Typer av isolatorer brukt i overføringslinjer (over jord)
Definisjon av isolatortyper
Det er fem hovedtyper isolatorer som brukes i overføringslinjer: Pinne, Hengende, Spennings, Støtte og Skjelv.
Pinneisolator
Hengende isolator
Spenningsisolator
Støtteisolator
Skjelvisolator
Pinne-, Hengende- og Spenningsisolatorer brukes i medium til høyspenningsystemer. Mens Støtte- og Skjelvisolatorer hovedsakelig brukes i lavspenningssystemer.
Pinneisolator
Pinneisolatorer var den første typen overhengende isolatorer som ble utviklet, og de er fortsatt mye brukt i kraftnett opp til 33 kV. De kan være laget i ett, to eller tre deler basert på spenningen.
I et 11 kV-system bruker vi typisk en én-delig type isolator, laget av ett enkelt stykke formet porseleinn eller glass.
Siden lekkasjeveien for en isolator følger overflaten, bidrar økning av den vertikale lengden til å utvide lekkasjeveien. Vi legger til en, to eller flere regnskygge eller kjøleskjørt på isolatorens kropp for å oppnå en lang lekkasjevei.
I tillegg har regnskyggene eller kjøleskjørtene på en isolator en annen funksjon. Vi designer disse regnskyggene eller kjøleskjørtene slik at ytre overflate blir våt under regn, men indre overflate forblir tørr og ikkeledende. Dette vil skape avbrytninger i ledeveien gjennom den fuktige pinneisolatoroverflaten.
I høyere spenningsystemer – som 33 kV og 66 kV – blir det mer vanskelig å produsere en én-delig porseleinnpinneisolator. Jo høyere spenning, jo tykkere må isolatoren være for å gi tilstrekkelig isolasjon. En veldig tykk enkeldelsporseleinnisolator er ikke praktisk å produsere.
I dette tilfellet bruker vi flerdelspinneisolator, der noen riktig designede porseleinnskaller er festet sammen med portlandsement for å danne en komplett isolatorenhet. Vi bruker generelt to-dels pinneisolatorer for 33 kV, og tre-dels pinneisolatorer for 66 kV-systemer.
Designoverveielser for elektriske isolatorer
Den levende ledningen er festet til toppen av pinneisolatoren, som bærer den levende potensialen. Bunnen av isolatoren er festet til støttestrukturen ved jordpotensial. Isolatoren må tåle potensielle spenninger mellom ledningen og jorden. Den korteste avstanden mellom ledningen og jorden, rundt isolatorens kropp, langs hvilken elektrisk udløsning kan forekomme gjennom luften, kalles for flashoveravstand.
Når isolatoren er fuktig, blir den ytre overflaten nesten ledende. Derfor reduseres flashoveravstanden til isolatoren. Designet av en elektrisk isolator skal være slik at reduksjonen av flashoveravstanden er minimal når isolatoren er fuktig. Derfor har den øverste kjøleskjørt på en pinneisolator en paraplyformet design for å beskytte resten av den nedre delen av isolatoren mot regn. Overflaten av den øverste kjøleskjørt er så lite helnet som mulig for å opprettholde maksimal flashoverspenning under regn.
Regnskyggene er designet slik at de ikke forstyrrer spenningfordelingen. De er designet slik at deres undervannsflater er rettvinklet til elektromagnetiske kraftlinjer.
Pinneisolator
Postisolatorer er lik pinneisolatorer, men postisolatorer er mer egnet for høyere spenningsanvendelser.
Postisolatorer har flere kjøleskjørt og større høyde sammenlignet med pinneisolatorer. Denne typen isolator kan monteres horisontalt og vertikalt på støttestruktur. Isolatoren er laget av ett enkelt stykke porseleinn og har klampearrangementer både på toppen og bunnen for fastsetting.
De viktigste forskjellene mellom pinneisolator og postisolator er:
Hengende isolator
I høyere spenning, over 33 kV, blir det urentabelt å bruke pinneisolatorer fordi størrelsen og vekten av isolatoren blir for stor. Håndtering og bytting av større enkeldelenhet isolatorer er ganske vanskelig. For å overvinne disse utfordringene, ble hengende isolator utviklet.
I hengende isolator kobles antall isolatorer i serie for å danne en streng, og linjelederen bæres av den nederste isolatoren. Hver isolator i en hengende streng kalles diskisolator på grunn av deres diskformede form.
Fordeler med hengende isolator
Hver hengende disk er designet for normal spenningsklasse 11 kV (høyere spenningsklasse 15 kV), så ved å bruke ulike antall disker, kan en hengende streng bli laget passende for enhver spenningsnivå.
Hvis en av diskisolatorne i en hengende streng er skadet, kan den erstattes mye enklere.
Mekaniske spenninger på hengende isolator er mindre siden linjen henger på en fleksibel hengende streng.
Da strømledende ledninger henger fra støttestrukturen ved hjelp av hengende streng, er høyden på ledningsposisjonen alltid mindre enn den totale høyden av støttestrukturen. Derfor kan ledningene være trygge for lyn.
Nedteller for hengende isolator
Hengende isolatorstreng er dyrere enn pinne- og posttype isolatorer.
Hengende streng krever høyere støttestruktur enn for pinne- eller postisolator for å opprettholde samme jordavstand for strømlederen.
Amplituden av fri svingning av ledninger er større i hengende isolatorsystem, derfor, mer avstand mellom ledninger må gis.
Spenningsisolator
En hengende streng som brukes for å håndtere betydelige tensile laster, kalles spenningsisolator. Det brukes der det er en død ende eller skarp kurve i overføringslinjen, som krever at linjen skal bære en tung tensile last. En spenningsisolator må ha betydelig mekanisk styrke, samt nødvendige elektriske isolasjonegenskaper.
Støtteisolator
For lavspenningslinjer må støtter isoleres fra jorden i en høyde. Isolatoren som brukes i støtteleden, kalles støtteisolator og er vanligvis av porseleinn og er designet slik at hvis isolatoren brytes, vil støtteleden ikke falle til jorden.
Skjelvisolator
Skjelvisolator (også kjent som spoleisolator) brukes vanligvis i lavspenningsdistribusjonsnett. Den kan brukes både i horisontal og vertikal posisjon. Bruken av denne typen isolator har sunket nylig etter økt bruk av underjordiske kabler for distribusjon.
Den taperede hullåpningen i spoleisolatoren fordeler lasten mer jevnt og minimerer muligheten for knusning når den er tung belastet. Ledningen i grooven av skjelvisolatoren fastsettes med hjelp av myk bindetråd.
