Vrste izolatorjev, uporabljenih v prenosnih (nastopnih) linijah

Definicija vrst izolatorjev

V prenosnih sistemih se uporablja pet glavnih vrst izolatorjev: Pin, Viseči, Napetostni, Podpora in Oklep.

• Pin izolator

• Viseči izolator

• Napetostni izolator

• Podporni izolator

• Oklepni izolator

Pin, viseči in napetostni izolatorji se uporabljajo v srednje do visokonapetostnih sistemih. Podporni in oklepni izolatorji pa se največ uporabljajo v nizkonapetostnih aplikacijah.

Pin izolator

Pin izolatorji so prva vrsta nadzemnih izolatorjev, ki so bili razviti, in še vedno se široko uporabljajo v električnih omrežjih do 33 kV. Izdelani lahko so iz enega, dveh ali treh delov glede na napetost.

V sistemu 11 kV običajno uporabljamo enodelni izolator, izdelan iz enega dela oblikovanega porcelana ali stekla.

Ker je pot tekoka izolatorja dolžina površine, povečanje vertikalne dolžine površine pomaga razširiti pot tekoka. Na telesu izolatorja zagotavljamo enega, dva ali več deževnikov ali podkrovnikov, da bi dobili dolgo pot tekoka.

Deževniki ali podkrovniki na izolatorju imajo tudi drugo namen. Deževnike ali podkrovnike oblikujemo tako, da med deževjem zunanja površina deževnika postane mokra, toda notranja površina ostane suha in nevodna. Tako bo obstajala prekinjenost vodljive poti skozi mokri pin izolator.

V višjih napetostnih sistemih, kot sta 33 kV in 66 kV, postaja izdelava enodelnega porcelanskog pin izolatorja bolj težka. S povečanjem napetosti mora biti izolator debeljši, da zagotovi zadostno izolacijo. Zelo debel enodelni porcelanski izolator ni praktičen za izdelavo.

V tem primeru uporabljamo večdelne pin izolatorje, kjer so nekateri ustrezno oblikovani porcelanski posodi pripenjeni skupaj z portlandskim cementom, da tvorijo en celoten izolatorski enot. Običajno uporabljamo dvodelne pin izolatorje za sisteme 33 kV in tridelne pin izolatorje za sisteme 66 kV.

Razmišljanje o oblikovanju električnega izolatorja

Živ konduktor je pripegnjen na vrh pin izolatorja, ki nosi živ potencial. Dno izolatorja je fiksirano na podporni strukturi na potencialu zemlje. Izolator mora zdržati potencialne stresne sile med konduktorjem in zemljo. Najkrajša razdalja med konduktorjem in zemljo, ki obkroža telo izolatorja, po kateri lahko električni razpored nastane skozi zrak, se imenuje razporedna razdalja.

Ko je izolator mokri, postane njegova zunanja površina skoraj vodljiva. Zato je razporedna razdalja izolatorja zmanjšana. Oblikovanje električnega izolatorja mora biti tako, da je zmanjšanje razporedne razdalje minimalno, ko je izolator mokri. Zaradi tega je zgornji podkrovnik pin izolatorja oblikovan kot deževnik, da zaščiti ostale dele izolatorja pred deževjem. Zgornja površina zgornjega podkrovnika je nagiba čim manj, da se vzdrži maksimalna razporedna napetost med deževjem.

Deževniki so oblikovani tako, da ne motijo porazdelitve napetosti. So tako oblikovani, da je njihova podpovršina pravokotna na elektromagnetne linije sile.

Stolpični izolator

Stolpični izolatorji so podobni pin izolatorjem, toda stolpični izolatorji so bolj primerni za uporabo v višjih napetostnih sistemih.

Stolpični izolatorji imajo večje število podkrovnikov in večjo višino v primerjavi s pin izolatorji. Ta vrsta izolatorja se lahko montira na podporne strukture horizontalno in vertikalno. Izolator je izdelan iz enega dela porcelana in ima kleščne urezave na obeh koncih za fiksiranje.

Glavne razlike med pin izolatorjem in stolpičnim izolatorjem so:

Viseči izolator

V višjih napetostih, izven 33 kV, postane neugodno uporabljati pin izolator, ker velikost in teža izolatorja postane večja. Rokovanje in menjave večjih enotskih izolatorjev so zelo težke naloge. Za premagovanje teh težav je bil razvit viseči izolator.

V visečem izolatorju so povezani v vrsto več izolatorjev, da tvorijo verigo, in vodnik je nosil na najspodnjem izolatorju. Vsak izolator viseče verige se imenuje diskovni izolator zaradi svoje diskovne oblike.

Prednosti visečega izolatorja

• Vsak viseči disk je oblikovan za normalno napetost 11 kV (višja napetost 15 kV), tako da z uporabo različnega števila diskov lahko visečo verigo prilagodimo za poljubno raven napetosti.

• Če je kateri koli od diskov v viseči verigi poškodovan, ga lahko lažje zamenjamo.

• Mehanske stresne sile na visečem izolatorju so manjše, ker je vod nik na gibljivi viseči verigi.

• Ker so tokonosni vodniki suspendirani na podporni strukturi s visečo verigo, je višina položaja vodnika vedno manjša od skupne višine podorne strukture. Zato so vodniki morda varnejši pred negativnimi učinki krmarjenja.

Nedostatki visečega izolatorja

• Viseča veriga izolatorjev je dražja od pin in stolpičnih tipov izolatorjev.

• Viseča veriga zahteva višjo podporni strukturo kot pin ali stolpični izolator, da se vzdrži ista razdalja do zemlje za tokonosne vodnike.

• Amplituda prostega nihanja vodnikov je večja v sistemu visečih izolatorjev, zato je treba zagotoviti večjo razdaljo med vodniki.

Napetostni izolator

Viseča veriga, uporabljena za obdelavo znatnih pretirnih obremenitev, se imenuje napetostni izolator. Uporablja se tam, kjer je mrtvo območje ali ostran v prenosnem vodniku, kar zahteva, da vodnik nosi težko pretirno obremenitev. Napetostni izolator mora imeti značilno mehansko moč in potrebne električne izolacijske lastnosti.

Podporni izolator

Za nizkonapetostne vodnike so podpore zaščitene proti zemlji na višini. Izolator, uporabljen v podpornem vodniku, se imenuje podporni izolator in je običajno iz porcelana, tako oblikovan, da v primeru pokvaritve izolatorja podporni vodnik ne bo padel na zemljo.

Oklepni izolator

Oklepni izolator (tudi spool izolator) se običajno uporablja v nizkonapetostnih distribucijskih omrežjih. Lahko se uporablja v horizontalni ali vertikalni legi. Uporaba takšnega izolatorja je nedavno zmanjšala po povečanem uporabljanju podzemnih kabelov za distribucijske namene.

Prelivna luknja spool izolatorja porazdeljuje obremenitev bolj enakomerno in zmanjšuje možnost pokvaritve, ko je obremenjena. Vodnik v žlebu oklepne izolatorja je fiksiran s pomočjo mehkega vezalnega drutiča.