ШТЫРЕВОЙ ИЗОЛЯТОР
PIN INSULATOR

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к штыревым изоляторам для воздушных линий электропередачи 10÷35 кВ.
Известен штыревой линейный изолятор, содержащий две концентрично установленные и соединенные между собой песчано-цементной связкой изоляционные детали, одна из которых выполнена из фарфора, отличающийся тем, что вторая изоляционная деталь выполнена из закаленного стекла [1].
Данный штыревой линейный изолятор изготовлен по традиционной технологии, при которой его изоляционные детали соединяются между собой песчано-цементной связкой, которая не обеспечивает оптимальные надежностные характеристики изоляторов при их работе в загрязненных условиях окружающей среды.
Известен изолятор штыревой, содержащий изоляционное тело в виде концентрично установленных и жестко соединенных между собой, по крайней мере, двух изоляционных деталей из закаленного стекла с ребрами, отличающийся тем, что ребро верхней и нижней изоляционных деталей выполнено увеличенного вылета с внутренним кольцевым ребром, периферийная часть ребра верхней изоляционной детали выполнена с загибом большого радиуса, в месте стыка верхней и нижней изоляционных деталей на нижней изоляционной детали выполнен горизонтально ориентированный кольцевой выступ. [2].
Однако этот штыревой линейный изолятор не отличается высокими электрическими характеристиками, достаточной эксплуатационной надежностью и приемлемыми затратами на его изготовление.
Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции штыревого изолятора для воздушных линий электропередачи на более высокое напряжение, а именно 10÷35 кВ, не имеющего недостатков вышеуказанных и других технических решений, выявленных заявителем в проведенном им информационном поиске (обеспечение высоких механических и электрических характеристик штыревого изолятора, особенно при эксплуатации в районах с засоленными почвами и увеличенными промышленными загрязнениями). Вышеотмеченный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности конструктивных отличительных признаков заявленного изобретения на штыревой изолятор, представленной в нижеследующей формуле изобретения (варианты): «штыревой изолятор для воздушных линий электропередачи 10÷35 кВ, состоящий из, по меньшей мере, двух: верхней и нижней изоляционных деталей, изготовленных из закаленного стекла и соединенных между собой при помощи скрепляющей связки; наружный диаметр верхней изоляционной детали выбирается больше наружного диаметра нижней изоляционной детали, при этом на, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых изоляционных деталей расположены, по меньшей мере, два внутренних кольцевых ребра, наружный диаметр верхней изоляционной детали находится в диапазоне 230…300 мм, а наружный диаметр нижней изоляционной детали находится в диапазоне 170…250 мм; штыревой изолятор для воздушных линий электропередачи 10÷35 кВ, состоящий из, по меньшей мере, двух: верхней и нижней изоляционных деталей, изготовленных из закаленного стекла и соединенных между собой при помощи скрепляющей связки, причем нижняя изоляционная деталь выполнена двукрылой конфигурации; наружный диаметр верхней изоляционной детали выбирается больше наружного диаметра нижней изоляционной детали, при этом наружный диаметр верхней изоляционной детали находится в диапазоне 230…300 мм, а наружный диаметр нижней изоляционной детали находится в диапазоне 170…250 мм; штыревой изолятор для воздушных линий электропередачи 10÷35 кВ, состоящий из, по меньшей мере, двух: верхней изоляционной детали, выполненной сферической или колоколообразной конфигурации, и нижней изоляционной детали без внутренних кольцевых ребер, изготовленных из закаленного стекла и соединенных между собой при помощи скрепляющей связки; наружный диаметр верхней изоляционной детали выбирается больше наружного диаметра нижней изоляционной детали, при этом наружный диаметр верхней изоляционной детали находится в диапазоне 230…300 мм, а наружный диаметр нижней изоляционной детали находится в диапазоне 170…250 мм; нижняя изоляционная деталь используется функционально как отдельный штыревой изолятор; скрепляющая связка изготовлена как цементно-песчаная связка или как клеевая связка».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид штыревого изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди (по первому и второму независимому пунктам формулы изобретения); на фиг. 2 - представлен общий вид штыревого изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди (по третьему независимому пункту формулы изобретения).
Предлагаемый штыревой изолятор для воздушных линий электропередачи 10÷35 кВ состоит из двух составных элементов 1, 2, изготовляемых из закаленного стекла (верхняя и нижняя изоляционная детали). Они соединяются между собой при помощи скрепляющей связки 3, в качестве которой может быть использованы: цементно-песчаная связка или клеевая связка (фиг. 1).
На одном составном элементе располагаются внутренне кольцевые ребра 4. Наружный диаметр верхнего составного элемента 1 находится в диапазоне 230…300 мм, а наружный диаметр нижнего составного элемента 2 находится в диапазоне 170…250 мм.
В варианте по второму независимому пункту формулы нижний составной элемент 2 выполняется двукрылой конфигурации 5 (фиг. 1).
По третьему независимому пункту формулы верхний составной элемент 6 выполняется в форме сферической или колоколообразной конфигурации без внутренних кольцевых ребер (нижний составной элемент может также выполняться двукрылой конфигурации 5).
Нижний составной элемент 2 может использоваться функционально как отдельный штыревой изолятор.
Выбор величин наружных диаметров элемента 1 в диапазоне 230…300 мм и элемента 2 в диапазоне 170…250 мм осуществляется расчетным путем на основе опытных данных, полученных по результатам эксплуатации штыревых изоляторов такого типа на воздушных линиях электропередачи различных классов напряжения. Размер наружного диаметра как верхней, так и нижней изоляционных деталей 1, 2 влияет, прежде всего, на длину пути утечки электрического тока по телу изолятора (чем больше наружный диаметр изоляционной детали, тем больше длина пути утечки электрического тока изолятора). Наружный диаметр верхней изоляционной детали 1 выбирается больше наружного диаметра нижней изоляционной детали 2 с тем, чтобы полностью закрывать нижнюю изоляционную деталь 2 и тем самым обеспечивать высокую чистоту всего изолятора (это особенно актуально при эксплуатации изоляторов в условиях сильной загрязненности окружающей среды). Внутренние кольцевые ребра 3, 4, выполняемые на верхней изоляционной детали 1, также способствуют обеспечению приемлемой дины пути утечки электрического тока изолятора. Вариант выполнения верхней изоляционной детали 1 без внутренних кольцевых ребер больше используется для эксплуатации изоляторов в относительно «чистой» окружающей среде (оптимальное значение длины пути утечки электрического тока достигается в данном конструктивном варианте за счет соответствующей формы изоляционных деталей). Как видим, диапазоны значений наружных диаметров изоляционных деталей, являются существенными и неотъемлемыми признаками заявляемого технического решения (любой разрабатываемый штыревой изолятор должен характеризоваться своим, только ему присущим, значением наружного диаметра изоляционных деталей).
Изготовление изолятора согласно настоящему изобретению производится следующим образом: изготовление изоляционных деталей 1 и 2 производится путем прессования из расплава электроизоляционного стекла с последующей термообработкой - закалкой. Затем уже изоляционная деталь 1 жестко закрепляется на изоляционной детали 2 при помощи скрепляющей связки 3 (цементно-песчаной связки или клеевой связки).
Заявляемый штыревой изолятор характеризуется высокой механической прочностью и высокими электрическими характеристиками, в частности, высокое пробивное напряжение и оптимальная длина пути утечки электрического тока (за счет использования закаленного электроизоляционного стекла в качестве материала для изготовления изоляционных деталей). Двукрылая форма одной (нижней) из изоляционных деталей позволяет успешно применять изоляторы в районах с засоленными почвами и увеличенными промышленными загрязнениями в отличие от стандартных широко применяемых штыревых изоляторов, имеющих негативную практику работы в таких жестких условиях окружающей среды. Кроме того, верхняя изоляционная деталь сферической или колоколообразной формы облегчает естественное омывание изолятора и при боковом креплении провода не уменьшает длину пути утечки электрического тока. Использование нижней изоляционной детали функционально, как отдельно действующий штыревой изолятор, естественно существенно улучшает себестоимостные показатели предложенного технического решения.
Источники информации
[1] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2248057, «Штыревой линейный изолятор», Н01В 17/32, заявлено 01.10.2003, опубликовано 10.03.2005.
[2] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2431898, «Штыревой линейный изолятор», Н01В 17/00, заявлено 01.07.2010, опубликовано 20.10.2011.
[3] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2291506, «Штыревой изолятор», Н01В 17/20, заявлено 10.03.2006, опубликовано 10.10.2007.
[4] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2014654, «Штыревой изолятор», Н01В 17/20, заявлено 23.12.1991, опубликовано 15.06.1994.
[5] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2178612, «Линия электропередачи», Н02G 7/00, Н01В 17/46, Н01Т 4/00, заявлено 30.071999, опубликовано 27.07.2001.
[6] Патент США №5945636, Н01В 17/00, опубликован 31.08.1999.