ИЗОЛЯТОР ШТЫРЕВОЙ

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к штыревым линейным высоковольтным изоляторам, предназначенным для изоляции и крепления провода на воздушных линиях электропередач и в распределительных устройствах станций и подстанций.
Известен штыревой изолятор (SU 550687, МПК H01B 17/20, опубл. 15.03.1977 г.), представляющий собой изоляционное тело с юбками (ребрами), состоящее из двух элементов, с кольцевой канавкой для боковой вязки провода на поверхности верхней юбки и гнездом для крепления изолятора. Ребра выполнены конической формы с внутренними кольцевыми концентрическими ребрами.
Недостатком изолятора является достаточно сложная форма выполнения изоляционного тела, что сказывается на технологичности изготовления изолятора и его стоимости.
Выполнение же изолятора из фарфора не позволяет визуально определить целостность изолятора (наличие микротрещин и других дефектов) в случае его пробоя.
Известен штыревой линейный изолятор (RU 36061, МПК H01B 17/32, опубл. 20.02.2004 г.), содержащий две концентрично установленные и соединенные между собой песчано-цементной связкой изоляционные детали, одна из которых выполнена из фарфора, а вторая из закаленного стекла.
Данный изолятор также характеризуется сложностью изготовления изоляционных деталей. Выполнение одной из изоляционных деталей из фарфора не позволяет визуально определить ее повреждение в случае пробоя изолятора. Изолятор предназначен для напряжения до 10 кВ (ШС 10-И), характеризуется малой длиной пути утечки внешней изоляции (350 мм).
В качестве ближайшего аналога (прототип) выбран высоковольтный штыревой стеклянный изолятор типа ШС 20, выпускаемый ЗАО ”Арматурно-изоляторный завод”, Московская обл., Лыткарино взамен фарфорового изолятора типа ШФ-20Г (http://www.insulators.ru/ru/schs.html). Изолятор представляет собой изоляционную деталь из отожженного стекла с двумя кольцевыми ребрами, на головке которого выполнены кольцевая и верхняя диаметрально расположенные канавки. В изоляционной детали выполнен паз, в котором установлена арматура с резьбой для крепления изолятора на штыре.
Изолятор характеризуется простотой конструкции, однако, он выполнен из отожженного стекла, что также как и в фарфоровом изоляторе не обеспечивает возможность визуального контроля нарушения целостности изолятора и своевременную замену изолятора на воздушной линии электропередач. При пробое изолятора изоляционная деталь не разрушается, а образует тонкий оплавленный канал.
Изоляционная деталь обладает малой термостойкостью, выдерживая перепад температур не более 45°C, что может привести к разрушению изоляционной детали при резких изменениях температуры.
Кроме того, известный изолятор не обладает достаточной электрической прочностью: малая длина пути утечки внешней изоляции (380 мм), низкое выдерживаемое импульсное напряжение и напряжение под дождем.
Задачей настоящей полезной модели является разработка штыревого линейного изолятора, характеризующегося увеличенной длиной пути утечки с одновременным повышением электрической прочности в условиях эксплуатации.
Решение поставленной задачи в штыревом изоляторе, содержащем изоляционное тело с ребрами, с головкой, имеющей кольцевую диаметрально расположенную канавку, с резьбовым отверстием под штырь, в котором установлена арматура с резьбой, достигается тем, что изоляционное тело выполнено в виде концентрично установленных и жестко соединенных между собой, по крайней мере, двух изоляционных деталей из закаленного стекла, с, по крайней мере, тремя ребрами, при этом ребра выполнены с одинаковым увеличенным вылетом, а диаметр изоляционной детали находится в пределах 192-204 мм.
Кроме того изоляционные детали жестко соединены друг с другом посредством цементно-песчаной связки.
Головка изоляционной детали выполнена с верхней канавкой.
Арматура жестко закреплена в резьбовом отверстии изоляционной детали посредством цементно-песчаной связки.
Ребра выполнены кольцеобразной формы.
Современные штыревые изоляторы, рассчитанные на напряжение 6-20 кВ, должны иметь диаметр изоляционной детали не более 205 мм, для обеспечения удобства монтажа изолятора на траверсах опор линий передач. Изоляторы также должны иметь строительную высоту не более 185 мм, а предпочтительнее не более 165 мм, что позволяет их устанавливать на штыри линий передач любого размера. При заданных эксплуатационных требованиях необходимо обеспечить длину пути утечки 458 мм, положенную для изоляторов, работающих под напряжением 20 кВ.
Длина пути утечки 458 мм при строительной высоте изолятора 165 мм достигается, согласно полезной модели, выполнением изоляционного тела с тремя ребрами, имеющими одинаковый увеличенный вылет, при этом диаметр изоляционного тела выбран как 192-204 мм. Увеличенная длина пути утечки в сравнении с известными аналогами повышает электрическую прочность изолятора.
Соотношение длины пути утечки к суммарному габариту изоляционного тела: строительной высоты и диаметра:
у заявленного изолятора составляет 1,26, у известных аналогов ШС10-Е - 1,04, ШС10-И - 1,13, ШФ20Г - 1,11, у ШС20 (ЗАО ”Арматурно-изоляторный завод”) - 1,17.
Выполнение изоляционной детали изолятора из двух элементов, соединенных цементно-песчаной связкой, увеличивает его электрическую и механическую прочность.
Благодаря увеличению количества ребер, выполнению ребер кольцеобразной формы с увеличенным вылетом возрастает длина пути утечки внешней изоляции при сохранении строительной высоты изолятора (в сравнении, например, с аналогом).
Форма изоляционного тела изолятора, образуемая в частности формой, количеством и расположением ребер, не затрудняет очистку и протирку изоляторов в процессе эксплуатации.
Выполнение изоляционных деталей из закаленного стекла повышает механическую прочность изолятора, обеспечивает возможность визуального контроля пробоя изолятора, т.к. деталь из закаленного стекла при пробое, при возникновении мельчайших внутренних дефектов (микротрещин и т.д.) разрушается.
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 технического решения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид штыревого изолятора с двумя изоляционными деталями из закаленного стекла (с поперечным сечением).
Штыревой изолятор содержит две концентрично установленные изоляционные детали 1 и 2, беззазорно соединенные между собой связующим веществом 3, например, цементно-песчаной связкой.
Изоляционные 1 и 2 детали выполнены из закаленного стекла.
Нижняя изоляционная деталь 2, предназначенная для крепления изолятора на штыре опоры воздушной линии электропередачи, выполнена с двумя кольцеобразными уплощенными ребрами, ориентированными в горизонтальной плоскости. Ребра в месте примыкания к наружной поверхности изоляционной детали 1 и 2 выполнены со скруглением стыков.
Верхняя изоляционная деталь 1 выполнена с одним ребром, повторяющим по форме ребра нижней изоляционной детали 2.
При этом все ребра изолятора расположены на одинаковом расстоянии относительно друг от друга вдоль вертикальной оси, т.е. выполнены с одинаковым шагом.
На головке 4 верхней изоляционной детали 1 выполнены кольцевая 5 и верхняя 6 диаметрально расположенные канавки, предназначенные для крепления провода на изоляторе. Головка 4 верхней изоляционной детали 1 может быть выполнена без верхней канавки 6.
В нижней изоляционной детали 2 выполнено резьбовое отверстие 7, в котором посредством цементно-песчаной смазки 8 жестко установлена арматура 9 с резьбой под штырь для крепления изолятора к опоре воздушной линии электропередачи.
Верхняя и нижняя изоляционные детали 1 и 2 выполнены с одинаковым вылетом ребер.
Заявляемый изолятор характеризуется следующими параметрами:
- диаметр изоляционной детали 192-204 мм;
- строительная высота 160-170 мм;
- длина пути утечки 458±13,5 мм;
- выдерживаемое напряжение при мокром изоляторе 45 кВ;
- выдерживаемое импульсное напряжение 125 к В.
Прототип, характеризуется следующими параметрами, при приложении одинаковой механической нагрузки не менее 13 кН:
- диаметр 160 мм;
- строительная высота 165 мм;
- длина пути утечки 380 мм;
- выдерживаемое напряжение при мокром изоляторе 40 кН;
- выдерживаемое импульсное напряжение 100 кВ.
Таким образом, заявляемый изолятор обладает увеличенной длиной пути утечки внешней изоляции и выдерживает повышенное импульсное напряжение и напряжение при мокром изоляторе при той же строительной высоте изолятора.
Изолятор изготавливают следующим образом.
В верхнюю изоляционную деталь 1 вводят концентрично нижнюю изоляционную деталь 2. Изоляционные детали 1 и 2 устанавливают между собой с зазором, при этом в зоне контакта изоляционных деталей 1 и 2 нанесено связующее вещество в виде цементно-песчаной связки 3. Далее производится уплотнение связки 3 при помощи вибрации, обеспечивающей жесткое скрепление изоляционных деталей 1 и 2 между собой.
Состав цементно-песчаной связки 3 известен из существующего уровня техники.
В резьбовое отверстие 7 нижней изоляционной детали 2 устанавливают арматуру 9 с резьбой и закрепляют ее посредством цементно-песчаной связки 8.