СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПОРНОГО ИЗОЛЯТОРА И ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР
METHOD FOR MANUFACTURING OF BASE INSULATOR AND BASE INSULATOR

Область техники, к которой относится изобретение, и предшествующая техника
Настоящее изобретение относится к способу изготовления опорного изолятора.
Изобретение относится к таким опорным изоляторам любого размера, используемым для разделения двух электрических потенциалов, обычно высокого электрического потенциала относительно земли. Их можно использовать в качестве так называемых подстанционных опорных изоляторов в распределительных устройствах преобразовательных подстанций электрических станций для передачи электроэнергии, как, например, для разделительных клапанов преобразователей на подстанциях ЛЭПВНПТ (HVDC) (линии электропередачи высокого напряжения на постоянном токе) относительно земли. Другим возможным использованием является использование в опорах подвесных электрических кабелей высокого напряжения.
Обычными размерами для такого опорного изолятора являются длины, то есть высоты, 6-8 м и диаметры 25-40 см, но возможен любой другой размер.
Рассматриваемое напряжение, то есть разность потенциалов, может, например, составлять 800 кВ, хотя вполне возможны другие напряжения. Напряжение может быть переменным напряжением или постоянным напряжением.
Изобретение относится к таким опорным изоляторам, содержащим трубку из изоляционного жесткого материала, которая заполнена сердцевиной из изоляционного материала, такого как пенопласт. Трубка может иметь другое поперечное сечение, отличающееся от круглого, такое как квадратное, хотя круглое поперечное сечение встречается чаще всего. Трубка может также иметь изменяющееся поперечное сечение, такое как коническое. Изобретение, в частности, направлено на так называемые композиционные изоляторы, то есть которые имеют трубку из композиционного материала.
В опорном изоляторе этого типа является важным то, что не возникает короткого замыкания между электрическими потенциалами, разделенными таким образом, и это является причиной того, почему внутренний объем трубки заполняют сердцевиной из изоляционного материала.
Патент США № 2004/0251385 A1 показывает, как опорный изолятор этого типа можно заполнять пенопластом для предотвращения появления коротких замыканий.
Однако в опорных изоляторах этого уже известного типа имеется не совсем незначительный риск возникновения коротких замыканий в опорном изоляторе вследствие влаги, проникающей во внутреннюю часть опоры. Причиной этого является то, что трудно заполнять весь внутренний объем трубки упомянутой сердцевиной и поддерживать полное заполнение все время. Кроме того, в сердцевине также могут возникать трещины. Таким образом, влага может проникать в места между сердцевиной и трубкой и в сердцевину и вызывать короткое замыкание в опорном изоляторе.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать способ изготовления опорного изолятора описанного выше типа, а также опорный изолятор, уменьшающий риски коротких замыканий.
Эта задача согласно изобретению достигается с помощью способа изготовления опорного изолятора, который содержит этапы:
- введения сердцевины из изоляционного материала в трубку из изоляционного жесткого материала так, чтобы он занял по существу весь внутренний объем трубки, оставляя маленькое периферийное пространство, разделяющее сердцевину и внутренние стенки трубки,
- закрывания трубки на ее двух концах,
- введения клея в трубку через первое отверстие в одном из упомянутых концов, устанавливая второе отверстие в противоположном конце трубки с обеспечением возможности выхода воздуха из внутренней части трубки при введении упомянутого клея,
- закрывания упомянутого второго отверстия, когда из него больше не выходит воздух,
- продолжения введения клея в трубку под повышенным давлением, пока давление, необходимое для введения большего количества клея в трубку, не превысит предварительно заданного уровня,
- закрывания упомянутого первого отверстия, и
- отверждения клея при поддержании повышенного давления во внутренней части трубки.
Преднамеренно создавая пространство, разделяющее сердцевину и внутренние стенки трубки, и заполняя это пространство клеем, создавая повышенное давление внутри трубки, обеспечивают то, что внутренний объем трубки будет полностью заполнен также после отверждения клея. Надежное сцепление между сердцевиной и трубкой обеспечивается благодаря отверждению клея под повышенным давлением. Это означает, что получается компенсация возможной усадки материала, поскольку после отверждения в клеевом соединении также останется сжимающее напряжение. Таким образом, получается однородный блок без риска проникновения влаги.
Согласно варианту осуществления изобретения эту сердцевину создают из легкого упругого сжимаемого материала, который вводят в трубку. Это означает, что повышенное давление клея приведет к сжатию сердцевины так, что когда клей сжимается во время отверждения, повышенное давление поддерживается за счет имеющего место обратного пружинящего расширения сердцевины. Сердцевину с такой целью предпочтительно выполняют из пенопласта, такого как твердый вспененный материал, например вспененный материал из поливинилхлорида или подобного материала. "Твердый" здесь необходимо интерпретировать, не исключая эластичность материала.
Согласно другому варианту осуществления изобретения упомянутую сердцевину вводят в трубку из упругого материала, имеющую толщину, обеспечивающую ее расширение при введении в нее клея под повышенным давлением, достигающим упомянутого предварительно заданного уровня. Это означает, что трубка будет упруго деформироваться при введении клея под повышенным давлением, и когда клей сжимается во время его отверждения, повышенное давление поддерживается обратным пружинящим действием трубки. Подходящим жестким материалом для трубки является композит, армированный волокном, такой как композит из стекловолокна и эпоксидной смолы.
Согласно другому варианту осуществления изобретения тонкий подобный жгуту элемент наматывают по существу по спирали вокруг сердцевины с большим углом начального конуса прежде, чем сердцевину вводят в упомянутую трубку для того, чтобы получать упомянутое пространство между сердцевиной и внутренними стенками трубки с помощью упомянутого подобного жгуту элемента, действующего в качестве распорной детали. Этот способ наматывания упомянутого подобного жгуту элемента вокруг сердцевины обеспечивает периферийное пространство, разделяющее сердцевину и внутренние стенки трубки без какого-либо риска, что какая-либо часть сердцевины будет упираться во внутреннюю стенку трубки и, таким образом, препятствовать введению клея между сердцевиной и трубкой в таком месте и соединять ее с помощью клеевого соединения. Предпочтительно получают пространство с использованием упомянутого подобного жгуту элемента, наматывая его крестообразной намоткой вокруг упомянутой сердцевины так, что при введении сердцевины в упомянутую трубку упомянутый подобный жгуту элемент упирается во внутренние стенки трубки точками его пересечения.
Подходящим материалом для упомянутого подобного жгуту элемента является стекловолокно, но можно использовать любой изоляционный материал, имеющий способность образовать распорный элемент.
Согласно другому варианту осуществления изобретения упомянутую сердцевину вводят в трубку в форме множества удлиненных секций, каждая из которых имеет поперечное сечение, по существу соответствующее поперечному сечению внутреннего объема трубки. Это делают для того, чтобы легче было манипулировать сердцевиной, особенно когда трубка имеет значительную длину, и это также предотвращает возможное растрескивание сердцевины, которое распространяется по всей сердцевине.
Согласно другому варианту осуществления изобретения распорные детали вводят между такими последующими секциями сердцевины для получения расстояния между ними, подлежащего заполнению клеем. Это означает, что клей, имеющий повышенное давление, также будет заполнять эти пространства между соседними секциями сердцевины, связывая их друг с другом, что приведет к сжимающему напряжению в клеевых соединениях, соединяющих соседние секции сердцевины. Распорные детали в форме тонкой сетки предпочтительно вводят между последующими упомянутыми секциями сердцевины. Эта сетка может быть выполнена из такого же материала, как и упомянутый подобный жгуту элемент, наматываемый вокруг сердцевины.
Согласно другому варианту осуществления изобретения двухкомпонентный клей, такой как эпоксидный клей или винилэфирный клей, вводят в трубку. Однако возможны другие клеющие вещества, отличающиеся от двухкомпонентных клеющих веществ.
Согласно другому варианту осуществления изобретения упомянутый предварительно заданный уровень давления соответствует повышенному давлению, превышающему 1 бар, предпочтительно превышающему 3 бара. Было установлено, что чрезмерное давление в этом диапазоне приводит к упомянутым выше преимуществам.
Согласно другому варианту осуществления изобретения упомянутую трубку поддерживают наклонной с упомянутым первым отверстием, находящемся на более низком уровне, чем второе отверстие, по меньшей мере во время первого этапа введения клея в трубку с упомянутым открытым вторым отверстием, и продольное направление трубки образует угол с горизонталью, превышающий 30°, предпочтительно приблизительно 45° Таким образом, клей должен действовать против силы тяжести, при введении в трубку так, чтобы он эффективно заполнял каждое пустое пространство в трубке, в то время как сжатый воздух выходит из трубки через упомянутое второе отверстие.
Изобретение также относится к опорному изолятору, который содержит трубку из изоляционного жесткого материала, занятого сердцевиной из изоляционного материала, отличающемуся тем, что упомянутая сердцевина занимает по существу весь объем трубки, оставляя маленькое периферийное пространство, разделяющее сердцевину и внутренние стенки трубки, и упомянутое периферийное пространство заполняют клеем, прикладывающим давление к трубке и сердцевине после отверждения. Преимущества такого опорного изолятора появятся из вышеупомянутого обсуждения способа согласно изобретению.
Согласно варианту осуществления изобретения упомянутую сердцевину выполняют из множества удлиненных секций сердцевины, каждая из которых имеет поперечное сечение, по существу соответствующее поперечному сечению внутреннего объема трубки, и разделенных друг от друга пространством, заполненным клеем, прикладывающим давление к соседним секциям сердцевины, стремящееся сжимать их порознь.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения упомянутую сердцевину выполняют из пенопласта.
Дополнительно преимущества, а также предпочтительные признаки понятны из следующего описания.
Краткое описание чертежей
Со ссылкой на прилагаемые чертежи ниже следует конкретное описание варианта осуществления изобретения, приведенного в виде примера.
На чертежах:
фиг.1 - частичный вид в разрезе, иллюстрирующий опорный изолятор согласно настоящему изобретению,
фиг.2 - увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий, как выполнены соседние секции сердцевины и внутренняя стенка трубки опорного изолятора согласно фиг.1,
фиг.3 - схематичный вид, иллюстрирующий этап способа изготовления опорного изолятора согласно настоящему изобретению, и
фиг.4 - вид в перспективе опорного изолятора, стоящего на земле, согласно изобретению.
Подробное описание варианта осуществления изобретения
Фиг.1 схематично показывает опорный изолятор согласно настоящему изобретению. Он выполнен из трубки 1 из композиционного материала, армированного волокном, такого как композит из стекловолокна и эпоксидной смолы, которая здесь имеет длину приблизительно шесть метров, внутренний диаметр 31 см и внешний диаметр 33 см. Трубка 1 имеет внешний профиль колец 2 из силиконового каучука. Трубка на каждом своем конце снабжена фланцами 3, 4 из алюминия, приклеенными к концам трубки. Каждый конец трубки снабжен колпачками 5, 6 фланцев, имеющими внешний диаметр приблизительно 46 см и закрывающими внутренний объем трубки.
Внутренний объем трубки занят сердцевиной 7 из изоляционного материала, такого как пенопласт.
Дополнительная конструкция опорного изолятора будет теперь описана с одновременным описанием способа изготовления опорного изолятора и со ссылкой на все чертежи. В этом производственном процессе один из колпачков фланца, такой как колпачок 6 фланца, находится первоначально не на месте, обеспечивая возможность введения сердцевины во внутренний объем трубки. Сердцевина выполнена из множества секций 7a, 7b, 7c, имеющих каждая длину приблизительно 1 м. Эти секции имеют поперечное сечение с диаметром, немного меньшим, чем внутренний диаметр трубки, например, имеют диаметр на 2 мм меньший, чем внутренний диаметр трубки. Тонкий подобный жгуту элемент 8, например, из стекловолокна, наматывают по существу по спирали вокруг каждой секции сердцевины перед введением секции сердцевины в трубку. Это делают с большим углом начального конуса, приводящим к шагу, например 20 см. Затем подобный жгуту элемент можно крестообразно намотать вокруг сердцевины так, что при введении сердцевины в трубку подобный жгуту элемент упирается во внутренние стенки трубки своими точками 9 пересечения. Таким образом, подобный жгуту элемент 8 образует распорную деталь, обеспечивая то, что маленькое периферийное пространство разделит сердцевину и внутренние стенки 10 трубки. Дополнительную распорную деталь 11 в форме тонкой сетки накладывают на конец каждой секции сердцевины для получения пространства между последующими упомянутыми секциями сердцевины, как показано на фиг.2.
Когда секции сердцевины находятся на месте, колпачок 6 фланца прикрепляют к фланцу 4 болтами, и устройство 21 для подачи клея во внутреннюю часть трубки соединяют с первым отверстием 12 в упомянутом колпачке фланца. Затем трубку наклоняют относительно горизонтали, создавая угол к ней приблизительно 45°. Колпачок 5 фланца закрывает второе отверстие 13 во внутреннюю часть трубки. Клей, такой как двухкомпонентный клей, затем вводят в трубку через упомянутое первое отверстие 12, обеспечивая возможность выведения воздуха из внутренней части трубки через упомянутое второе отверстие 13 на верхнем уровне, когда вводят упомянутый клей. На фиг.3 показано, как эти два отверстия несимметрично выполнены в соответствующем колпачке фланца так, что в положении согласно фиг.3 первое отверстие 12 выполнено близко к самой нижней точке колпачка 6 фланца, в то время как второе отверстие 13 расположено близко к самой верхней точке колпачка 5 фланца.
Воздух, присутствующий в пространствах между секциями сердцевины и стенкой трубки, а также между секциями сердцевины, будет таким образом выдавливаться из трубки через второе отверстие 13, когда эти пространства заполняют клеем. Затем второе отверстие закрывают, когда не воздух, а только клей выходит из этого отверстия.
Затем введение клея в трубку продолжают под повышенным давлением, пока давление, которое прикладывают для введения большего количества клея в трубку, не превысит предварительно заданный уровень, который может соответствовать повышенному давлению 3,5 бара. Затем соединение между устройством 21 и первым отверстием 12 удаляют, и это первое отверстие 12 закрывают, ввинчивая заглушку во внутреннюю резьбу этого отверстия. Затем клей отверждают, поддерживая повышенное давление во внутренней части трубки.
С помощью введения клея в трубку под повышенным давлением получают полную компенсацию возможного сжатия материалов сердцевины и трубки, пока и секции сердцевины, и трубка не будут упруго деформированы повышенным давлением. Затем, когда клей сжимается во время этого отверждения, повышенное давление поддерживается с помощью обратного пружинящего расширения, имеющего место в секциях сердцевины и трубке. Таким образом, сжимающие усилия приведут к клеевому соединению, которое является благоприятным для его прочности.
Таким образом, получают однородный блок с превосходным сцеплением материалов друг с другом.
Кроме того, этот способ приводит к полной герметизации сердцевины так, что материал сердцевины можно выбирать так, что получается экономически эффективное изделие.
Изобретение, конечно, ни в коем случае не ограничено описанным выше вариантом осуществления, много возможностей его модификаций будут очевидны специалисту в данной области техники, не отступая от основной идеи изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.