высокого напряжения через стены зданий. Вводы изготав- ливаются на номинальные напряжения от 110 до 500 кВ и токи от 400 до 2000 А. Вводы с масло-барьерной изоляцией имеют латунную или медную трубу, на которой помещается изоляционный сердечник, выполненный из концентрически располо-женных бумажно-бакелитовых цилиндров. На поверхности последних располагаются уравнительные металлические обкладки из алюминиевой фольги. Пространство между концентрически расположенными цилиндрами заполнено трансформаторным маслом (масло-барьерная изоляция). Масло удерживается в пространстве, состоящем из двух фарфоровых покрышек; герметически соединенных через стальную (или из цветного металла) соединительную втулку. На вводах с внутренней бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа в качестве основной изоляции между токоведущей трубой и втулкой служит бумажная обмот- ка, пропитанная маслом, разделенная на тонкие слои (1-2 мм) уравнительными ме- таллическими обкладками из алюминиевой фольги.
Две фарфоровые покрышки (верхняя и нижняя) составляют внешнюю изоляцию ввода и одновременно являются резервуаром для масла, заполняющего ввод. Герметичность вводов достигается применением уплотняющих прокладок из маслоупорной резины и других эластичных материалов. По способу соединения фарфоровых покрышек с металлическими частями различают вводы с фланцевым и с бесфланцевым креплением покрышек. Во вводах с бесфланцевым креплением покрышек уплотнение для деталей ввода достигается при помощи компенсирующих спиральных пружин, помещенных на металлической трубе и затягиваемых с помощью специальных гаек.
Вводы могут быть использованы в наружных открытых установках при температурах от -45 до +40 °С при высоте установок не более 500 м над уровнем моря-для вводов на 500 кВ и 1000 м над уровнем моря—для вводов на 110-300 кВ.
В условных обозначениях вводов буквы означают: БМ — бумажно-масляная внутренняя изоляция; МБ — маслобарьерная внутренняя изоляция; Т — для трансформаторов и реакторов; В — для масляных выключателей; Л — линейный ввод для проведения проводов через стены и перекрытия зданий; У — в усиленном исполнении для работы в условиях повышенного загрязнения; П — с измерительным конденсатором, предназначенным для подключения к вводу приспособления для измерения напряжения (ПИН); Г - герметичный ввод; О - маслоподпорные вводы, имеющие общую масляную систему с трансформатором или реактором, на которых они установлены. Цифры 15, 35 и 45 показывают предельные углы (от 0°) по отношению к вертикали, под которыми могут быть установлены вводы.
В зависимости от конструктивного исполнения различают вводы: а) с масляной системой, имеющей общее масло с трансформаторами и реакторами, на которых они установлены (маслоподпорные вводы); б) с масляной системой, не сообщающейся с маслом трансформаторов и реакторов, на которых они установлены. По отношению к внешней среде различают вводы герметичные и негерметичные. В герметичных вводах их внутренняя изоляция полностью изолирована от внешней среды. В негерметичных вводах их внутренняя изоляция (масло) имеет сообщение с внешней средой через специальный масляный затвор, помещающийся в расширителе для масла.
Проходные изоляторы применяются для вывода проводов высокого напряжения (3—35 кВ) из баков трансформаторов, масляных и воздушных выключателей и изоляции проводов, проходящих через перегородки и стены зданий.
Проходные изоляторы состоят из керамического элемента, через внутреннюю полость которого проходит токоведущий металлический стержень круглого или прямоугольного сечения (шина) или группа шин (в шинных проходных изоляторах). Для крепления проходного изолятора на крышке бака или на стене он снабжен металлическим фланцем. Последний крепится на изоляторе с помощью цементного состава.
Проходные изоляторы могут работать в установках при температурах от -45 до +40 °С при высоте установки не более 1000 м над уровнем моря.
Проходные изоляторы для внутренних и наружных установок имеют внутреннюю воздушную полость, через которую пропущены алюминиевые шины или стержни круглого сечения. Изоляторы, предназначенные для работы при величине тока от 2000 А и выше и рассчитанные на разрушающие механические нагрузки от 20 000 Н и более, поставляются без токоведущих частей. Установка токоведущих частей та- ких проходных изоляторов производится непосредственно на монтажах.