Электрический изолятор. Изоляторы это

Изоляторы: сравнение материалов. Изоляторы из стекла, фарфора, полимера: преимущества и недостатки.

Изоляторы: сравнение материалов

Изоляторы – это один из значимых элементов оборудования электрических сетей, в том числе и на высоковольтных линиях (ВЛ). Бесперебойность работы сетей и качество поставок электроэнергии, не говоря уже о здоровье и жизни обслуживающего персонала, напрямую зависят от качества применяемых изоляторов, их надежности, правильного выбора типа и количества. На рынке представлен широчайший выбор изоляторов, и зачастую даже специалисту сложно разобраться во всех нюансах их использования, преимуществах и недостатках. Мы структурировали и проанализировали основную информацию, чтобы представить ее вам в максимально понятном виде.

Изоляторы можно классифицировать по следующим параметрам: по материалу, из которого они изготавливаются и по конструкции. По материалу изоляторы, которые в настоящее время применяются на ВЛ, делятся на три типа: стеклянные, фарфоровые и полимерные. Чем они различаются?

Стеклянные изоляторы

Хотя наибольшая доля изоляторов, находящихся в эксплуатации, приходится на фарфор, изоляторы из закаленного стекла постепенно их вытесняют, это связано с тем, что они обладают определенными преимуществами.

Они не требуют периодических испытаний под напряжением, потому что любое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом. Процесс изготовления этих изоляторов может быть полностью автоматизирован.

По эксплуатации можно сказать, что разрушение стеклянной части изолятора не является критическим фактором, поскольку сама гирлянда при этом остается целой и какое-то время еще может эксплуатироваться. Но если разрушение идет по механической части, с расцеплением гирлянды, что приводит к обрыву провода – это экстренный случай, и необходим оперативный выезд бригады для замены поврежденного участка. По фарфору ситуация аналогичная, с той лишь разницей, что на стеклодетали пробой визуально определить проще.

Критические факторы состояния линейных стеклянных изоляторов:

электрический пробой изолятора;

механическое разрушение изолятора или его стеклянного элемента;
изменение степени загрязненности окружающей среды в месте расположения объекта и несоответствие изолятора существующей степени загрязненности окружающей среды.

Недостатки стеклянных изоляторов

Значительный вес
Высокая хрупкость

Преимущества стеклянных изоляторов

Любое повреждение легко определяется визуально, как следствие, не требуются периодические проверки под напряжением
Технологический процесс изготовления может быть полностью автоматизирован и механизирован
Химические и физические свойства материала остаются неизменными с течением времени
Механическая прочность и электрические свойства не изменяются в течение всего срока эксплуатации
Не деформируются
Материал устойчив к воздействию ультрафиолета, солнечной радиации, агрессивным выбросам химических предприятий
Обладают нулевой водопроницаемостью
Не горючи
Высокие диэлектрические свойства практически исключают возможность пробоя изолятора

Фарфоровые изоляторы

Фарфор является продуктом неорганической химии. Химические и физические свойства материала остаются с течением времени неизменными. В течение всего срока эксплуатации механическая прочность не изменяется. Материал изолятора устойчив к ультрафиолетовому излучению и солнечной радиации, а также ко всем, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Обладает нулевой водопроницаемостью и негорючестью.

Механические свойства. Отсутствует деформация в момент приложения усилия изгиба. Для фарфора не существует термина «остаточная деформация».

Электрические свойства. На материал изолятора не оказывают влияния поверхностные электрические разряды. Со временем электрические свойства изолятора не изменяются. Высокие диэлектрические свойства фарфора практически исключают пробой изолятора.

Эксплуатационные свойства. Значительная масса. Транспортировка изоляторов требует особого внимания, т.к. из-за хрупкости изоляторов высока вероятность боя их посторонними предметами. Стабильность технологического процесса обеспечивает высокую надежность изолятора. Фарфоровые изоляторы практически невозможно изготовить в кустарных условиях. Для контроля состояния изоляторов при процессах изготовления и эксплуатации достаточно достоверных и эффективных методик.

Недостатки фарфоровых изоляторов

Значительный вес
Высокая хрупкость

Преимущества фарфоровых изоляторов

Химические и физические свойства материала остаются неизменными с течением времени
Механическая прочность и электрические свойства не изменяются в течение всего срока эксплуатации
Не деформируется
Материал устойчив к воздействию ультрафиолета, солнечной радиации, агрессивным выбросам химических предприятий
Нулевая водопроницаемость
Негорючесть
Высокие диэлектрические свойства практически исключают возможность пробоя изолятора

Полимерные изоляторы

Полимеры – продукт органической химии. Химические и физические свойства материалов непрерывно изменяются, что вызвано непрекращающимся химическим процессом, продолжающимся до полного распада полимеров на мономеры. Из-за старения полимера и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность. Ультрафиолетовое излучение и солнечная радиация ускоряет старение полимера. Материал подвержен влиянию практически всех выбросов металлургических и химических производств, является водопроницаемым и пожароопасным.

Механические свойства. У разных изоляторов значение прогиба в момент приложения усилия изгиба может быть разным. Поэтому полимерные изоляторы крайне нежелательно применять в разъединителях класса напряжения 220 кВ и более. Как показал опыт эксплуатации, даже незначительные повреждения полимерных изоляторов нарушают их электрические характеристики, что вызывает ускоренное старение изоляторов. Из-за старения полимерных материалов и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность.

Электрические свойства. На поверхности изолятора из-за электрических разрядов возможно появление треков и, как следствие, эрозия. Из-за старения полимерных материалов неизменно уменьшается электрическая прочность. Разгерметизация изолятора может привести к его пробою как по воздушному промежутку полости трубы, так и по внутренней поверхности трубы изолятора.

Эксплуатационные свойства. Более стойки к актам вандализма, однако существует возможность повреждения защитной оболочки при эксплуатации острыми предметами, как и при упаковке и транспортировании. Для предотвращения повреждения защитной оболочки при монтаже необходимо соблюдать осторожность. Диагностика изоляторов довольно дорогостоящая и не всегда позволяет выявить имеющиеся скрытые дефекты. При низком качестве нанесенного цинкового покрытия не сохраняются оконцеватели некоторых изоляторов от возникновения ржавчины, после пятидесятилетнего периода эксплуатации.

Недостатки полимерных изоляторов

При старении и воздействии высоких температур уменьшается механическая и электрическая прочность
Стареют под воздействием ультрафиолета и солнечной радиации
Водопроницаемы
Пожароопасны
Подвержены воздействию выбросов металлургических и химических производств
Не рекомендуется применять в разъединителях класса напряжения 220 кВ и более
Высокий риск пробоев при разгерметизации

Преимущества полимерных изоляторов

Более устойчивы к актам вандализма
Высокая механическая прочность
Высокая стойкость к перенапряжению
Устойчивость к атмосферным загрязнениям
Простота и удобство монтажа
Низкий вес

Пока количество полимерных изоляторов, применяемых на объектах электроэнергетики России, составляет примерно 10% от общего числа установленных изоляторов. Энергетики опасаются массового применения полимерных изоляторов на линиях напряжением >220 кВ, хотя максимальный срок эксплуатации изоляторов на линиях 110 кВ уже превышает 8 лет при отсутствии явных нареканий со стороны эксплуатирующих организаций.

Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30–40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Электрическая прочность стекла при тех же условиях — 45 кВ/мм.

Механическая прочность фарфора и стекла зависит от вида нагрузки. Например, прочность фарфоровых образцов диаметром 2–3 см составляет при сжатии 450 МПа, при изгибе — 70 МПа, а при растяжении — всего 30 МПа. Поэтому наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие.

Стекло по механической прочности не уступает фарфору и тоже лучше всего работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 °C и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми:

технологический процесс их изготовления полностью автоматизирован;
прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты;
повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части изолятора, которое легко обнаружить при осмотре линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекинг-стойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов. В закрытых помещениях изоляторы не подвержены влиянию атмосферных осадков, поэтому для их изготовления в некоторых случаях используется бакелизированная бумага. Для уменьшения гигроскопичности такие изоляторы покрываются снаружи водостойкими лаками.

en-res.ru

Изоляторы - это... Что такое Изоляторы?

ИЗОЛЯТОРЫ — Дурные проводники электричества и потому употребляемые для изолирования проводников. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ИЗОЛЯТОРЫ ИЛИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА вообще все тела, дурно проводящие… … Словарь иностранных слов русского языка

Изоляторы — специальные помещения, группа помещений, отделения, служащие для размещения людей, к рые могут послужить источником распространения инфекц. болезни на окружающих лиц или к рые подвержены высокому риску развития инфекции (недоношенные дети, б ные… … Словарь микробиологии

Изоляторы — Изоляторы, в частности не проводящие электричества фарфоровые илистеклянные колпачки или ролики, по которым ведутся телеграфные провода ивообще проволоки для электрических токов … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Изоляторы — (электр.). В первое время развития сведений об электричестве (XVII ст.) все тела, по отношению к электричеству, были разделены на две большие группы: на тела идиоэлектрические, способные электризоваться трением, и тела анэлектрические, не… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Изоляторы — Изолятор это средство для изоляции (т.е. отделения, обособления, отграничения) чего либо от остальной среды. Изоляторами называют: Диэлектрик вещество, не проводящее электрический ток; Линейный изолятор изоляторы воздушных линий электропередачи;… … Википедия

ИЗОЛЯТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ — ИЗОЛЯТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, приборы или вещества, изолирующие электричество. Заряженное электричеством тело теряет, находясь в воздухе или газах, свой заряд, причем заряд уводится или через подставки или через воздух. Уведение заряда является,… … Большая медицинская энциклопедия

Изоляторы временного содержания — места, предназначенные для содержания под стражей задержанных по подозрению в совершении преступлений. В изоляторах временного содержания могут временно содержаться подозреваемые и обвиняемые, в отношении которых в качестве меры пресечения… … Финансовый словарь

ИЗОЛЯТОРЫ ВРЕМЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ — места, предназначенные для содержания под стражей задержанных по подозрению в совершении преступлений. В случаях, предусмотренных законодательством, в И.в.с. могут временно содержаться подозреваемые и обвиняемые, к которым в качестве меры… … Юридический словарь

изоляторы для гирлянд промежуточных опор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN span wire insulators … Справочник технического переводчика

ИЗОЛЯТОРЫ ВРЕМЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ — места, предназначенные для содержания под стражей задержанных по подозрению в совершении преступлений. В И.в.с. в случаях, предусмотренных законодательством, могут временно содержаться подозреваемые и обвиняемые, в отношении которых в качестве… … Энциклопедия юриста

dic.academic.ru

Изоляторы - это... Что такое Изоляторы?

Изоляторы — (электр.). В первое время развития сведений обэлектричестве (XVII ст.) все тела, по отношению к электричеству, былиразделены на две большие группы: на тела идиоэлектрические, способныеэлектризоваться трением, и тела анэлектрические, не… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

dic.academic.ru

Изоляторы - это... Что такое Изоляторы?

Изоляторы — (электр.). В первое время развития сведений обэлектричестве (XVII ст.) все тела, по отношению к электричеству, былиразделены на две большие группы: на тела идиоэлектрические, способныеэлектризоваться трением, и тела анэлектрические, не… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

dic.academic.ru

ИЗОЛЯТОРЫ - это... Что такое ИЗОЛЯТОРЫ?

Изоляторы — (электр.). В первое время развития сведений обэлектричестве (XVII ст.) все тела, по отношению к электричеству, былиразделены на две большие группы: на тела идиоэлектрические, способныеэлектризоваться трением, и тела анэлектрические, не… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

dic.academic.ru

Электрический изолятор Википедия

Стеклянные изоляторы на ОРУ

Лине́йный изоля́тор — устройство для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи (ВЛ) или воздушных линий связи (ВЛС).

Классификация

Многошейковый изолятор РФО на крюке Линейный штыревой изолятор ШФ-10Г Фарфоровый роликовый изолятор

Электрические изоляторы классифицируются по назначению, конструктивному исполнению, материалу изготовления, техническим характеристикам и условиям эксплуатации.

Опорный.
- Для работы в помещениях — с гладкой поверхностью и ребристые.
- Для работы на открытом воздухе — штыревые, стержневые.
Проходной.
- Для работы в помещениях — с токоведущими шинами (токопроводами), без токоведущих шин.
- Для работы на открытом воздухе — с нормальной и усиленной изоляцией.
Высоковольтные вводы для работы на открытом воздухе — в герметичном и негерметичном исполнении.
Линейный для работы на открытом воздухе — штыревой, тарельчатый, стержневой, орешковый, анкерный.
Защитный — полый изолятор, предназначенный для использования в качестве изолирующей защитной оболочки электротехнического оборудования.
Такелажный изолятор для установки между работающими на растяжение тросами оттяжек антенных мачт, подвесками контактной сети, проводами антенн.

Электрические изоляторы могут изготавливаться из стекла, фарфора и полимерных материалов. Фарфоровые изоляторы покрываются глазурью для улучшения изолирующих свойств.

По материалу изготовления

По материалу изготовления изоляторы подразделяются на фарфоровые, стеклянные и полимерные:

Фарфоровые изоляторы изготавливают из электротехнического фарфора, покрывают слоем глазури и обжигают в печах.
Стеклянные изоляторы изготавливают из специального закалённого стекла. Они имеют бо́льшую механическую прочность, меньшие размеры и массу, медленнее подвергаются старению по сравнению с фарфоровыми, но имеют меньшее электрическое сопротивление.
Полимерные изоляторы изготавливают из специальных пластических масс.
- предназначен для изоляции и механического крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и для монтажа токоведущих шин распределительных устройств электрических станций и подстанций.

По способу крепления на опоре

По способу крепления на опоре изоляторы подразделяются на штыревые и подвесные:

Штыревые изоляторы (крепятся на крюках или штырях) применяются на воздушных линиях до 35 кВ
Подвесные изоляторы (собираются в гирлянду и крепятся специальной арматурой) применяются на ВЛ 35 кВ и выше.
Линейные опорные изоляторы (крепятся к траверсам или стойкам опор ЛЭП с помощью болтов) применяются на ВЛ до 154 кВ (в отечественной практике — на ВЛ 6-10 кВ).

Обозначения изоляторов

Изолятор ШФ 20Г

В обозначение изоляторов входят:

буквы, которые указывают на их конструкцию: Ш — штыревой, П — подвесной
- материал: Ф — фарфор, С — стекло, П — полимер
- назначение: Т — телеграфный, Н — низковольтный, Г — грязестойкий (для подвесных), Д — двухъюбочный (для подвесных), или Дельта (для штыревых), О — ответвительный, Р — для радиотрансляционной сети (проводного радио)
- типоразмер: А, Б, В, Г (для штыревых)
цифры, которые у штыревых изоляторов указывают на номинальное напряжение (10, 20, 35) или диаметр внутренней резьбы (для низковольтных), а у подвесных — на гарантированную механическую прочность в килоньютонах.
- В старых обозначениях у низковольтных изоляторов указывался типоразмер, ТФ-1 — самый большой, ТФ-4 — самый маленький.
В старых обозначениях у подвесных изоляторов (например: П-8.5) цифры обозначают электромеханическую одночасовую нагрузку, буквы обозначают конструктивное исполнение изолятора:
- П и ПЦ — фарфоровый изолятор обычного исполнения (П-2, П-3, П-4.5, ПЦ-4.5, П-7, П-8.5)
- НС и НЗ — грязестойкий фарфоровый изолятор для натяжных гирлянд (НС-1, НС-2 и НЗ-6)
- ПР — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с развитой боковой поверхностью (ПР-3.5)
- ПС — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с увеличенным вылетом ребра (ПС-4.5)

Конструкция подвесных изоляторов

Изолятор ПФГ-6А

Подвесные изоляторы существуют следующих типов:

цепочечные,
тарельчатые (с шапкой и стержнем),
паучковые,
"моторные",
длинностержневые.

Первыми подвесными изоляторами, пригодными для промышленной эксплуатации, были цепочечные фарфоровые изоляторы Хьюлетта (E. Hewlett). Они были разработаны одновременно с тарельчатыми изоляторами, но имели важное практическое преимущество: в их конструкции не использовалась цементная связка (посредством которой соединялись детали тарельчатых изоляторов), что повышало их механическую надёжность. Однако, они обладали более сложной системой соединения в гирлянды (петлями крест-накрест, наподобие изоляторов-«орехов») и худшими электрическими характеристиками по сравнению с тарельчатыми изоляторами. Позднее в качестве альтернативы обычным тарельчатым изоляторам с цементной связкой были созданы паучковые, "моторные" и бесцементные изоляторы различных конструкций. Эти типы подвесных изоляторов, как и цепочечные, в настоящее время более не применяются, так как проблема с надёжностью цементной связки была решена, что уничтожило их преимущества. Наиболее распространённым типом подвесных изоляторов в настоящее время являются тарельчатые изоляторы с шапкой и стержнем и цементной связкой.[1]

Тарельчатые подвесные изоляторы состоят из:

фарфоровой или стеклянной изолирующей детали — «тарелки»,
шапки из ковкого чугуна,
стержня в форме пестика.

Шапка и стержень скрепляются с изолирующей деталью портландцементом марки не ниже 500. Конструкция гнезда шапки и головки стержня обеспечивает сферическое шарнирное соединение изоляторов при формировании гирлянд. Число изоляторов в гирлянде обусловлено напряжением ЛЭП, степенью загрязнения атмосферы, типом изоляторов и материалом опор. Для крепления проводов могут применяться изолирующие конструкции из нескольких параллельно подвешенных гирлянд изоляторов.

Подвесные полимерные(композитные) изоляторы состоят из стеклопластикового стержня, полимерной оболочки и оконцевателей.

Опорный изолятор

Изоляторы на выставке

Опорный изолятор предназначен для крепления токоведущих частей в электрических аппаратах, распределительных устройствах электрических станций и подстанций, комплектных распределительных устройствах. По конструкции представляет собой деталь из изоляционного материала цилиндрической или конической формы, внутрь которой заделана металлическая арматура с резьбовыми отверстиями для крепления шин и монтажа изолятора. Для повышения рабочего (разрядного) напряжения изолятора на его боковой поверхности предусматриваются рёбра, увеличивающие длину пути утечки.

Проходной изолятор

Предназначен для прово́да токоведущих элементов через стенку, имеющую другой электрический потенциал. Проходной изолятор с токопроводом содержит токоведущий элемент, механически соединенный с изоляционной частью.

Типы гирлянд

Поддерживающая гирлянда: несёт только массу провода в пролёте
Натяжная гирлянда: воспринимает натяжение проводов и крепит их к анкерным и угловым анкерным опорам.

Примечания

Литература

Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ. / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. — М.: Высшая школа, 1991. — 208 с. ISBN 5-06-001074-0
Электротехнический справочник. В 3-х т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / Под общ. ред. профессоров МЭИ (Гл. ред. И. Н. Орлов) и др.. — 7-е изд., испр. и доп. — М: Энергоатомиздат, 1986. — Т. 2. — 712 с. — 90 000 экз.
ГОСТ 27744-88 Изоляторы. Термины и определения.

Ссылки

wikiredia.ru

Изоляторы - это... Что такое Изоляторы?

Изоляторы — (электр.). В первое время развития сведений обэлектричестве (XVII ст.) все тела, по отношению к электричеству, былиразделены на две большие группы: на тела идиоэлектрические, способныеэлектризоваться трением, и тела анэлектрические, не… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

dic.academic.ru