ПОДВЕСНОЙ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЙ ИЗОЛЯТОР ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ
SUSPENDED POLYETHYLENE INSULATOR FOR OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройству высоковольтных подвесных изоляторов воздушных линий электропередачи.
Известна конструкция подвесного изолятора, содержащего: шапку, стержень и изоляционную деталь из фарфора или закаленного стекла (стандарт IEEE Power Eng. - Rev., 1982, v. 2, N 10, р.35, fig.3). Шапка и стержень соосно установлены на изоляционной детали и обеспечивают шарнирное крепление нескольких изоляторов в гирлянде, позволяющее последовательно соединять шапку одного изолятора со стержнем другого изолятора (стандарт IEC60120, ГОСТ 6490). Известны также высоковольтные изоляторы, имеющие соосно установленные шапку, стержень и изоляционную деталь, выполненную из электротехнического фарфора или закаленного стекла, с различными усовершенствованиями (SU 1579303, SU 1619957, SU 1644667.
Наиболее близким прототипом является изолятор по патенту RU 2297056 С1 (заявка 2006112286/09 от 14.04.2006) содержащий металлическую шапку, металлический стержень с утолщением и электроизоляционную деталь из кремнийорганической резины, с головкой детали, запрессованной между металлическим стержнем и металлической шапкой.
Недостатком аналогов является использование в качестве материала изоляционной детали закаленного стекла или фарфора, обладающих значительной механической прочностью и термостойкостью, но вместе с тем хрупкостью (низкой стойкостью к динамическим нагрузкам) и достаточно большим весом. Большой вес связан также с использованием металлических конструктивных элементов (шапка и стержень). Большой вес изделия отражается на трудоемкости и удорожании монтажа гирлянды изоляторов, большей весовой нагрузке на подвеску в целом. Хрупкость влияет на высокий процент боя при транспортировке изделий.
Кроме этого, всем аналогам и прототипу присуще явление коррозии в деталях конструкции (шапка и стержень) из-за использования металла для их изготовления.
В прототипе хрупкость и большой вес (отчасти) устранены посредством выполнения изоляционной детали из кремнийорганической резины. Тем не менее, кремнийорганическая резина при всех преимуществах является мягким материалом и имеет недостаточную прочность к сдавливанию. Крепление стержня в головке изоляционной детали осуществлено нежестко, возможно его раскачивание и переменная сдавливающая нагрузка на головку детали.
Вследствие этого вероятно временное изменение толщины изоляционного слоя и сокращение изоляционного промежутка. Как мягкий материал резина более подвержена порезам и разрывам. С течением времени возможно возникновение трещин и крошение фрагментов изоляционной детали в местах сочленений со стальными элементами. В условиях значительной сдавливающей нагрузки действующей длительное время, слой резины также изменит толщину. Во всех перечисленных случаях ухудшаются изолирующие свойства изоляционной детали.
Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности и удобства применения изоляторов за счет более значительного снижения веса изделия, исключения коррозии, повышения устойчивости к динамическим нагрузкам и изолирующей способности гирлянды из нескольких изоляторов.
Указанный результат достигается за счет, того что высоковольтный изолятор содержит изоляционную деталь 2 из сшитого полиэтилена, шапку 1 и стержень 3 из композитного материала (см. фиг.1).
Стержень сформирован в полимерном компаунде продольными упрочняющими волокнами, равномерно расположенными по всему объему стержня. Упрочняющие волокна выполнены из стойкого к нагрузке на разрыв диэлектрического материала. Возможно исполнение в варианте с органическими (например, арамидными) или неорганическими (например, базальтовыми) волокнами. Стержень имеет фигурное утолщение - 3а на одном конце и сфероидное утолщение 3б на другом (см. фиг.1).
Фигурным концом стержень жестко запрессован в изоляционную деталь, при этом максимальный диаметр фигурного конца стержня 3а несколько меньше внутреннего диаметра входного отверстия шапки 1.
Сфероидный конец 3б входит в свободное отверстие шапки другого изолятора 1а и обеспечивает шарнирное крепление изолятора в составной гирлянде из одинаковых изоляторов. Шапка сформирована из компаунда с многослойным армированием тканью из тех же волокон, что и стержень. При этом она отличается от традиционной формы шапки, получаемой отливкой из чугуна, и представляет собой втулку со сфероидной внутренней поверхностью. Выходные отверстия выполнены с меньшим диаметром относительно внутреннего диаметра шапки.
Трекингостойкий сшитый полиэтилен высокой плотности (например, аналогичный Hendrix Molded Products www.hendrix-wc.com) обладает невысокой хрупкостью и при этом существенно более твердый материал в сравнении с резиной. Из-за значительно большей твердости изоляционная деталь из сшитого полиэтилена более устойчива к длительным сдавливающим нагрузкам и раскачиванию стержня изолятора.
Кроме этого, за счет диэлектрического свойства стержня и шапки повышаются изолирующая способность гирлянды изоляторов. Применение более легких материалов: сшитого полиэтилена и композитов, снижает весовую нагрузку. Замена металлических деталей на композитные элементы исключает коррозию.
Возможны варианты исполнения с одной изоляционной деталью в шапке (фиг.1) и с двумя деталями (фиг.4) и дополнительным крепежным элементом - металлическим стаканом (фиг.5).
Возможно также жесткое соединение из нескольких секций изоляционных деталей (фиг.6)
На фиг.1 изображена схема устройства, где 1 - шапка, 2 - электроизоляционная деталь, 3 - стержень, 3а - фигурное (коническое) утолщение стержня, 3б-сфероидное утолщение стержня.
На фиг.2 изображен вид сверху на шапку изолятора 1 с фигурным вырезом для входа сфероидного конца стержня и шплинтовым замком 4.
На фиг.3 изображен вид снизу на сфероидный конец композитного стержня.
На фиг.4 изображен вариант исполнения с одной композитной шапкой 1, двумя изоляционными деталями из сшитого полиэтилена 2 и двумя композитными стержнями 3.
На фиг.5 изображен металлический крепежный элемент «стакан» 5 со шплинтовым замком 4.
На фиг.6 изображен вариант соединения из нескольких секций изоляторов, включая дополнительный композиционный стержень с двумя коническими утолщениями 6.