ШТЫРЕВОЙ ИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к штыревым линейным высоковольтным полимерным изоляторам, предназначенным для крепления изолированного (СИП) и неизолированного провода к металлическим, железобетонным и деревянным опорам на воздушных линиях электропередач и в распределительных устройствах станций и подстанций, рассчитанных на напряжение 10, 20 кВ переменного тока промышленной частоты 50 Гц.
Последнее время все более широко используют при ремонте и строительстве новых линий электропередач штыревые изоляторы из полимерных материалов, которые более устойчивы к механическим нагрузкам и имеют меньший вес, в сравнении с традиционными фарфоровыми и стеклянными изоляторами.
Известен опорный штыревой изолятор (RU 2208855, МПК H01B 17/14, опубл. 16.05.2001 г.), содержащий изоляционное тело с ребрами, с головкой и резьбовым отверстием для крепления штыря на опоре линии электропередач. Головка изолятора имеет отверстие с продольной прорезью, края прорези представляют собой выступы, которые входят в соответствующие пазы на фиксаторе, выполненном в виде отдельной детали. Фиксатор препятствует самопроизвольному выходу провода из отверстия через продольную прорезь головки.
Достоинством изолятора является наличие на головке фиксатора, обеспечивающего удобное размещение токонесущего провода в отверстии головки с последующей его надежной фиксацией.
Выполнение тела изолятора из полимерного материала класса высокопрочных термопластов не обеспечивает достаточной электрической прочности изолятора на внутренний пробой, к тому же такой изолятор характеризуется большим расходом дорогостоящего полимерного материала. При выполнении тела изолятора из кремнийорганической резины, характеризующейся высокими электроизоляционными свойствами, не обеспечивается достаточная механическая прочность изолятора (прочность на изгиб).
В качестве ближайшего аналога (прототип) выбран линейный полимерный изолятор (RU 2170465, МПК H01B 17/20, опубл. 01.03.2000 г.), выполненный в виде изоляционного тела, состоящего из двух деталей. Одна деталь образует головку для крепления провода и зону крепежа изолятора на опоре, вторая деталь образует на изоляторе зону ребер. В головке выполнена выемка для размещения в ней провода и кольцеобразная выемка для размещения в ней арматуры, крепящей токонесущий провод к изолятору. Первая деталь изготовлена из неабразивного материала, имеющего малый коэффициент трения, а вторая из стойкого к токам утечки материала. На изоляторе выполнена перемычка, электрически соединяющая провод или арматуру с поверхностью второй детали.
Головка (оголовник) и зона крепления изолятора на опоре выполнены в качестве одной детали (первой), и не смотря на наличие перемычки, возможен пробой изолятора по первой изоляционной детали. Изолятор характеризуется низкой электрической прочностью. Выемка головки, в отличие от предыдущего аналога, не снабжена фиксатором, поэтому в изоляторе не обеспечивается надежное удержание токонесущего провода в выемке.
Указанные недостатки устраняются в предложенном штыревом изоляторе.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении электрической прочности изолятора.
Решение поставленной задачи в штыревом изоляторе, содержащем изоляционное тело, выполненное из двух изоляционных деталей, одна из которых образует оголовник, а вторая - зону ребер, достигается тем, что изолятор содержит третью изоляционную деталь, образующую зону крепления изолятора на штыре траверсы, при этом вторая изоляционная деталь установлена между первой и третьей изоляционными деталями, первая и третья изоляционные детали выполнены из полимерного материала класса высокопрочных термопластов, а вторая изоляционная деталь - из материала класса трекингостойких полимеров.
Изоляционные детали установлены друг над другом и жестко соединены между собой, при этом наружный диаметр нижней детали соответствует внутреннему диаметру верхней детали.
На второй изоляционной детали выполнен кольцевой паз для установки в него первой изоляционной детали.
На второй изоляционной детали выполнен кольцевой выступ для закрепления на нем третьей изоляционной детали.
Все изоляционные детали соединены друг с другом концентрично и беззазорно.
В оголовнике выполнено цилиндрическое отверстие с продольной прорезью.
Изолятор снабжен фиксатором, выполненным с возможностью неподвижной установки в продольную прорезь оголовника.
Оголовник имеет кольцевую канавку для боковой вязки провода.
В качестве полимерного материала класса высокопрочных термопластов использован материал на основе полибутилентерефталата.
В качестве материала класса трекингостойких полимеров использована кремнийорганическая резина.
Вторая изоляционная деталь содержит, по крайней мере, одно ребро.
Предложенная конструкция полимерного штыревого изолятора обеспечивает его электрическую прочность в результате размещения детали из кремнийорганической резины, характеризующейся высокой электрической прочностью, между оголовником (первая изоляционная деталь) и третьей изоляционной деталью (образующей зону крепежа изолятора на штыре), выполненными из материал на основе полибутилентерефталата и характеризующимися высокой механической прочностью. В изоляторе исключается возможный его пробой по кратчайшему пути между проводом, закрепленным в отверстии оголовника, и заземленным штырем траверсы.
Выполнение же первой изоляционной детали (оголовника) и третьей изоляционной деталей (образующей зону крепежа изолятора на штыре) из механически прочных и жестких материалов, а также установка изоляционных деталей путем их чередования (по виду материалу) и соединение друг с другом концентрично и беззазорно по принципу «выемка-выступ», обеспечивает механическую прочность конструкции изолятора и устойчивость ее к действующим изгибающим нагрузкам, вызванным натяжкой и вибрацией провода.
Наличие на оголовнике фиксатора обеспечивает удобное размещение токонесущего провода в цилиндрическом отверстии и устраняет самопроизвольный выход провода из отверстия оголовника.
В отличие от прототипа, где деталь из кремнийорганической резины выполняет только функцию по защите электроизоляционного полимерного тела изолятора от действия токов утечки по поверхности, атмосферных воздействий, электрической дуги, в предлагаемом изоляторе изоляционная деталь из кремнийорганической резины сама используется в качестве тела изолятора, компенсирует создаваемые растягивающие и сжимающие усилия, исключая повышение напряжения в теле изолятора.
Ниже приведен один из вариантов осуществления настоящей полезной модели. Данный пример приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом: общий вид штыревого изолятора.
Изолятор содержит изоляционное тело, состоящее из трех концентрично установленных и соединенных беззазорно между собой изоляционных деталей.
Первая изоляционная деталь 1 образует оголовник для центрального и бокового крепления провода. Оголовник 1 выполнен с цилиндрическим отверстием 2 для размещения в нем токонесущего провода и наружной кольцевой канавкой 3 для боковой вязки провода. В цилиндрическом отверстии 2 оголовника 1 выполнена продольная прорезь 4, обеспечивающая протяжку и укладку провода в цилиндрическое отверстие 2. Оголовник 1 снабжен фиксатором 5 в виде отдельной детали. Фиксатор 5 выполнен таким, что он устанавливается в продольную прорезь 4 после укладки провода, не позволяя самопроизвольному выходу провода из отверстия 2 через продольную прорезь 4. Фиксатор 5 устанавливается в продольную прорезь 4 без возможности последующего смещения его относительно оголовника 1 в окружном направлении по отношению к оси протягиваемого провода.
Первая изоляционная деталь 1 выполнена из полимера класса высокопрочных термопластов, например, из материала на основе полибутилентерефталата.
Фиксатор 5 может быть выполнен, например, из сшитого полиэтилена.
Третья изоляционная деталь 6 образует зону для крепления изолятора на штыре траверсы, выполнена в форме колпачка с резьбовым отверстием 7 под штырь. Третья изоляционная деталь 6 выполнена из полимера класса высокопрочных термопластов, например, из материала на основе полибутилентерефталата.
Между первой 1 и третьей 6 изоляционными деталями беззазорно установлена и жестко закреплена посредством инжекционного литья вторая изоляционная деталь 8, образующая зону ребер, обеспечивающих необходимую длину пути токов утечки по поверхности изолятора между проводом и штырем траверсы. Вторая изоляционная деталь 8 выполнена из эластичных трекингостойких полимерных материалов, например, из кремнийорганической резины. Вторая изоляционная деталь 8 выполнена в форме колпачка, охватывающего третью изоляционную деталь 6, и имеющая, по крайней мере, одно ребро 9.
Изоляционные детали 1, 6 и 8 установлены друг над другом и жестко соединены между собой так, что вторая изоляционная деталь 8 выполнена в форме колпачка такой формы, что она входит беззазорно в выемку первой детали 1 и устанавливается выемкой на третью изоляционную деталь 6 без зазора.
Вторая изоляционная деталь 8 из кремнийорганической резины выполнена с кольцевым пазом 10 для надежного закрепления на ней первой изоляционной детали 1 (оголовника), и кольцевым выступом 11 для фиксирования и закрепления в ней третьей изоляционной детали 6.
Изоляционные детали 1, 6 и 8 сопряжены между собой по цилиндрической, сферической и плоскостной поверхностям, что позволяет выполнить их надежное и беззазорное соединение.
Вторая деталь 8 из кремнийорганической резины разделяет тело изолятора на две части, выполненные из полимера класса высокопрочных термопластов, обеспечивая высокую электрическую прочность и исключая возможный пробой изолятора.
Верхний край резьбового отверстия под штырь 7 третьей изоляционной детали 6 расположен на уровне средней линии кольцевой канавки 3 для бокового крепления провода.
Штыревой изолятор изготавливают следующим образом.
Литьем под давлением на термопластавтоматах изготавливают первую 1 и третью 6 изоляционные детали. Формование второй изоляционной детали 8 осуществляют посредством установки первой 1 и третьей 6 деталей, предварительно покрытых связующим веществом, например, праймером, в зоне контакта трех деталей, в пресс-форму. В пресс-форму под давлением подают кремнийорганическую смесь, смесь вулканизируется при температуре 120-145°C в течение нескольких минут.
Монтаж (демонтаж) изолятора осуществляют навинчиванием его на полиэтиленовый колпачок, установленный на штырь опоры линии электропередач, без применения дополнительных приспособлений.
Изолятор, согласно полезной модели, характеризуется технологичностью изготовления, механической и электрической прочностью, может быть изготовлен в условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.