Typer af isolatorer anvendt i transmissions- (overførings-) linjer

Definition af isolatorer

Der findes fem hovedtyper af isolatorer, der anvendes i transmissionslinjer: Pin, Suspension, Strain, Stay og Shackle.

• Pin-isolator

• Suspension-isolator

• Strain-isolator

• Stay-isolator

• Shackle-isolator

Pin-, Suspension- og Strain-isolatorer anvendes i medium til højspannings systemer. Mens Stay- og Shackle-isolatorer primært bruges i lavspændingsapplikationer.

Pin-isolator

Pin-isolatorer var den første type overhedsisolator, der blev udviklet, og de anvendes stadig bredt i strømningsnetværk op til 33 kV. De kan laves i ét, to eller tre dele afhængigt af spændingen.

I et 11 kV-system bruger vi typisk en en-deltype isolator, lavet af et enkelt stykke formet porcelæn eller glas.

Da leckagevejen for en isolator er langs dens overflade, hjælper det at øge den vertikale længde af overfladen med at forlænge leckagevejen. Vi tilføjer én, to eller flere regnskeder eller petticoats på isolatorens legeme for at opnå en lang leckagevej.

Udover det tjener regnskeder eller petticoats på en isolator endnu et formål. Vi designer disse regnskeder eller petticoats således, at under regn bliver den ydre overflade våd, mens den indre overflade forbliver tør og ikke-ledende. Der vil således være afbrydelser i ledningsvejen gennem den fuktige pin-isolatoroverflade.

I højere spændingssystemer – som 33KV og 66KV – bliver det mere svært at producere en en-del porcelænpin-isolator. Jo højere spændingen, jo tykkere skal isolatoren være for at give tilstrækkelig isolation. En meget tyk enkeltstykker porcelænisolator er ikke praktisk at producere.

I dette tilfælde bruger vi en flerdel-pin-isolator, hvor nogle korrekt designede porcelænskalde fastgøres sammen med Portland cement for at danne et komplet isolatorenhed. Vi bruger generelt to-dels pin-isolatorer for 33KV, og tre-dels pin-isolator for 66KV-systemer.

Designovervejelser for elektriske isolatorer

Den levende ledning er fastgjort til toppen af pin-isolatoren, der bærer den levende potentiel. Bunden af isolatoren er fastgjort til støttekonstruktionen ved jordpotentiel. Isolatoren skal kunne klare potentialspændingerne mellem ledningen og jorden. Den korteste afstand mellem ledningen og jorden, omkring isolatorlegemet, hvor elektrisk udladning kan finde sted gennem luften, kaldes for flashoverafstand.

Når isolatoren er våd, bliver den ydre overflade næsten ledende. Derfor mindskes flashoverafstanden for isolatoren. Designet af en elektrisk isolator skal være sådan, at reduktionen af flashoverafstanden er minimal, når isolatoren er våd. Derfor har den øverste petticoat på en pin-isolator et paraplyagtigt design, så den kan beskytte resten af isolatoren mod regn. Den øverste overflade af den øverste petticoat er så lidt skrå som muligt for at opretholde maksimal flashoverspænding under regn.

Regnskeder er lavet på en sådan måde, at de ikke forstyrrer spændingsfordelingen. De er designet således, at deres underoverflade er vinkelret på de elektromagnetiske kraftlinjer.

Post-isolator

Post-isolatorer ligner Pin-isolatorer, men post-isolatorer er mere egnet til højere spændingsapplikationer.

Post-isolatorer har et højere antal petticoats og en større højde sammenlignet med pin-isolatorer. Denne type isolator kan monteres på støttekonstruktionen både vandret og lodret. Isolatoren er lavet af et enkelt stykke porcelæn, og den har klampearrangementer i begge ender for fastgørelse.

De hovedforskelle mellem pin-isolator og post-isolator er:

Suspension-isolator

I højere spændinger, over 33KV, bliver det urimeligt at bruge pin-isolator, da størrelsen og vægten af isolatoren bliver større. Håndtering og udskiftning af større enhedisolatorer er en ret vanskelig opgave. For at overkomme disse problemer blev suspension-isolator udviklet.

I suspension-isolatorer er antallet af isolatorer forbundet i serie for at danne en streng, og linjeledningen bæres af den nederste isolator. Hver isolator i en suspensionstreng kaldes diskisolator på grund af deres diskagtige form.

Fordele ved suspension-isolator

• Hver suspensiondisk er designet til normal spændingsklasse 11KV (højere spændingsklasse 15KV), så ved at bruge forskellige antal disker kan en suspensionstreng gøres egnet til enhver spændingsniveau.

• Hvis en af diskisolatorerne i en suspensionstreng er skadet, kan den let erstattes.

• Mekaniske spændinger på suspension-isolatoren er mindre, da linjen hænger på en fleksibel suspensionstreng.

• Da strømledende ledninger er suspenderede fra støttekonstruktionen ved suspensionstrengen, er højden af ledningens position altid mindre end den totale højde af støttekonstruktionen. Derfor kan ledningerne være sikre mod lyn.

Ulemper ved suspension-isolator

• Suspension-isolatorstrengen er dyrere end pin- og post-type isolatorer.

• Suspensionstrengen kræver en højere støttekonstruktion end for pin- eller post-isolatorer for at opretholde samme jordafstand for strømlederen.

• Amplituden af fri svingning af ledninger er større i suspension-isolatorsystemer, hvilket betyder, at der skal gives mere afstand mellem ledninger.

Strain-isolator

En suspensionstreng, der anvendes til at håndtere betydelige træklaste, kaldes en strain-isolator. Den anvendes, hvor der er en blind ende eller skarp kurve i transmissionslinjen, hvilket kræver, at linjen kan bære en tung træklast. En strain-isolator skal have betydelig mekanisk styrke samt de nødvendige elektriske isolerende egenskaber.

Stay-isolator

For lavspændingslinjer skal stay'er isoleres fra jorden på en højde. Isolatoren, der anvendes i stay-tråden, kaldes stay-isolator og er normalt lavet af porcelæn og er så designet, at hvis isolatoren går i stykker, vil guy-tråden ikke falde ned på jorden.

Shackle-isolator

Shackle-isolator (også kendt som spool-isolator) anvendes normalt i lavspændingsdistributionsnet. Den kan bruges både horisontalt og vertikalt. Brugen af denne type isolator er faldet i de senere år efter en øget anvendelse af underjordiske kabler til distributionsformål.

Den koniske hul i spool-isolatoren fordeler lasten mere jævnt og minimere muligheden for brud, når den er tungt belastet. Ledningen i groffen på shackle-isolatoren fastgøres med hjælp af blød bindingstråd.