Изоляторы электрические: назначение, применение, монтаж

Классификация высоковольтные изоляторов

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 покрываются глазурью для улучшения изолирующих свойств.

Материал изготовления изоляторов

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

Фарфоровые изготавливают из электротехнического фарфора, покрывают слоем глазури и обжигают в печах.
Стеклянные изготавливают из специального закалённого стекла. Они имеют большую механическую прочность, меньшие размеры и массу, медленнее подвергаются старению по сравнению с фарфоровыми, но имеют меньшее электрическое сопротивление.
Полимерные изготавливают из специальных пластических масс.

Способы 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.
Опорные изоляторы (крепятся к траверсам ВЛ с помощью болтов ) применяются на ВЛ 35 кВ и выше.

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;
- 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 подвесных изоляторов (например: П-8.5) цифры обозначают электромеханическую одночасовую, кроме того существовали следующие обозначения:
- НС и НЗ — грязестойкий фарфоровый изолятор для натяжных гирлянд.
- ПР — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с развитой боковой поверхностью.
- ПС — грязестойкий фарфоровый изолятор для поддерживающих гирлянд с увеличенным вылетом ребра.

Типы по конструкции и назначению

По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:

штыревые;
подвесные линейные;
опорные и проходные.

Штыревые относятся к линейным изоляторам. Используются в ЛЭП до 35 кВ. В том числе на линиях 0,4 кВ. Этот тип исполнения цельный, на нем есть канавка для закрепления провода и отверстия для установки на траверсы, крюки, штыри.

Интересно: на ВЛ от 6 до 10 кВ используют одноэлементные изоляторы, а на 20-35 – из двух элементов.

Подвесные используются на высоковольтных воздушных линиях напряжением 35 кВ и больше. Они бывают двух типов поддерживающими (стержневыми) и натяжными.

Натяжные тарельчатые изоляторы работают на растяжение и удерживают линию на опоре, монтируются под углом. Конструктивно они выполнены в виде фарфоровой или стеклянной тарелки. В нижней части обычно выступает стержень с расширяющейся шляпкой. Сверху расположена металлическая крышка с отверстием специальной формы, такой чтобы в ней можно было закрепить нижний стержень. Таким образом происходит унификация и вы можете набрать в гирлянду столько изоляторов, сколько нужно для достижения нужных номинальных напряжений пробоя. Такая гирлянда получается гибкой, она удерживает линии электропередач на опоре.

На промежуточных опорах устанавливают подвесные стержневые изоляторы. Они выполнены в виде опорного стержня, на его концах металлические части для крепления к опоре и проводам. Они устанавливаются вертикально и провод ложится на них – это и есть основное отличие от предыдущих. Также они отличаются тем, что натяжные изоляторы выдерживают больший вес, поэтому могут использоваться на опорах, расположенных дальше друг от друга.

Интересно: на ответственных участках и для повышения надежности монтажа ЛЭП могут использоваться сдвоенные гирлянды натяжных изоляторов.

Опорные и проходные изоляторы уже являются станционными, а не линейными. Этот вид так называется потому что используется внутри электростанций и трансформаторных подстанций. Изготовляются из полимеров или фарфора. Опорные используют для крепления токопроводящих шин к заземленным конструкциям, например, корпусу трансформаторов или внутри вводных и распределительных электрощитов.

Маркировка изоляторов всех разновидностей подобная, обычно она содержит сведения о типе изделия и номинального напряжения линии, например:

Для того чтобы провести кабель или шину через стену используются проходные изоляторы. Эта разновидность изделий с полым телом, в котором расположена токоведущая часть. Для повышения изолирующих свойств может иметь дополнительно масляный барьер или маслобумажную прокладку. Такой тип изоляторов позволяет прокладывать линию до 110 кВ. Бывают и другого типа – без токопровода внутри, просто диэлектрический полый цилиндр с отверстием, который надевается на кабель.

На это мы и заканчиваем нашу статью. Теперь вы знаете, какие бывают изоляторы для воздушных линий электропередач и где применяется каждый вариант исполнения!

Материалы по теме:

Как установить электрический столб на участке
Монтаж электропроводки в ретро-стиле
Как изолировать провода
Арматура для монтажа СИП кабеля

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.

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.

Классификация и характеристики воздушных линий электропередач

Линии передачи электричества, расположенные на открытом воздухе, называются воздушными и обозначают буквами «ВЛ». Проводники ВЛ проходят по воздуху. Эти элементы закрепляются при помощи специальной арматуры к опорным столбам, мостам, путепроводам. Не обязательно это высоковольтные установки.

Процесс строительства подобных объектов организовывается в соответствии с нормами правил устройства электроустановок. Это позволяет создавать надежные, безопасные в эксплуатации конструкции.

В процессе обустройства воздушной линии электропередач руководствуются строительными нормами и правилами. Заниматься подобной деятельностью могут только специальные компании, которые имеют все необходимые допуски. Персонал таких организаций должен обладать не только соответствующей квалификацией, но и достаточным опытом работы.

Существует определенная классификация, которая применяется к представленным объектам. По роду тока, протекающего в проводах, бывают линии переменного и постоянного тока. Воздушные линии электропередач отличаются показателем номинального напряжения.

Существуют следующие категории систем:

линии переменного тока: 1150, 750, 500, 400, 330, 220, 150, 110, 35, 10, 6 кВ. Самым малым номиналом обладает линия 0,4 кВ.
линии постоянного тока проводят электричество номиналом исключительно 400 кВ.

В зависимости от категории напряжения различают 5 классов коммуникаций. Каждая из коммуникаций отличается конструктивным исполнением, расчетными условиями эксплуатации.

Выделяют следующие разновидности:

Низший класс. По линии передается напряжение до 1 кВ.
Средний класс. Проводники передают электричество от 1 до 35 кВ.
Высокий класс. Кабель рассчитан на напряжение от 110 до 220 кВ.
Сверхвысокий класс. Линия транспортирует ток от 330 до 500 кВ.
Ультравысокий класс. Кабель способен передать электричество напряжением выше 750 кВ.

Это высоковольтные линии, которые применяются в различных сферах деятельности человечества.

Характеристики изоляторов

Электрический изолятор – это изделие, предназначенное для крепления провода, кабеля или шины на несущей конструкции линии электропередач и предотвращения её пробоя на землю. Они бывают разных видов и изготавливаются из диэлектрических материалов – фарфора, стекла и полимеров.

Так как электрическое предназначение изоляторов – обеспечить изоляцию проводника от несущей конструкции, то основными характеристиками являются:

Сухоразрядное напряжение – напряжение, при котором наступает искровой разряд по поверхности в сухом её состоянии при нормальных условиях окружающей среды.
Мокроразрядное напряжение – то же самое, но под дождем, если его струи попадают на изолятор под углом в 45 градусов. Сила дождя при этом равна 5 мм/мин, удельное объемное сопротивление воды — 9500-10500 Ом*см (при 20°С). Так как вода проводит электрический ток – мокроразрядное напряжение всегда ниже сухоразрядного.
Пробивное напряжение – напряжение, при котором наступает пробой тела изолятора между стержнем и шапкой (для подвесных изделий). Стержень и шапка при этом являются электродами.

Классификация

Многошейковый изолятор РФО на крюке

Линейный штыревой изолятор ШФ-10Г

Фарфоровый роликовый изолятор

Линейные изоляторы классифицируются по способу крепления на опоре, конструктивному исполнению, материалу изготовления и классу напряжения.

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 способу крепления на опоре

По способу крепления на опоре изоляторы подразделяются на штыревые, подвесные и опорные линейные:

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).

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 классу напряжения

По напряжению изоляторы разделяются на классы 1, 3, 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150, что соответствует номинальным электрическим напряжениям ВЛ или распределительных устройств в кВ

Изолятор в Энциклопедическом словаре:

Изолятор — в медицине — см. Бокс.

(от франц. isoler — разобщать) — 1) вещество с очень большимудельным электрическим сопротивлением (диэлектрик)…2) Устройство,предотвращающее образование электрического контакта и во многих случаяхобеспечивающее также механическую связь между частями электрооборудования,находящимися под различными электрическими потенциалами. изготовляют издиэлектриков в виде дисков, цилиндров и т. п…3) В радиотехникеизоляторами называют отрезок короткозамкнутой 2-проводной или коаксиальнойлинии, обладающей на данной частоте большим электрическим сопротивлением.

Типы изоляторов по материалам

Для изготовления этих изделий используют довольно банальные, но от этого не менее функциональные и надёжные диэлектрические материалы: стекло, фарфор и полимеры. Последние из-за ряда особенностей композитного материала не используются на воздушных линиях электропередачи свыше 220 кВ.

Итак по материалу изоляторы ВЛ могут быть:

Стеклянными;
Фарфоровыми;
Полимерными.

Изоляторы из стекла

Сразу отметим, что изоляторы из стекла стоят дороже аналогичных изделий из фарфора, но имеют перед ними ряд преимуществ.

Так как стеклянные изоляторы прозрачны и на них легко визуально обнаружить повреждения, в том числе внутренние, изолирующих тарелок. Это позволяет не проводить частых испытаний напряжением и упрощает обслуживание ЛЭП.