ИЗОЛЯТОР ШТЫРЕВОЙ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к высоковольтным изоляторам.
В воздушных линиях электропередачи (ВЛ) для обеспечения передачи электрической энергии необходимо обеспечить изоляцию между проводами ВЛ и телом опор. Обеспечение изоляции достигается применением специальных электрических изоляторов. Как правило на ВЛ используются штыревые или подвесные изоляторы. Изначально как штыревые так и подвесные изоляторы исполнялись фарфоровыми, затем появились стеклянные изоляторы.
Для ВЛ напряжением до 20 кВ включительно в основном используются штыревые фарфоровые (серии ШФ) или стеклянные (серии ШС) изоляторы [1]. Для ВЛ напряжением 35 кВ и выше в основном применяются подвесные гирлянды изоляторов, собранные из необходимого количества единичных подвесных фарфоровых (серии ПФ) или стеклянных (серии ПС) изоляторов [1]. Недостатками стеклянных и фарфоровых изоляторов являются их большой вес и плохая устойчивость к механическим воздействиям, которая определяется хрупкостью материала, из которого изготовлены изоляторы. Изоляторы подвергаются бою при их транспортировке, погрузо-разгрузочных работах, выполнении монтажных операций и в процессе эксплуатации (как в результате естественных процессов так и в следствии актов вандализма).
В 70-х годах прошлого столетия были разработаны полимерные подвесные изоляторы, представляющие собой несущий стеклопластиковый стержень с напрессованными на него стальными оконцевателями и защищенный снаружи реберчатой рубашкой из полимерных материалов, как правило из кремний-органической резины. Эти изоляторы в настоящее время нашли широкое применение, т.к. имеют ряд преимуществ перед стеклянными или фарфоровыми гирляндами изоляторов. Полимерные подвесные изоляторы гораздо легче стеклянных и фарфоровых и устойчивы к механическим воздействиям, т.к. рубашка изоляторов изготавливается из эластичных полимеров. Эти преимущества полимерных изоляторов исключает их механическое разрушение и обеспечивает более высокую надежность эксплуатации ВЛ.
Неоднократно предпринимались попытки создания полимерных штыревых
изоляторов, однако до настоящего времени не создано конструкции изолятора, отвечающей требуемым параметрам надежности. Сложность в разработке полимерного штыревого изолятора состоит в том, что механические условия его работы существенно отличаются от условий работы подвесного изолятора. Так подвесной изолятор испытывает только растягивающие нагрузки, а изоляционный материал штыревого изолятора воспринимает динамические сжимающие и растягивающие нагрузки, которые возникают между стальным штырем, помещенным внутрь изолятора и проводом ВЛ, закрепленным на внешней поверхности изолятора.
Известен Изолятор штыревой для воздушных линий электропередач, содержащий внешний оголовок для закрепления провода, расположенный внутри указанного оголовка трубчатый элемент для штыря, а также связанный последовательно с внешним оголовком элемент, образующий ребро (RU 2170465, Н 01 В 17/20, опубл. 10.07.2001)
Известный изолятор содержит внешний оголовок, выполненный из двух соединенные вместе деталей, одна из которых (выполнена из полимеров класса высокопрочных термопластов, преимущественно волокнонаполненные термопласты, например полиамид, полиэтилентерефталат) предназначена для крепления к ней токонесущего провода, а другая деталь (выполнена из стойкого к токам утечки материала: силиконовые резины, материалы класса полиолефинов и их сополимеры, содержащие порошкообразные минеральные наполнители) образует во внутренней полости зону крепежа изолятора на опоре. Вторая деталь одновременно образует на изоляторе зону ребер, обеспечивающих необходимую длину пути токов утечки.
Недостатком данного изолятора является то, что при разработке данного изолятора решалась задача облегчения его веса за счет использования полимерных материалов вместо фарфора или металла. В результате этого известный изолятор не обладает достаточной механической прочностью. Несмотря на то, что оголовок выполнен из антифрикционного материала, в результате механического воздействия со стороны провода происходит деформация оголовка, выкрашивание и чисто механическое истирание. Полимерный элемент, выполняющий функцию ребра, из-за динамических сжимающих и растягивающих нагрузок разбивается в зоне контакта со штырем, в результате чего изолятор теряет устойчивость.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по формированию внутреннего и внешнего корпусных элементов изолятора, хорошо воспринимающих силовые нагрузки, но при этом сохраняющих функции оголовка и элемента посадки на штырь, а также облегчению веса изолятора путем заполнения его внутренней полости жестким полимером, удерживающим всю конструкцию в сборе.
Достигаемый при этом технический результат заключается повышении эксплуатационных долговечности и надежности за счет удаления из рабочей зоны полимерных материалов.
Указанный результат достигается тем, что в изоляторе штыревом для воздушных линий электропередач, содержащем внешний оголовок для закрепления провода, расположенный внутри указанного оголовка трубчатый элемент для штыря, а также связанный последовательно с внешним оголовком элемент, образующий ребро, внешний оголовок выполнен из алюминия, трубчатый элемент для штыря выполнен в виде стальной втулки, а элемент, образующий ребро, выполнен из эластичного полимерного материала и охватывает стальную втулку на части ее длины, на внутренней поверхности внешнего оголовка выполнена кольцевая проточка, а на элементе, образующем ребро, выполнен кольцевой выступ, радиально направленный в сторону стальной втулки, при этом полость, образованная между стальной втулкой, оголовком и элементом, образующим ребро, заполнена жестким полимерным материалом, заполняющим указанную проточку и охватывающим указанный выступ.
При этом внутренняя поверхность стальной втулки может быть обрезинена, в качестве жесткого полимерного материала может быть использован, например, использован ДСВ, а в качестве эластичного полимерного материала может быть использована кремний-органическая резина.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но
наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - показан штыревой изолятор для ВЛ.
Согласно настоящей полезной модели предлагается новая конструкция штыревого изолятора для воздушных линий электропередач.
Особенности конструкции состоят в следующем:
- изолятор имеет трубчатый элемент для штыря в виде стальной втулки 1, которая может быть обрезиненной для обеспечения необходимой силы трения для удержания изолятора на штыре;
- изолятор имеет внешний оголовок 2, выполненный из алюминия, предназначенный для закрепления на нем провода;
- стальная втулка 1 расположена внутри указанного оголовка;
- внутреннее пространство между стальной втулкой 1 и внешним оголовком 2 заполнено жестким полимерным материалом 3, например ДСВ, который воспринимает динамические нагрузки, возникающие между втулкой и оголовком, и обеспечивает необходимую электрическую прочность между ними;
- для обеспечения необходимой длины пути изолятор имеет связанный последовательно с внешним оголовком элемент, образующий ребро 4, выполненный из эластичных полимерных материалов, например из кремний-органической резины. Элемент, образующий ребро 4, охватывает стальную втулку на части ее длины;
- на внутренней поверхности внешнего оголовка 2 выполнена кольцевая проточка, а на элементе, образующем ребро 4, выполнен кольцевой выступ, радиально направленный в сторону стальной втулки так, что жесткий полимерный материал, заполняет указанную проточку и охватывает указанный выступ. При таком исполнении заполняющий полость полимерный материал обеспечивает надежное неразъемное соединение всех элементов изолятора между собой.
Таким образом, в предлагаемом штыревом изоляторе устранен главный недостаток известных конструкций штыревых полимерных изоляторов - мягкие полимерные материалы удалены из области действия механических нагрузок между штырем и проводом и заменены на жесткий материал, хорошо воспринимающий эти нагрузки.
Использование в качестве жесткого полимерного материала пресс-материала ДСВ-2, ДСВ-4, который относятся к дозирующимся стекловолокнитам, изготовленным из стеклянных комплексных нитей, пропитанных модифицированным фенолоформальдегидным связующим, позволяет при облегчении конструкции изолятора обеспечить ему высокую механическую прочность. Пресс-материал ДСВ имеет высокие механические характеристики, достаточную теплостойкость, хорошую текучесть и дозируемость. Высокопрочные детали из пресс-материалов пригодные для работы при температуре от -196С до +200С и в условиях тропического климата; изготовляются прямым или литьевым прессованием (см. статью «Пресс-материал ДСВ-4"О"», выложенную 29.09.2005 на сайте «Промышленные полимеры», расположенный в режиме он-лайн в Интернет по адресу: http://www.prompolimer.ru/dsv4o.htm).
Использование кремний-органической резины снижает вес изолятора и повышает его стойкость ко внешним воздействиям, кроме того, Кремний-органическая резина обеспечивает такие преимущества изолятору, которые нельзя было достичь ранее. Так, разрушающая механическая сила на растяжение у стеклянных изоляторов для 35 кВ - 70 кН, у изоляторов с использованием кремний-органической резины - 91,8 кН; разрядное напряжение грозового импульса соответственно 220 и 250 кВ; масса - 15,2 и 1,45 кг (полимерный изолятор более чем в 10 раз легче стеклянного).
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена из современных материалов с применением известных технологий.