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.
Заметки [ править ]
- SL Kakani (1 января 2005). Теория электроники и приложения . Нью Эйдж Интернэшнл. п. 7. ISBN 978-81-224-1536-0.
- Вейгуд, Адриан (19 июня 2013). Введение в электротехнику . Рутледж . п. 41. ISBN 978-1-135-07113-4.
- Klein, N .; Гафни, Х. (1966). «Максимальная диэлектрическая прочность тонких пленок оксида кремния». IEEE Trans.Электронные устройства
.
13
. - Inuishi, Y .; Пауэрс, Д.А. (1957). «Электрический пробой и проводимость через майларовые пленки». J. Appl.Phys
.
58
(9): 1017–1022. Bibcode : 1957JAP …. 28.1017I . DOI : 10.1063 / 1.1722899 . - Белкин, А .; и другие. (2017). «Восстановление наноконденсаторов из оксида алюминия после высоковольтного пробоя» . Научные отчеты
.
7
(1): 932. Bibcode : 2017NatSR … 7..932B . DOI : 10.1038 / s41598-017-01007-9 . PMC 5430567 . PMID 28428625 . - «Электрические фарфоровые изоляторы» (PDF) . Спецификация продукта
. Универсальные Clay Products, Ltd . Проверено 19 октября 2008 . - Коттон, Х. (1958). Передача и распределение электрической энергии
. Лондон: English Univ. Нажмите.скопировано на странице Insulator Usage, AC Walker Insulator Information page - Holtzhausen, JP «Изоляторы высокого напряжения» (PDF) . IDC Technologies. Архивировано из оригинального (PDF) 14 мая 2014 года . Проверено 17 октября 2008 .
- IEC 60137: 2003. «Изолированные вводы для переменного напряжения свыше 1000 В.» IEC, 2003.
- Diesendorf, W. (1974). Координация изоляции в высоковольтных энергосистемах
. Великобритания: ISBN компании Butterworth & Co. 0-408-70464-0.перепечатано на веб-сайте информации об изоляторах переменного тока ходока, перенапряжения и пробоев - Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Бити (редактор)., Стандартное руководство для инженеров-электриков, 11-е издание
, McGraw-Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X , страницы 14-153, 14-154 - Григсби, Леонард Л. (2001). Справочник по электроэнергетике . США: CRC Press . ISBN 0-8493-8578-4.
- Перейти
↑ Bakshi, M (2007). Передача и распределение электроэнергии . Технические публикации. ISBN 978-81-8431-271-3. - «Изоляторы: Домашняя страница Национальной ассоциации изоляторов» . www.nia.org
. Проверено 12 декабря 2022 . - Бернхард, Франк; Бернхард, Франк Х. (1921). Электромагнитный ежегодник . Паб электротехники. Co. p. 822.
- «Понимание классов изоляции устройств IEC: I, II и III» . Fidus Power
. 6 июля 2022.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
