ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗОЛЯТОР С ВСТРОЕННЫМ СИГНАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ

Предлагаемая полезная модель относится к электротехническому оборудованию, а именно к полимерным изоляторам.
Известен полимерный изолятор (SU1552899, МПК Н01В 17/20. В.А. Аксенов, Ю.Н. Шумилов. Полимерный изолятор. - Опубл. 10.09.1995 г.), включающий стеклопластиковый стержень, защитную оболочку из полимерного материала, оконцеватели.
Недостатком данного устройства является сложность контроля его диэлектрического состояния при эксплуатации.
Цель полезной модели - контроль диэлектрического состояния изолятора, предупреждение возникновения аварийной ситуации, сокращение времени на поиск неисправного изолятора.
Указанная цель достигается тем, что в полимерный изолятор встроен электрод в форме кольца с прикрепленным к нему индикатором сигнального устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что изолятор снабжен сигнальным устройством, содержащим электрод, индикатор, токопроводящие элементы, причем электрод выполнен в форме кольца, напрессован на стеклопластиковый стержень, внешней поверхностью соприкасающийся с защитной оболочкой полимерного изолятора, расположен на конце стеклопластикового стержня со стороны заземленного оконцевателя, не соприкасаясь с последним, при этом электрод и заземленный оконцеватель соединены токопроводящими элементами с индикатором сигнального устройства, который прикреплен к защитной оболочке изолятора, а в качестве индикатора используется RFID-метка.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого полимерного изолятора в сборке, включающая стеклопластиковый стержень 6, на которой напрессован электрод 4 в форме кольца, внешней поверхностью электрод 4 соприкасается с защитной полимерной оболочкой 1 изолятора. Электрод 4 размещен на конце стеклопластикового стержня 6 со стороны заземленного оконцевателя 2, не соприкасаясь с ним.
К поверности защитной оболочки 1 изолятора жестко прикреплен индикатор 5 сигнального устройства, который токопроводящими элементами 7 соединен с электродом 4 и заземленным оконцевателем 2. Изолятор со стороны незаземленного оконцевателя 3 крепится к воздушной линии электропередачи высоковольтной линейной арматурой (на фигуре не приведены).
На фиг. 2 изображена схема крепления индикатора 5 к электроду 4 и заземленному оконцевателю 2 токопроводящими элементами 7.
Во время эксплуатации полимерных изоляторов под воздействием климатических и эксплуатационных факторов возможно снижение их электрической «прочности» из за «хрупкого излома стержня», вызывающего внутренний пробой и нарушения внешнего полимерного защитного слоя - внешний пробой.
«Хрупкий излом стержня» - разрушение стеклянных нитей внутри стеклопластикового стержня, возникающего при одновременном воздействии агрессивной среды, сильного электрического поля и значительной разрывающей нагрузки. Агрессивные химические воздействия возникают вследствие неполной полимеризации эпоксидного компаунда, когда невступившие в процесс полимеризации эпоксидные смолы сохраняют химическую активность внутри отвердевшего материала. Электрическое поле является катализатором химических реакций, а приложенная механическая нагрузка приводит к обрыву разрушенных нитей. Воздействие электрического поля усиливает электрохимические реакции, способные к разрушению стеклонитей даже в отсутствии разрывающего усилия.
Предлагаемый полимерный изолятор с встроенным сигнальным устройством работает следующим образом.
Электрод 4 в форме кольца, встроенный в полимерный изолятор и охватывающий стеклопластиковой стержень 6, позволяет обнаружить внутренний пробой изолятора и непрерывно контролировать состояние стеклопластикового стержня.
Поверхность защитной оболочки 1 линейных полимерных изоляторов испытывает также химические, тепловые, радиоционные воздействия в сочетании с увлажнением, что способствует появлению длительных частичных поверхностных разрядов или перемежающихся «дужек», из-за чего снижается поверхностное сопротивление изолятора, увеличивается ток утечки.
Электрод 4 в форме кольца, встроенный в изолятор, своей внешней поверхностью соприкасается с защитной оболочкой 1 изолятора, что позволяет обнаружить внешний пробой на всей поверхности защитной оболочки 1.
Электрод 4 кольцеобразной формы устанавливается на стеклопластиковом стержне 6 таким образом, чтобы обеспечить полный контакт его поверхности с поверхностью стеклопластикового стержня 6, не нарушая целостности последнего. Чтобы существенно не увеличивать массу стандартного изолятора для изготовления электрода 4 используют, например, алюминий, который обладает малым весом, поддается прессованию, имеет низкую стоимость, является надежным в эксплуатации, а естественный слой оксида алюминия обладает антикоррозийными свойствами.
Чтобы контролировать наличие токов пробоя по всей длине стеклопластикового стержня 6 электрод 4 размещают ближе к заземленному оконцевателю 2. Кольцеобразная форма электрода 4 позволяет контролировать наличие токов пробоя и на защитной оболочке 1 изолятора, так как внешняя поверхность электрода 4 соприкасается с защитной оболочкой.
Индикатор 5 закреплен на поверхности защитной оболочки 1 изолятора между электродом 4 и заземленным оконцевателем 2 и соединен с электродом 4 и заземленным оконцевателем 2 токопроводящими элементами 7.
В настоящее время при пробое изолятора ток проходит к заземленному окоцевателю 2 по защитной оболочке 1 изолятора или через стеклопластиковый стержень, сопротивление изолятора уменьшается, при этом ток замыкания на землю возрастает, что приводит к аварийному состоянию в системе электроснабжения.
В процессе эксплуатации нет возможности выявить начало пробоев и контролировать их развитие. Кроме того на поиск неисправного изолятора требуется значительное время.
При использовании встроенного в изолятор сигнального устройства задается ток уставки, величина которого меньше аварийного тока однофазного замыкания на землю.
При внешнем и внутреннем пробое между кольцеобразным электродом 4 и заземленным оконцевателем 2 возникает разность потенциалов, которая вызывает прохождение тока через индикатор 5. При достижении величины тока уставки к заданному уровню срабатывает индикатор 5 сигнального устройства, позволяющий обнаружить неисправность (пробой) изолятора. Срабатывание сигнального устройства фиксируют при обходах с осмотром ЛЭП во время текущей эксплуатации, а также при выявлении причин аварийной ситуации.
Таким образом, использование изолятора с встроенным сигнальным устройством позволяет осуществлять контроль диэлектрического состояния изолятора по току уставки, что позволит предупредить возможные аварийные ситуации. Кроме того, предлагаемое устройство сократит время поиска неисправного изолятора.