Typer av isolatorer som används i överföringsledningar

Definition av Isolatortyper

Det finns fem huvudtyper av isolatorer som används i överföringslinjer: Pin, Suspension, Strain, Stay och Shackle.

• Pinisolator

• Suspensionisolator

• Strainisolator

• Stayisolator

• Shackleisolator

Pin-, Suspension- och Strainisolatorer används i medelhögspänningssystem. Medan Stay- och Shackleisolatorer främst används i lågspänningsapplikationer.

Pinisolator

Pinisolatorer var den första typen av överbryggningsisolatorer som utvecklades och de används fortfarande i stort omfattning i elkraftnät upp till 33 kV. De kan göras i en, två eller tre delar beroende på spänningen.

I ett 11 kV-system använder vi vanligtvis en en-delad typ av isolator, gjord av ett enda formgjutet porcelän eller glas.

Eftersom läckströmsvägen för en isolator går längs dess yta, hjälper det att öka den vertikala längden av ytan för att förlänga läckströmsvägen. Vi ger en, två eller flera regndroppsvägar eller petticoats på isolatorkroppen för att få en lång läckströmsväg.

Dessutom har regndroppsvägar eller petticoats på en isolator en annan funktion. Vi designar dessa regndroppsvägar eller petticoats så att när det regnar blir den yttre ytan våt, men den inre ytan håller sig torr och ickeledande. Så kommer det att finnas avbrott i ledningsvägen genom den fuktiga pinisolatorytan.

I högspänningsystem - som 33 kV och 66 kV - blir tillverkningen av en enda del av porcelänspinisolator mer svår. Ju högre spänningen, desto tjockare måste isolatorn vara för att ge tillräcklig isolering. En mycket tjock ensammanhängande porcelänisolator är inte praktisk att tillverka.

I detta fall använder vi flerdelad pinisolator, där några riktigt utformade porcelänskal fastsätts tillsammans med Portlandcement för att forma en komplett isolatorenhet. Vi använder vanligtvis tvådelade pinisolatorer för 33 kV, och tre-delade pinisolatorer för 66 kV-system.

Designöverväganden för elektriska isolatorer

Den levande ledaren är ansluten till toppen av pinisolatorn, vilket bär den levande potentialen. Botten av isolatorn är fastsatt vid stödstrukturen vid jordpotential. Isolatorn måste motstå potentialspänningar mellan ledaren och jorden. Den kortaste avståndet mellan ledaren och jorden, runt isolatorkroppen, längs vilken elektrisk avlösning kan ske genom luften, kallas för flashoveravstånd.

När isolatorn är våt blir dess yttre yta nästan ledande. Därför minskas flashoveravståndet för isolatorn. Designen av en elektrisk isolator bör vara sådan att minskningen av flashoveravståndet är minimal när isolatorn är våt. Därför har den översta petticoaten på en pinisolator en paraplyliknande design för att skydda resten av den nedre delen av isolatorn från regnet. Ytan av den översta petticoaten är så litet lutad som möjligt för att upprätthålla maximal flashoverspänning under regn.

Regndroppsvägar är gjorda på ett sätt så att de inte stör spänningsfördelningen. De är så utformade att deras undersida är vinkelrät mot elektromagnetiska kraflinjer.

Postisolator

Postisolatorer liknar Pinisolatorer, men postisolatorer är mer lämpliga för högspänningsapplikationer.

Postisolatorer har fler petticoats och en större höjd jämfört med pinisolatorer. Denna typ av isolator kan monteras på stödstrukturen både horisontellt och vertikalt. Isolatorn är gjord av ett enda stycke porcelän och den har klampmontering i både topp och botten för fastsättning.

De huvudsakliga skillnaderna mellan pinisolator och postisolator är:

Suspensionisolator

Vid högre spänning, över 33 kV, blir det oekonomiskt att använda pinisolator eftersom storlek och vikt av isolatorn blir mer. Hantering och bytt av större enhetlig isolator är en ganska svår uppgift. För att övervinna dessa svårigheter utvecklades suspensionisolator.

I suspensionisolator kopplas antalet isolatorer i serie för att forma en sträng och linjeledaren bärs av den nedersta isolatorn. Varje isolator i en suspensionsträng kallas diskisolator på grund av sin skivform.

Fördelar med Suspensionisolator

• Varje suspensiondisk är utformad för normal spänningsklass 11 kV (högre spänningsklass 15 kV), så genom att använda olika antal diskar kan en suspensionsträng göras lämplig för valfri spänningsnivå.

• Om någon av diskisolatorerna i en suspensionsträng är skadad, kan den ersättas mycket enklare.

• Mekaniska spänningar på suspensionisolator är mindre eftersom linjen hänger på en flexibel suspensionsträng.

• Eftersom strömförande ledare hänger från stödstrukturen via suspensionsträng, är alltid ledarens positionshöjd mindre än den totala höjden av stödstrukturen. Därför kan ledarna vara säkra från blixt.

Nackdelar med Suspensionisolator

• Suspensionisolatorsträng är dyrare än pin- och posttyp av isolator.

• Suspensionsträng kräver mer höjd av stödstrukturen än vad som krävs för pin- eller postisolator för att upprätthålla samma markavstånd för strömförande ledare.

• Amplituden av fri svängning av ledare är större i suspensionisolatorsystem, därför bör mer avstånd mellan ledare ges.

Strainisolator

En suspensionsträng som används för att hantera betydande dragbelastningar kallas strainisolator. Den används där det finns en död ände eller en skarp kurva i överföringslinjen, vilket kräver att linjen bär en tung dragbelastning. En strainisolator måste ha betydande mekanisk styrka samt nödvändiga elektriska isolerande egenskaper.

Stayisolator

För lågspänningslinjer ska stavar isoleras från marken vid en höjd. Isolatorn som används i stavtråden kallas stayisolator och är vanligtvis av porcelän och är så utformad att i fall av isolatorns sprickning inte stavar tråden faller till marken.

Shackleisolator

Shackleisolator (även känd som spoolisolator) används vanligtvis i lågspänningsfördelningsnät. Den kan användas både horisontellt och vertikalt. Användningen av sådana isolatorer har minskat nyligen efter att användningen av underjordskablar för fördelningsändamål har ökat.

Den koniska hålen i spoolisolatorn fördelar belastningen mer jämnt och minimerar möjligheten till sprickor när den är tungt belastad. Ledaren i grovet på shackleisolator fastsätts med hjälp av mjuk bindtråd.