Arten von Isolatoren, die in Überlandleitungen (Freileitungen) verwendet werden

Definition der Isolatortypen

Es gibt fünf Haupttypen von Isolatoren, die in Übertragungsleitungen verwendet werden: Stift-, Hänge-, Spannungs-, Stütz- und Schraubenisolatoren.

• Stiftisolator

• Hängeisolator

• Spannungsisolator

• Stützisolator

• Schraubenisolator

Stift-, Hänge- und Spannungsisolatoren werden in Mittel- bis Hochspannungssystemen eingesetzt. Stütz- und Schraubenisolatoren hingegen werden hauptsächlich in Niederspannungsanwendungen verwendet.

Stiftisolator

Stiftisolatoren sind der erste Typ von Freileitungsisolatoren, der entwickelt wurde, und werden noch immer in Stromnetzen bis zu 33 kV weit verbreitet eingesetzt. Sie können je nach Spannung aus einem, zwei oder drei Teilen bestehen.

In einem 11-kV-System verwenden wir in der Regel einen einstückigen Isolator, der aus einem einzigen Stück geformtem Porzellan oder Glas hergestellt wird.

Da der Leckpfad eines Isolators entlang seiner Oberfläche verläuft, hilft eine Erhöhung der vertikalen Länge der Oberfläche, den Leckpfad zu verlängern. Wir fügen dem Isolatorkörper eine, zwei oder mehr Regenrinnen oder Röcke hinzu, um einen langen Leckpfad zu erzielen.

Darüber hinaus dienen die Regenrinnen oder Röcke auf einem Isolator einem weiteren Zweck. Wir gestalten diese Regenrinnen oder Röcke so, dass während des Regens die äußere Oberfläche der Regenrinne nass wird, während die innere Oberfläche trocken und nicht leitfähig bleibt. Dadurch wird der Leitungsweg durch den feuchten Stiftisolator unterbrochen.

In höheren Spannungssystemen – wie 33KV und 66KV – wird die Herstellung eines einstückigen Porzellan-Stiftisolators schwieriger. Je höher die Spannung, desto dicker muss der Isolator sein, um ausreichende Isolation zu bieten. Ein sehr dicker einstückiger Porzellanisolator ist nicht praktikabel herzustellen.

In diesem Fall verwenden wir mehrteilige Stiftisolatoren, bei denen einige sorgfältig gestaltete Porzellantrommeln mit Portlandzement zusammengefügt werden, um eine vollständige Isolatoreinheit zu bilden. Wir verwenden in der Regel zweiteilige Stiftisolatoren für 33KV und dreiteilige Stiftisolatoren für 66KV-Systeme.

Konstruktionsbetrachtungen für elektrische Isolatoren

Der lebendige Leiter wird an der Spitze des Stiftisolators befestigt, der das lebendige Potential trägt. Der Boden des Isolators ist an der Tragekonstruktion auf Erdpotential befestigt. Der Isolator muss die potentiellen Spannungen zwischen dem Leiter und der Erde aushalten. Die kürzeste Entfernung zwischen dem Leiter und der Erde, die den Isolatorkörper umgibt, entlang derer ein elektrischer Durchschlag durch die Luft stattfinden kann, wird als Durchschlagsentfernung bezeichnet.

Wenn der Isolator nass ist, wird seine äußere Oberfläche fast leitfähig. Daher verringert sich die Durchschlagsentfernung des Isolators. Das Design eines elektrischen Isolators sollte so sein, dass die Verringerung der Durchschlagsentfernung, wenn der Isolator nass ist, minimal ist. Deshalb hat der oberste Rock eines Stiftisolators ein Schirmdesign, um den Rest des unteren Teils des Isolators vor Regen zu schützen. Die obere Oberfläche des obersten Rocks ist so wenig geneigt wie möglich, um die maximale Durchschlagspannung während des Regens aufrechtzuerhalten.

Die Regenrinnen sind so gestaltet, dass sie die Spannungsverteilung nicht stören. Sie sind so konstruiert, dass ihre Unterseite im rechten Winkel zu den elektromagnetischen Kraftlinien steht.

Postisolator

Postisolatoren sind ähnlich wie Stiftisolatoren, aber Postisolatoren sind besser geeignet für Anwendungen mit höheren Spannungen.

Postisolatoren haben eine größere Anzahl von Röcken und eine höhere Höhe im Vergleich zu Stiftisolatoren. Dieser Isolatortyp kann sowohl horizontal als auch vertikal auf der Tragekonstruktion montiert werden. Der Isolator besteht aus einem Stück Porzellan und hat Befestigungsvorrichtungen an beiden Enden, oben und unten.

Die Hauptunterschiede zwischen Stiftisolator und Postisolator sind:

Hängeisolator

Bei höheren Spannungen, über 33KV, wird es wirtschaftlich ungünstig, Stiftisolatoren zu verwenden, da Größe und Gewicht des Isolators zunehmen. Das Handhaben und Austauschen von größeren einstückigen Isolatoren ist eine ziemlich schwierige Aufgabe. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde der Hängeisolator entwickelt.

Bei Hängeisolatoren werden eine Reihe von Isolatoren in Serie geschaltet, um eine Kette zu bilden, und der Leiter wird vom untersten Isolator getragen. Jeder Isolator einer Hängekette wird als Scheibenisolator bezeichnet, wegen ihrer scheibenförmigen Gestalt.

Vorteile des Hängeisolators

• Jede Hängeplatte ist für eine normale Spannung von 11KV (höhere Spannung 15KV) ausgelegt, sodass durch die Verwendung verschiedener Anzahlen von Platten eine Hängekette für jede Spannungsebene geeignet gemacht werden kann.

• Wenn einer der Scheibenisolatoren in einer Hängekette beschädigt ist, kann er viel einfacher ersetzt werden.

• Die mechanischen Belastungen auf den Hängeisolatoren sind geringer, da die Leitung an einer flexiblen Hängekette hängt.

• Da die stromführenden Leiter durch die Hängekette an der Tragekonstruktion aufgehängt werden, ist die Höhe der Leiterposition immer kleiner als die Gesamthöhe der Tragekonstruktion. Daher können die Leiter vor Blitzschlag sicherer sein.

Nachteile des Hängeisolators

• Eine Hängeisolatorkette ist teurer als Stift- und Postisolatoren.

• Eine Hängekette erfordert eine höhere Tragekonstruktion als Stift- oder Postisolatoren, um den gleichen Bodenabstand des Leiters zu gewährleisten.

• Die Amplitude des freien Schwings der Leiter ist in einem Hängeisolatorsystem größer, daher sollten größere Abstände zwischen den Leitern vorgesehen werden.

Spannungsisolator

Eine Hängekette, die zur Bewältigung von signifikanten Zugbelastungen verwendet wird, wird als Spannungsisolator bezeichnet. Er wird eingesetzt, wo es in der Übertragungsleitung eine tote Enden oder scharfe Ecke gibt, die eine hohe Zugbelastung erfordert. Ein Spannungsisolator muss eine beträchtliche mechanische Stärke sowie die notwendigen elektrischen Isolierungseigenschaften haben.

Stützisolator

Für Niederspannungsleitungen müssen die Stützen in einer bestimmten Höhe von der Erde isoliert werden. Der Isolator, der in der Stützdraht verwendet wird, wird als Stützisolator bezeichnet und ist in der Regel aus Porzellan und so gestaltet, dass im Falle eines Bruchs der Isolator der Stützdraht nicht auf den Boden fällt.

Schraubenisolator

Der Schraubenisolator (auch bekannt als Spulenisolator) wird in der Regel in Niederspannungsverteilungsnetzen verwendet. Er kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Position verwendet werden. Der Einsatz solcher Isolatoren ist in jüngster Zeit zurückgegangen, da die Verwendung von Untergrundkabeln für Verteilungszwecke zunimmt.

Das kegelförmige Loch des Spulenisolators verteilt die Last gleichmäßiger und minimiert die Möglichkeit des Bruchs bei schwerer Belastung. Der Leiter in der Nut des Schraubenisolators wird mit Hilfe eines weichen Bindendrahts fixiert.