ШТЫРЕВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИЗОЛЯТОР
PIN-TYPE LINE INSULATOR

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к штыревым линейным изоляторам, применяемым для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередачи и в распределительных устройствах подстанций высокого напряжения.
Известен штыревой линейный изолятор, состоящий из изоляционного тела с глухим отверстием для крепления изолятора на штырь, содержащий, по крайней мере, одно ребро и имеющий место для бокового крепления провода, при этом изоляционное тело выполнено из кремнийорганической резины, а верхний уровень глухого отверстия находится выше места бокового крепления провода, причем в глухом отверстии изоляционного тела отсутствует резьба, изоляционное тело выполнено из термоусаживающегося трекингостойкого материала, а ребра выполнены спиралевидными [1].
В данном техническом решении изолятор (его изоляционное тело) целиком выполнен из кремнийорганической резины, которая обладает высокой гидрофобностью (несмачиваемостью), то есть на поверхности таких изоляторов при увлажнениях не создается сплошная водяная пленка и, следовательно, не будут создаваться условия для развития разряда по поверхности изолятора; однако такие материалы не характеризуются достаточной механической прочностью и их использование в качестве силового элемента для изоляторов проблематично с точки зрения обеспечения эксплуатационной надежности.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является штыревой линейный изолятор, содержащий, по меньшей мере, две концентрично установленные и соединенные между собой внутреннюю и внешнюю изоляционные детали [2].
Основным недостатком изоляторов такого конструктивного исполнения является низкие влагоразрядные напряжения по поверхности стекла или фарфора, из которых выполняются их изоляционные элементы, при загрязнениях в эксплуатационных условиях, что существенно снижает надежность работы воздушных линий электропередачи. При прочих равных условиях, а именно равной длине утечки электрического тока, интенсивности загрязнения и увлажнения, защищенности части изолятора от загрязнений и увлажнений, влагоразрядное напряжение изолятора зависит от проводимости слоя загрязнения, то есть от смачиваемости материала, из которого выполнен изолятор. Фарфор и стекло являются хорошо смачиваемыми (гидрофильными) материалами, на поверхности которых при увлажнениях создается сплошная водяная пленка, способствующая развитию электрического разряда по поверхности изолятора.
Заявитель ставил перед собой задачу разработки нового штыревого линейного изолятора, характеризующегося высокими влагоразрядными напряжениями по его поверхности при загрязнениях и одновременном обеспечении достаточной механической прочности в условиях эксплуатации. Указанный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков, перечисленных в приведенной ниже формуле заявляемого изобретения: «штыревой линейный изолятор, содержащий, по меньшей мере, две концентрично установленные и соединенные между собой внутреннюю и внешнюю изоляционные детали; внутренняя изоляционная деталь, образующая силовой узел для крепления изолятора на штыре опоры и провода на изоляторе, выполнена из электроизоляционного стекла или из электротехнического фарфора, или из конструкционной пластмассы с головкой, имеющей кольцевую и верхнюю диаметрально расположенную канавки, предназначенные для крепления провода, и резьбовое отверстие под штырь, при этом внешняя изоляционная деталь, выполненная колоколообразной или конусообразной формы из полимерного гидрофобного материала, жестко закреплена на внутренней изоляционной детали; головка внутренней изоляционной детали выполнена в виде желоба, предназначенного для расположения в нем проводов и обеспечения возможности их раскатки при монтаже воздушной линии электропередачи; в желобе головки внутренней изоляционной детали расположена свободно вращающаяся разрезная втулка, предназначенная для предотвращения выхода из желоба провода при механическом воздействии и исключения повреждения внутренней изоляционной детали проводом при раскатке; внешняя изоляционная деталь выполнена из кремнийорганической композиции или из силиконовой композиции; внешняя изоляционная деталь отформована непосредственно на установленной в пресс-форме внутренней изоляционной детали, предварительно покрытой связующим веществом в зоне контакта обеих деталей, посредством подачи в упомянутую пресс-форму под давлением кремнийорганической смеси и ее вулканизации при температуре 100-140°С в течение 4-20 минут; внешняя изоляционная деталь жестко закреплена на внутренней изоляционной детали посредством специальной клеевой прослойки».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид штыревого линейного изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению по первому и зависимым пунктам формулы.
Заявляемый штыревой линейный изолятор содержит две концентрично установленные изоляционные детали 1, 2, которые беззазорно соединены между собой связующим веществом. Внутренняя изоляционная деталь 1 представляет собой силовой узел и предназначается для крепления изолятора на штыре 3 опоры воздушной линии электропередачи и провода 4 на изоляторе. Она выполняется из электроизоляционного стекла, электротехнического фарфора или из конструкционной пластмассы с головкой 5, имеющей кольцевую и верхнюю диаметрально расположенную канавки 6, предназначенные для крепления провода, и резьбовое отверстие 7 под штырь 3 для крепления изолятора к опоре воздушной линии электропередачи. Головка 5 внутренней изоляционной детали 1 может быть выполнена в виде желоба 8, форма которого удобна для размещения в нем проводов при раскатке и монтаже их на воздушной линии электропередачи. Кроме того, в такой желоб 8 может быть вложена свободно вращающаяся разрезная втулка 9, которая позволит исключить выход из желоба 8 провода 4 при внешних механических воздействиях и повреждениях внутренней изоляционной детали 1 проводом 4 при раскатке.
Внутренняя изоляционная деталь 1 определяет электрическую прочность изолятора на пробой, а именно пробивное напряжение изолятора по кратчайшему пути между проводом 4, закрепленным в канавках 6 головки 5 и заземленным штырем 3, и механическую прочность изолятора при воздействии изгибающих механических нагрузок от провода 4.
Внешняя изоляционная деталь 2 выполняется колоколообразной или конусообразной формы из полимерного гидрофобного материала, и она жестко фиксируется на внутренней изоляционной детали 1 либо выполняется заодно с ней. В качестве материала для внешней изоляционной детали 2 берутся кремнийорганическая или силиконовая композиции. Внешняя изоляционная деталь 2 обеспечивает необходимую длину пути утечки электрического тока по поверхности изолятора между проводом 4 и штырем 3.
Изготовление изолятора согласно настоящему изобретению производится в два этапа следующим образом.
Первый этап - изготовление внутренней изоляционной детали 1 и затем второй этап - формование на детали 1 внешней изоляционной детали (юбки) 2. Изготовление внутренней изоляционной детали 1 производится путем прессования из расплава электроизоляционного стекла с последующей термообработкой - отжигом. Если внутренняя изоляционная деталь 1 изготовляется из электротехнического фарфора, то процесс изготовления предусматривает последовательные операции формовки фарфоровой массы, ее сушки, глазурования, обжига и дальнейшей механической обработки. Изготовление внутренней изоляционной детали 1 из конструкционных пластмасс осуществляется путем литья под давлением на термопластавтоматах. Формование внешней изоляционной детали 2 осуществляется посредством установки внутренней изоляционной детали 1, предварительно покрытой связующим веществом в зоне контакта обеих деталей 1, 2, в пресс-форму, подаче в пресс-форму под давлением кремнийорганической (силиконовой) смеси и последующей ее вулканизации при температуре 100÷140°С в течение 4÷20 минут. Также можно предварительно изготовить внешнюю изоляционную деталь 2 или сразу несколько внешних изоляционных деталей 2 путем подачи в пресс-форму под давлением кремнийорганической смеси и ее вулканизации при температуре 100÷140°С в течение 4÷20 минут. Затем уже готовая внешняя изоляционная деталь 2 жестко закрепляется на внутренней изоляционной детали 1 при помощи специальных клеев.
Заявляемый штыревой линейный изолятор характеризуется высокой механической прочностью и высоким пробивным напряжением, так как его силовой узел изготовляется из соответствующих обладающих указанными параметрами материалов (электроизоляционное стекло, электротехнический фарфор, конструкционные пластмассы), а также обеспечивает влагоразрядные удельные (в расчете на единицу длины пути утечки электрического тока) напряжения, вдвое большие, чем гидрофильные стекло или фарфор за счет изготовления внешней изоляционной детали (юбки) из гидрофобной кремнийорганической резины; изолятор прошел электрические и механические испытания с положительными результатами, отличается высокой эксплуатационной надежностью, серийно изготовляется и поставляется на электроэнергетические объекты.
Источники информации
[1]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2291506 «Штыревой изолятор». Старцев В.В., Н01В 17/20, заявлено 10.03.2006 г., опубликовано 10.01.2007 г. Бюллетень №1.
[2]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2248057 «Штыревой линейный изолятор», Аржевитин А.Н. и др., Н01В 17/32, заявлено 01.10.2003 г., опубликовано 10.03.2005 г. Бюллетень №7.