Төмөр зам (үйлдвэр дээрх) линийн ашигладаг изоляторын төрлүүд

تعریف انواع عایق‌ها

پنج نوع اصلی از عایق‌ها در خطوط انتقال استفاده می‌شود: پین، تعلیق، کشش، استی و شکل.

• عایق پین

• عایق تعلیق

• عایق کشش

• عایق استی

• عایق شکل

عایق‌های پین، تعلیق و کشش در سیستم‌های ولتاژ متوسط تا بالا استفاده می‌شوند. در حالی که عایق‌های استی و شکل عموماً در کاربردهای ولتاژ پایین استفاده می‌شوند.

عایق پین

عایق‌های پین اولین نوع از عایق‌های هوایی بودند که توسعه یافته و هنوز در شبکه‌های برق تا ۳۳ کیلوولت به طور گسترده استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند بر اساس ولتاژ از یک، دو یا سه قطعه ساخته شوند.

در سیستم ۱۱ کیلوولت، معمولاً از نوع یک‌قطعه عایق استفاده می‌شود که از یک قطعه سفال یا شیشه شکل‌دار ساخته شده است.

از آنجا که مسیر نشت در عایق در طول سطح آن است، افزایش طول عمودی سطح مسیر نشت را افزایش می‌دهد. ما یک، دو یا چند لبه باران یا پریزن روی بدنه عایق ایجاد می‌کنیم تا مسیر نشت بلندتر شود.

علاوه بر این، لبه‌های باران یا پریزن روی عایق هدف دیگری نیز دارند. ما این لبه‌های باران یا پریزن را طراحی می‌کنیم به گونه‌ای که در زمان باران سطح خارجی لبه باران مرطوب می‌شود اما سطح داخلی خشک و غیررسانا باقی می‌ماند. بنابراین مسیر رسانایی از طریق سطح عایق پین مرطوب قطع می‌شود.

در سیستم‌های ولتاژ بالاتر - مانند ۳۳ کیلوولت و ۶۶ کیلوولت - ساخت عایق پین یک‌قطعه سفالی دشوارتر می‌شود. هر چه ولتاژ بیشتر باشد، عایق باید ضخیم‌تر باشد تا عایق‌سازی کافی فراهم کند. یک عایق سفالی یک‌قطعه بسیار ضخیم از نظر عملیاتی ساخت آن عملی نیست.

در این صورت، از عایق پین چند‌قطعه استفاده می‌کنیم که در آن بعضی پوسته‌های سفالی به طور مناسب طراحی شده توسط سیمان پرتلند به یک واحد عایق کامل متصل می‌شوند. معمولاً از عایق پین دو‌قطعه برای سیستم‌های ۳۳ کیلوولت و عایق پین سه‌قطعه برای سیستم‌های ۶۶ کیلوولت استفاده می‌شود.

اعتبارات طراحی عایق الکتریکی

هادی زنده به بالای عایق پین متصل می‌شود که ولتاژ زنده را منتقل می‌کند. پایین عایق به ساختار حمایت‌کننده در ولتاژ زمینی ثابت شده است. عایق باید تنش‌های ولتاژی بین هادی و زمین را تحمل کند. کوتاه‌ترین فاصله بین هادی و زمین که دور تا دور بدنه عایق قرار دارد و از طریق هوا جریان الکتریکی ممکن است رخ دهد، به عنوان فاصله فلاش‌اور شناخته می‌شود.

وقتی عایق مرطوب می‌شود، سطح خارجی آن تقریباً رسانا می‌شود. بنابراین فاصله فلاش‌اور عایق کاهش می‌یابد. طراحی یک عایق الکتریکی باید به گونه‌ای باشد که کاهش فاصله فلاش‌اور وقتی عایق مرطوب می‌شود حداقل باشد. به همین دلیل، پریزن بالایی یک عایق پین به طور چتری طراحی شده است تا بخش پایینی عایق را از باران محافظت کند. سطح بالایی پریزن بالایی به حداقل مماس با محور قرار داده شده است تا ولتاژ فلاش‌اور حداکثر در زمان باران حفظ شود.

لبه‌های باران به گونه‌ای طراحی شده‌اند که توزیع ولتاژ را اختلال ندهند. آنها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که سطح زیر آنها عمود بر خطوط نیروی الکترومغناطیسی باشد.

عایق ستونی

عایق‌های ستونی مشابه عایق‌های پین هستند، اما عایق‌های ستونی برای کاربردهای ولتاژ بالاتر مناسب‌تر هستند.

عایق‌های ستونی تعداد بیشتری پریزن و ارتفاع بیشتری نسبت به عایق‌های پین دارند. این نوع عایق را می‌توان به صورت افقی و عمودی روی ساختار حمایت‌کننده نصب کرد. عایق از یک قطعه سفال ساخته شده و دارای تعبیه کلمپ در هر دو سمت بالا و پایین برای ثابت کردن است.

تفاوت‌های اصلی بین عایق پین و عایق ستونی عبارتند از:

عایق تعلیق

در ولتاژ‌های بالاتر از ۳۳ کیلوولت، استفاده از عایق پین از نظر اقتصادی مناسب نیست زیرا اندازه و وزن عایق افزایش می‌یابد. مدیریت و تعویض عایق‌های یک‌قطعه بزرگ کار دشواری است. برای رفع این مشکلات، عایق تعلیق توسعه یافت.

در عایق تعلیق، تعدادی عایق به صورت سری به هم متصل می‌شوند تا یک زنجیره تشکیل دهند و هادی خط توسط عایق آخرین در زنجیره حمل می‌شود. هر عایق در یک زنجیره تعلیق به دلیل شکل دیسکی آنها به عنوان عایق دیسکی شناخته می‌شود.

مزایای عایق تعلیق

• هر دیسک تعلیق برای ولتاژ نرمال ۱۱ کیلوولت (ولتاژ بالاتر ۱۵ کیلوولت) طراحی شده است، بنابراین با استفاده از تعداد مختلفی از دیسک‌ها، یک زنجیره تعلیق می‌تواند برای هر سطح ولتاژ مناسب باشد.

• اگر یکی از دیسک‌های عایق در یک زنجیره تعلیق آسیب دید، می‌توان آن را به سادگی جایگزین کرد.

• تنش‌های مکانیکی روی عایق تعلیق کمتر است زیرا خط به یک زنجیره تعلیق انعطاف‌پذیر متصل شده است.

• از آنجا که هادی‌های حامل جریان از طریق زنجیره تعلیق از ساختار حمایت‌کننده تعلیق می‌شوند، ارتفاع موقعیت هادی همیشه کمتر از ارتفاع کل ساختار حمایت‌کننده است. بنابراین، هادی‌ها ممکن است از برق ایمن باشند.

معایب عایق تعلیق

• زنجیره تعلیق عایق گران‌تر از عایق‌های پین و ستونی است.

• زنجیره تعلیق نیاز به ارتفاع بیشتری از ساختار حمایت‌کننده نسبت به عایق‌های پین یا ستونی برای حفظ همان فاصله زمینی هادی دارد.

• دامنه نوسان آزاد هادی‌ها در سیستم عایق تعلیق بیشتر است، بنابراین باید فاصله بیشتری بین هادی‌ها ایجاد شود.

عایق کشش

یک زنجیره تعلیق که برای مدیریت بارهای کششی قابل توجه استفاده می‌شود، عایق کشش نامیده می‌شود. این عایق در نقاطی که خط انتقال به پایان می‌رسد یا گوشه‌های تیز دارد و نیاز به تحمل بار کششی سنگین است، استفاده می‌شود. عایق کشش باید دارای مقاومت مکانیکی قابل توجهی باشد همچنین خصوصیات عایق‌سازی الکتریکی لازم را داشته باشد.

عایق استی

برای خطوط ولتاژ پایین، استی‌ها باید در ارتفاعی از زمین عایق شوند. عایق استفاده شده در تیغه استی به عنوان عایق استی شناخته می‌شود و معمولاً از سفال ساخته شده و به گونه‌ای طراحی شده است که در صورت شکست عایق، تیغه به زمین نخواهد افتاد.

عایق شکل

عایق شکل (همچنین به عنوان عایق دوک شناخته می‌شود) معمولاً در شبکه توزیع ولتاژ پایین استفاده می‌شود. می‌تواند در هر دو وضعیت افقی یا عمودی استفاده شود. استفاده از چنین عایقی اخیراً با افزایش استفاده از کابل‌های زیرزمینی برای توزیع کاهش یافته است.

سوراخ مخروطی دوک عایق بار را به صورت مساوی‌تر توزیع می‌کند و احتمال شکست در زمان بارگذاری سنگین را کاهش می‌دهد. هادی در لبه دوک عایق با کمک سیم بست‌کننده نرم ثابت می‌شود.