Ülekandevoolukate (ülevalt vedetud voolukate) kasutatavate izolatorite tüübid

Isolatoritüüpide määratlus

Ülekandevoolukutes kasutatakse viit peamist isolatoritüüpi: pinniisolator, suspensioonisolator, jõuisolator, stabiilisator ja shackle-isolator.

• Pinniisolator

• Suspensioonisolator

• Jõuisolator

• Stabiilisator

• Shackle-isolator

Pinni-, suspensioon- ja jõuisolatorid kasutatakse keskmise kuni kõrge voltaga süsteemides. Stabiilisatorid ja shackle-isolatorid kasutatakse peamiselt madala voltaga rakendustes.

Pinniisolator

Pinniisolatorid on esimesed ülevalised isolatorid, mis arendati, ja neid kasutatakse laialdaselt kuni 33 kV võrgudes. Neid saab valmistada ühe, kahe või kolme osana sõltuvalt voltagast.

11 kV süsteemis kasutatakse tavaliselt üheosalist isolatorit, mis on valmistatud ühest keraami- või klaasest osast.

Kuna isolatori lekkimistee on selle pinna kaudu, siis pinna vertikaalsel pikendamisel pikeneb lekkimistee. Isolatori kehale lisatakse üks, kaks või rohkem vesi vastu kaitstavaid elemente (rain sheds või petticoats) pikema lekkimistee saamiseks.

Lisaks sellele teenivad vesi vastu kaitstavad elemendid veel ühe eesmärgi. Need on nii disainitud, et vihma ajal nende välispind muutub nõlgunud, kuid sisempind jääb kuivaks ja mittejuhivaks. See viib juhivuse tee katkenemiseni läbi nõlgunud pinniisolatori pinnas.

Kõrgemas voltagas süsteemides, näiteks 33 kV ja 66 kV, muutub üheosali keraami pinniisolatori tootmine keerulisemaks. Mida kõrgem voltaga, seda paksem peab isolator olema piisava eraldusvõime tagamiseks. Ülipeen keraami isolator ei ole praktikas toodetav.

Sellisel juhul kasutatakse mitmeosalist pinniisolatorit, kus mõned õigesti disainitud keraami kulmad on Portlandi tsementiga kinnitatud, moodustades ühe täieliku isolatorühiku. Tavaliselt kasutatakse 33 kV süsteemides kaheosalist pinniisolatorit ja 66 kV süsteemides kolmeosalist pinniisolatorit.

Elektrilise isolatori disainimise mõõdikriteeriumid

Elavjoon on kinnitatud pinniisolatori ülemisele otsale, mis kannab elavpotentsiaali. Isolatori alumine osa on kinnitatud maapinna potentsiaaliga toetusrakenduses. Isolator peab taluma potentsiaalsete pingete vahel elavjoone ja maapinna vahel. Lühim vahemaa elavjoone ja maapinna vahel, mis ümbritseb isolatori keha, kus elektriline lahing võib õhus toimuma, on teada kui flashover vahemaa.

Kui isolator on nõlgunud, muutub selle välimine pind peaaegu juhivaks. Seega väheneb isolatori flashover vahemaa. Elektrilise isolatori disain peaks olema selline, et flashover vahemaa väheneb minimaalselt, kui isolator on nõlgunud. Selleks on ülemine vesi vastu kaitstav element pinniisolatoril umbrellatüübiliselt disainitud, et see kaitseks ülejäänud alumist isolatori osa vee eest. Umbrellatüübilise elemendi ülemine pind on nii palju kui võimalik kaldina, et hoida maksimaalset flashover voltagi vihma ajal.

Vesi vastu kaitstavad elemendid on nii disainitud, et need ei häiriks voltaga jaotumist. Nad on nii disainitud, et nende aluspind on risti elektromagnetiliste jõuridadega.

Postiisolator

Postiisolatorid on sarnased pinniisolatoritega, kuid postiisolatorid on sobivad kõrgema voltagaga rakendustele.

Postiisolatoridel on rohkem vesi vastu kaitstavaid elemente ja suurem kõrgus kui pinniisolatoritel. Sellist tüüpi isolatoreid saab paigutada toetusrakendusele horisontaalselt ja vertikaalselt. Isolator on valmistatud ühest keraami-osast ja sellel on kinnitamiseks klemmeharjutused nii ülemises kui ka alumises otsas.

Pinni- ja postiisolatorite peamised erinevused on:

Suspensioonisolator

Kõrgemas voltagas, üle 33 kV, muutub pinniisolatori kasutamine majanduslikult ebatõhusaks, sest isolatori suurus ja kaal suurenevad. Suuremahuliste üheosalist isolatorite käsitööd ja asendamist on raske. Selle probleemi lahendamiseks arendati suspensioonisolator.

Suspensioonisolatorites on mitu isolatorit üksteise järel sarjaühenduses, moodustades stringi, ja joonjuht on kinnitatud alumisele isolatorile. Iga isolator suspensioonistringis on tundlikuks nimetatud oma disiliku kujuga.

Suspensioonisolatori eelised

• Iga suspensioondisk on disainitud tavalise voltaga 11 kV (kõrgem voltaga 15 kV), nii et erineva arvu diskidega saab stringi sobitada igale voltagile.

• Kui suspensioonistringis mingi disk isolator on kahjustatud, saab selle lihtsalt asendada.

• Mehaanilised pinged suspensioonisolatoril on väiksemad, kuna joon on kinnitatud paindlikule suspensioonistringile.

• Kuna joonjuhid on kinnitatud toetusrakendusele suspensioonistringi abil, on joonjuhte alati madalamalt kui toetusrakenduse kogukõrgus. Seega on joonjuhid turvalisemad eeskuju eest.

Suspensioonisolatori puudused

• Suspensioonistring on kallim kui pinni- ja postiisolatorid.

• Suspensioonistring nõuab suuremat toetusrakenduse kõrgust, et säilitada sama maapiirkonna kogukaugus kui pinni- või postiisolatorite korral.

• Joonte vaba heitlusampliitus suspensioonisolatorisüsteemis on suurem, seega tuleb pakkuda rohkem ruumi joonte vahel.

Jõuisolator

Suspensioonistring, mida kasutatakse oluliste venituspingeideni, on tuntud kui jõuisolator. Seda kasutatakse, kui ülekandevoolukus on lõpppunkt või terav nurk, mis nõuab suurt venituspingeid. Jõuisolator peab omama suure mehaanilise tugevuse ja vajalikke elektrilisi eraldusomadusi.

Stabiilisator

Madala voltaga joontel tuleb staabilisaatorid eraldada maast. Staabilisaatoritahtreid kasutatakse tavaliselt keraami-materjalist ja nende disain on selline, et kui isolator katkeb, ei kukku tahtre maapinna.

Shackle-isolator

Shackle-isolator (tuntud ka kui spool-isolator) kasutatakse tavaliselt madala voltaga jaotussüsteemides. Sedat saab kasutada nii horisontaalses kui ka vertikaalses asendis. Selliste isolatorite kasutus on hiljuti vähendunud, kuna on kasvanud alluvkaabelite kasutamine jaotamiseks.

Spool-isolatori koonduv auk jagab koormust ühtlasemalt ja vähendab katkemise tõenäosust, kui see on raskelt laetud. Joonjuht spool-isolatori reepis on kinnitatud pehme sidumise abil.