ПРОХОДНОЙ ИЗОЛЯТОР С СИЛИКОНОВЫМ ИЗОЛИРУЮЩИМ СЛОЕМ

Область техники
Полезная модель относится к электротехнике. В частности, к высоковольтным проходным изоляторам (вводам) воздушных линий электропередачи, кабельных линий, распределительных устройств на напряжение преимущественно 6-110 кВ.
Предшествующий уровень техники
Согласно ГОСТу 20454 «Изоляторы керамические проходные на напряжение свыше 1000 В» проходные изоляторы традиционно изготавливаются из керамических материалов и предназначены для ввода электрического тока в устройства или внутрь помещения. Проходные изоляторы соединяют внешние и внутренние стороны таких установок, выполняют фиксаторную опорную роль для токоведушей системы и одновременно ее изоляции от стен помещения или стенок устройства. Проходные изоляторы должны быть также механически прочными и герметичными, чтобы выдерживать нагрузки натяжения проводов при ветре и коротких замыканиях. В частности, в полезной модели 32921 приводится улучшенная конструкция традиционного керамического проходного изолятора. Основным недостатком таких конструкций является необходимость использования для проходных изоляторов фарфоровых покрышек большой толщины и с большим диаметром. Это необходимо для создания достаточной электрической прочности промежутка между фланцем, концентрически охватывающим изоляционное тело, и внутренним токопроводом. Электрическая прочность этого промежутка складывается из прочности на пробой фарфорового тела и воздушного слоя между фарфором и токопроводом. Электрическая прочность воздуха в сравнении с другими электроизоляционными материалами достаточно мала и составляет около 5 кВ/см. С увеличением толщины фарфорового тела его относительная электрическая прочность уменьшается в силу увеличения количества внутренних дефектов с увеличением толщины. Кроме этого, учитывая, что фарфор является материалом хрупким, нестойким к динамическим воздействиям, в месте соединения изоляционного тела с фланцем дополнительно увеличивают толщину изоляционного тела для придания прочности. Исходя из этого, при изготовлении проходных изоляторов на напряжения более 6 кВ используются фарфоровые покрышки большой толщины и больших радиусов.
В Полезной модели №48436 предусмотрены, в частности, новые материалы для изоляционного тела на основе стеклопластика. Это позволяет изготовить изолятор значительно более устойчивый к механическим воздействиям и разрушающим нагрузкам. Но стеклопластик имеет электрическую прочность, сопоставимую с электрофарфором, а иногда и меньшую. Поэтому при изготовлении изолятора по этой Полезной модели необходимо делать изоляционное тело большого диаметра с большим воздушным промежутком. Стоимость стеклопластика значительно превосходит стоимость электрофарфора. Масса используемого материала возрастает в квадрате от диаметра изоляционного тела. В итоге изолятор имеет существенный недостаток, заключающийся в слишком большой стоимости, в несколько раз превышающей стоимость фарфорового изолятора. Это не позволяет внедрить такие изоляторы в производство.
Цели
Цель разработки полезной модели состоит в создании проходного изолятора высокого напряжения с повышенными электрическими и механическими характеристиками, уменьшенной материалоемкостью, высокой термостойкостью, повышенной надежностью во всех климатических условиях.
Описание и пример реализации
Технический результат достигается тем, что проходной изолятор высокого напряжения, содержащий изолирующее тело с внешним оребрением, опорный металлический фланец, закрепленный на внешней поверхности тела, и центрирующие оголовки для установки в изолирующем теле токоведущей шины, размещенные на торцах последнего, имеет на внутренней поверхности изолирующего тела слой силиконовой резины. Силиконовая резина имеет более чем в 40 раз большую электрическую прочность, чем воздух. В результате применения такого слоя на внутренней стороне изолирующего тела можно уменьшить воздушный промежуток до нескольких миллиметров, оставив только необходимый для вентиляции и воздушной конвекции зазор между этим слоем и токопроводом. В результате уменьшения диаметра изолирующего тела уменьшается масса всего изолятора, в том числе дорогостоящих полимерных материалов, увеличивается электрическая прочность и надежность изолятора. Стоимость изоляторов на 10 кВ сопоставима со стоимостью фарфоровых изоляторов, а стоимость изоляторов 20 кВ и 35 кВ значительно меньше фарфоровых при повышенной надежности.
Так как кремнийорганическая резина имеет гарантированный срок эксплуатации - более 30 лет, то при использовании в качестве материала для стержня и опорной втулки некорродирующего алюминия следует ожидать гарантированного срока эксплуатации всего изолятора - более 30 лет. Кроме того, изолятор очень устойчив к термическим воздействиям, в том числе к резким перепадам температуры до 160 градусов, что в два раза больше, чем у известных фарфоровых изоляторов. Термическая стойкость изолятора ограничена только температурой стойкости стеклопластикового изолирующего тела, так как кремнийорганическая резина и металл имеют высокую температуру плавления. Это возможно в результате уникальных свойств кремнийорганической резины: высокое значение напряжения пробоя для внутренней изоляции, высокая трекингостойкость и гидрофобность для внешней изоляции. Способность кремнийорганической резины отталкивать загрязнения в сравнении с традиционными фарфором позволяет эксплуатировать изоляторы на открытых распределительных устройствах с большим количеством атмосферных загрязнений без перекрытия электрической дугой по поверхности изолятора.
Упругие свойства изолятора и отсутствие хрупких деталей позволяют транспортировать изоляторы без боя. Отсутствие фарфоровой детали исключает хрупкую поломку изолятора и возможность падения провода. Уменьшение веса изолятора дает экономию на транспортных расходах.
Изолятор был изготовлен на предприятии - заявителе и прошел все типы испытаний.
Процесс изготовления предлагаемого проходного изолятора сводится к следующим операциям:
1. Нанесение силиконового слоя на внутреннюю поверхность изоляционного тела методом литья в форму или приклеиванием силиконовой трубки.
2. Надевание и фиксация фланца на поверхности изолятора
3. Оребрение внешней поверхности, если изоляционное тело не имеет такого оребрения и оно по условиям эксплуатации необходимо.
4. Фиксация шины токопровода в центрирующих оголовках. В сравнении с технологией изготовления фарфоровых изоляторов время изготовления предлагаемого изолятора снижено, как минимум, в 3 раза.
Изолятор показал хорошие электрические и прочностные характеристики при меньшей стоимости, чем из традиционных материалов.
Краткое описание чертежа
Изобретение иллюстрируется чертежом, имеющим следующие обозначения:
1 - изолирующее тело выполненное, например, из стеклопластика;
2 - центрирующие токопровод оголовки;
3 - опорный металлический фланец;
4 - слой силиконовой (кремнийорганической) резины
5 - шины токопровода
6 - внешнее оребрение