Типы изоляторов, используемых в линиях электропередач (воздушных)

Определение типов изоляторов

Существует пять основных типов изоляторов, используемых в линиях электропередачи: стержневые, подвесные, натяжные, оттяжечные и скобчатые.

• Стержневые изоляторы

• Подвесные изоляторы

• Натяжные изоляторы

• Оттяжечные изоляторы

• Скобчатые изоляторы

Стержневые, подвесные и натяжные изоляторы используются в системах среднего и высокого напряжения. В то время как оттяжечные и скобчатые изоляторы в основном используются в низковольтных приложениях.

Стержневые изоляторы

Стержневые изоляторы были первыми разработанными воздушными изоляторами и до сих пор широко используются в энергосетях до 33 кВ. Они могут быть изготовлены из одной, двух или трех частей в зависимости от напряжения.

В системе 11 кВ обычно используется однокомпонентный изолятор, изготовленный из одного куска фарфора или стекла.

Поскольку путь утечки изолятора проходит по его поверхности, увеличение вертикальной длины поверхности помогает удлинить путь утечки. Мы предоставляем один, два или более каплеотводов или юбок на теле изолятора, чтобы получить длинный путь утечки.

Кроме того, каплеотводы или юбки на изоляторе служат еще одной цели. Мы проектируем эти каплеотводы или юбки таким образом, что во время дождя внешняя поверхность каплеотвода становится мокрой, но внутренняя поверхность остается сухой и не проводящей. Таким образом, будет прерываться проводящий путь через влажную поверхность стержневого изолятора.

В системах более высокого напряжения, таких как 33 кВ и 66 кВ, изготовление однокомпонентного фарфорового стержневого изолятора становится более сложным. Чем выше напряжение, тем толще должен быть изолятор, чтобы обеспечить достаточную изоляцию. Очень толстый однокомпонентный фарфоровый изолятор не практично производить.

В этом случае мы используем многокомпонентный стержневой изолятор, где несколько правильно спроектированных фарфоровых оболочек соединяются с помощью портландцемента, образуя одну целую изоляционную единицу. Обычно мы используем двухкомпонентные стержневые изоляторы для систем 33 кВ и трехкомпонентные стержневые изоляторы для систем 66 кВ.

Рассмотрение при проектировании электроизолятора

Живой проводник прикрепляется к верхней части стержневого изолятора, который несет живое напряжение. Нижняя часть изолятора закреплена на опорной конструкции на земном потенциале. Изолятор должен выдерживать потенциальные напряжения между проводником и землей. Наименьшее расстояние между проводником и землей, окружающее тело изолятора, по которому может произойти электрический разряд через воздух, называется дистанция пробоя.

Когда изолятор мокрый, его внешняя поверхность становится почти проводящей. Поэтому дистанция пробоя изолятора уменьшается. Дизайн электроизолятора должен быть таким, чтобы уменьшение дистанции пробоя было минимальным, когда изолятор мокрый. Именно поэтому верхняя юбка стержневого изолятора имеет зонтик, чтобы защитить нижнюю часть изолятора от дождя. Верхняя поверхность верхней юбки наклонена как можно меньше, чтобы поддерживать максимальное напряжение пробоя во время дождя.

Каплеотводы сделаны таким образом, чтобы они не нарушали распределение напряжения. Они спроектированы так, что их подповерхность перпендикулярна линиям силы электромагнитного поля.

Столбовые изоляторы

Столбовые изоляторы похожи на стержневые изоляторы, но столбовые изоляторы более подходят для применения в системах высокого напряжения.

Столбовые изоляторы имеют большее количество юбок и большую высоту по сравнению со стержневыми изоляторами. Этот тип изолятора можно установить на опорной конструкции горизонтально и вертикально. Изолятор изготовлен из одного куска фарфора и имеет зажимные устройства на обоих концах для крепления.

Основные различия между стержневым и столбовым изоляторами:

Подвесные изоляторы

При более высоком напряжении, свыше 33 кВ, использование стержневых изоляторов становится экономически невыгодным, так как размер и вес изолятора увеличиваются. Обработка и замена больших однокомпонентных изоляторов являются довольно сложной задачей. Для преодоления этих трудностей был разработан подвесной изолятор.

В подвесном изоляторе несколько изоляторов соединены последовательно, образуя гирлянду, и линейный проводник подвешивается на нижнем изоляторе. Каждый изолятор подвесной гирлянды называется дисковым изолятором из-за своей формы, напоминающей диск.

Преимущества подвесных изоляторов

• Каждый подвесной диск предназначен для нормального напряжения 11 кВ (более высокое напряжение 15 кВ), поэтому, используя разное количество дисков, гирлянда может быть адаптирована для любого уровня напряжения.

• Если какой-либо из дисковых изоляторов в подвесной гирлянде поврежден, его можно легко заменить.

• Механические напряжения на подвесном изоляторе меньше, поскольку линия подвешивается на гибкой подвесной гирлянде.

• Так как проводники, проводящие ток, подвешиваются на опорную конструкцию с помощью подвесной гирлянды, высота положения проводника всегда меньше общей высоты опорной конструкции. Поэтому проводники могут быть защищены от молнии.

Недостатки подвесных изоляторов

• Гирлянда подвесных изоляторов дороже, чем стержневые и столбовые изоляторы.

• Для подвесной гирлянды требуется больше высоты опорной конструкции, чем для стержневых или столбовых изоляторов, чтобы поддерживать ту же высоту над землей для проводников.

• Амплитуда свободного колебания проводников в системе подвесных изоляторов больше, поэтому должно быть предоставлено больше пространства между проводниками.

Натяжные изоляторы

Подвесная гирлянда, используемая для обработки значительных растягивающих нагрузок, называется натяжным изолятором. Он используется там, где есть мертвый конец или острый угол в линии передачи, требующий, чтобы линия выдерживала большую растягивающую нагрузку. Натяжной изолятор должен иметь значительную механическую прочность, а также необходимые электрические изоляционные свойства.

Оттяжечные изоляторы

Для линий низкого напряжения, оттяжки должны быть изолированы от земли на высоте. Изолятор, используемый в оттяжке, называется оттяжечным изолятором и обычно изготавливается из фарфора, причем он так спроектирован, что в случае разрушения изолятора оттяжка не упадет на землю.

Скобчатые изоляторы

Скобчатый изолятор (также известный как барабанный изолятор) обычно используется в низковольтных распределительных сетях. Его можно использовать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Использование таких изоляторов снизилось после увеличения использования подземных кабелей для распределения.

Конусообразное отверстие барабанного изолятора равномерно распределяет нагрузку и минимизирует возможность разрушения при большой нагрузке. Проводник в желобе скобчатого изолятора фиксируется с помощью мягкой связывающей проволоки.