что такое изоляторы электричества
Электрический изолятор
Электри́ческий изоля́тор — электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, проводов, шин, воздушных линий связи и проводного вещания, находящихся под разными электрическими потенциалами.
Содержание
Классификация
Электрические изоляторы классифицируются по назначению, конструктивному исполнению, материалу изготовления, техническим характеристикам и условиям эксплуатации.
Электрические изоляторы могут изготавливаться из стекла, фарфора и полимерных материалов. Фарфоровые изоляторы покрываются глазурью для улучшения изолирующих свойств.
Опорный изолятор
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.
Литература
Ссылки
См.также
Полезное
Смотреть что такое «Электрический изолятор» в других словарях:
электрический изолятор — электрический изолятор; изолятор Конструкция, предназначенная для изолирования и механического крепления токоведущих частей … Политехнический терминологический толковый словарь
изолятор — диэлектрик; отрасл. изолятор Вещество, основным электрическим свойством которого является способность к поляризации и в котором возможно существование электростатического поля. электрический изолятор; изолятор Конструкция, предназначенная для… … Политехнический терминологический толковый словарь
ИЗОЛЯТОР — всякое тело, не проводящее электричества; употребляется дли разобщения проводников, для изоляции. В частности: фарфоровые колпачки, стеклянные ролики, вокруг котор. обматываются и через котор. проходят проволоки телеграфа, телефона и проч. Полный … Словарь иностранных слов русского языка
изолятор для вилки — изолятор для штырей изолятор для штыревых контактов изолятор для штыревых контакт деталей [Интент] Тематики соединитель электрический (разъем) Синонимы изолятор для штыревых контакт деталейизолятор для штыревых контактовизолятор для штырей EN… … Справочник технического переводчика
изолятор для розетки — изолятор для гнезд изолятор для гнездовых контактов изолятор для гнездовых контакт деталей [Интент] Тематики соединитель электрический (разъем) Синонимы изолятор для гнездизолятор для гнездовых контакт деталейизолятор для гнездовых контактов EN… … Справочник технического переводчика
изолятор — Изделие, служащее для электрической изоляции и механического крепления частей электрических устройств, находящихся под разными потенциалами [ГОСТ 21962 76] изолятор Электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и… … Справочник технического переводчика
Изолятор (электрический) — Изолятор электрический, устройство для электрической изоляции и механической связи частей электрического устройства, находящихся под различными электрическими потенциалами. И. состоит из диэлектрика (собственно И.) и деталей для его крепления… … Большая советская энциклопедия
изолятор (электрического соединителя) оснащенный замковым устройством с принудительным защелкиванием — [Интент] Тематики соединитель электрический (разъем) EN positive latch design … Справочник технического переводчика
ИЗОЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — 1) вещество с очень большим уд. электрич. сопротивлением (диэлектрик). 2) Электротехнич. устройство для изоляции частей электрооборудования, находящихся под разными электрич. потенциалами, и предупреждения КЗ на землю, корпус, сооружение.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Изолятор — В Викисловаре есть статья «изолятор» Изолятор средство для изоляции (отделения, обособления, отграничения) чего либо от остальной среды. Изоляторами … Википедия
Какие бывают электрические изоляторы и для чего они предназначены?
Обязательным условием для передачи электрической энергии является проводниковый материал, необходимый для протекания тока. Но для исключения возможности попадания потенциала на несущие конструкции и другие элементы устанавливаются электрические изоляторы. В современной электротехнике невозможно представить себе работу каких-либо силовых устройств без изоляторов.
Что из себя представляют электрические изоляторы?
Электрические изоляторы представляют собой диэлектрический элемент электроустановки, конструктивно выполняемый из изоляционного материала и армирующих деталей. Диэлектрик предназначен для электрического отделения, а металлические конструкции позволяют зафиксировать как сам изолятор, так и проводники на нем. В качестве диэлектрического материала используется стекло, полимер или керамика.
Назначение
Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов, тралеи и прочих токоведущих элементов к корпусу электроустановки, консолям опор и прочим конструкциям. Помимо этого они изолируют проводники при прохождении через стены, позволяют отделить электроустановки друг от друга и прочие несущие функции.
В зависимости от места установки их подразделяют на внутренней и наружной. Также немаловажное значение играет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего будет отличаться его конструктивное исполнение и определенные технические характеристики, определяющие возможность их применения в тех или иных электроустановках [ 1 ].
Основные технические характеристики
В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:
При таком потоке струй под углом 45°, которые обозначены на рисунке 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б, и, как следствие, обеспечивается минимальное сопротивление электрическому току – от 9,5 до 10,5 кОм*см. Этот параметр всегда ниже сухоразрядного.
Проверка технических характеристик.
Следует отметить, что испытательные процедуры не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Электрическим, термическим и механическим воздействиям подвергаются только 0,5% от партии. Обязательной для всех изоляторов является проверка напряжением перекрытия в течении трех минут, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.
У подвесных изоляторов обязательно проверяется механическая характеристика. Для этого в течении минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, которую регламентируют заводские или государственные нормы.
Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также, достаточный уровень надежности. Кроме этого, некоторые модели подвергаются периодической проверке в ходе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний они могут проходить очистку, выбраковку и замену.
Типовая конструкция
Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.
Рис. 3. Изолятор в разрезе
Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.
В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.
Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.
Рис. 4. Конструкция проходного изолятора
Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.
Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.
Обозначения изоляторов
В маркировке каждого изделия содержится информация о его типе, материале и прочих характеристиках. Посмотрите пример маркировки для изолятора НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.
Классификация
Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.
По назначению
В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:
По материалу исполнения
В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:
По способу крепления на опоре
В зависимости от способа крепления бывают:
Видео в дополнение темы
Обзор электрических изоляторов типа «ПС»:
Какие бывают электрические изоляторы и для чего они предназначены?
Что из себя представляют электрические изоляторы?
Электрические изоляторы представляют собой диэлектрический элемент электроустановки, конструктивно выполняемый из изоляционного материала и армирующих деталей. Диэлектрик предназначен для электрического отделения, а металлические конструкции позволяют зафиксировать как сам изолятор, так и проводники на нем. В качестве диэлектрического материала используется стекло, полимер или керамика.
Назначение
Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов, тралеи и прочих токоведущих элементов к корпусу электроустановки, консолям опор и прочим конструкциям. Помимо этого они изолируют проводники при прохождении через стены, позволяют отделить электроустановки друг от друга и прочие несущие функции.
В зависимости от места установки их подразделяют на внутренней и наружной. Также немаловажное значение играет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего будет отличаться его конструктивное исполнение и определенные технические характеристики, определяющие возможность их применения в тех или иных электроустановках [ ].
Основные технические характеристики
В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:
Перекрытие изолятора
Рис. 2. Изолятор под дождем
При таком потоке струй под углом 45°, которые обозначены на рисунке 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б, и, как следствие, обеспечивается минимальное сопротивление электрическому току – от 9,5 до 10,5 кОм*см. Этот параметр всегда ниже сухоразрядного.
Проверка технических характеристик.
Следует отметить, что испытательные процедуры не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Электрическим, термическим и механическим воздействиям подвергаются только 0,5% от партии. Обязательной для всех изоляторов является проверка напряжением перекрытия в течении трех минут, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.
У подвесных изоляторов обязательно проверяется механическая характеристика. Для этого в течении минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, которую регламентируют заводские или государственные нормы.
Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также, достаточный уровень надежности. Кроме этого, некоторые модели подвергаются периодической проверке в ходе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний они могут проходить очистку, выбраковку и замену.
Основные характеристики
Ко всем изоляторам, независимо от их назначения, предъявляются общие требования. Они должны обеспечивать достаточный уровень электрической прочности. Этот показатель зависит от значения напряженности электрического поля, при котором изоляционный материал начинает терять свои диэлектрические свойства.
Каждый изолятор должен иметь достаточную механическую прочность, обеспечивающую устойчивость к динамическим воздействиям, возникающим при коротких замыканиях между токоведущими частями. Свойства изоляторов сохраняются неизменными, несмотря на дождь, снегопад и прочие агрессивные воздействия окружающей среды. Теплостойкость изолирующих устройств обеспечивает сохранение их свойств при перепадах температур в определенных пределах. Поверхность изоляторов должна быть устойчивой к действию электрических разрядов.
Основными электрическими характеристиками являются следующие:
Механическими характеристиками изоляторов считаются их вес и размеры, а также минимальное значение номинальной разрушающей нагрузки, измеряемой в ньютонах. Данная нагрузка воздействует на головку изолятора перпендикулярно оси.
Типовая конструкция
Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.
Рис. 3. Изолятор в разрезе
Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.
В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.
Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.
Рис. 4. Конструкция проходного изолятора
Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.
Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.
Обозначения изоляторов
В маркировке каждого изделия содержится информация о его типе, материале и прочих характеристиках. Посмотрите пример маркировки для изолятора НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.
Классификация
Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.
По назначению
В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:
Рис. 5. Пример аппаратных изоляторов
По материалу исполнения
В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:
По способу крепления на опоре
В зависимости от способа крепления бывают:
Классификация по способу крепления
Виды станционно – аппаратных изоляторов
На станциях и подстанциях, кроме изоляторов линейного типа, используемых для монтажа ошинковки в открытых распределительных устройствах, применяются изо-ляторы, которые можно объединить под общим названием станционно-аппаратных. Эти изоляторы можно разделить на два основных вида: опорные и проходные. Опор-ные изоляторы используются для крепления шин в закрытых и открытых распреде-лительных устройствах и в аппаратах, например в качестве опорно – изолирующих конструкций разъединителей. Проходные изоляторы используются в закрытых распре-делительных устройствах для прохода токопроводов через стены и в трансформаторах и аппаратах – для ввода напряжения в металлический бак (такие изоляторы поэтому часто называются вводами).
Опорные изоляторы выполняются обычно фарфоровыми. В конструкциях проходных изоляторов основной изоляцией служит фарфор, масло-барьерная или бумажно-масляная изоляция.
Опорные изоляторы.
Конструктивно опорные изоляторы выполняются стержневыми и штыревыми.
Стержневые опорные изоляторы. В этих изоляторах фарфоровый стержень служит не только для изоляции, но и в качестве основного опорного элемента; армировочные детали служат только для крепления фарфорового стержня.
Простейшие изоляторы имеют воздушную полость, перекрытую фарфоровой пере-городкой. Тем самым предотвращается разряд во внутренней полости, и наименьшее разрядное напряжение имеет путь поверхностного перекрытия. Ввиду отсутствия ат-мосферных осадков рёбра на поверхности изолятора развиты слабо и имеют целью по-высить сухоразрядные напряжения изолятора. Наибольшие размеры имеет ребро у вы-соковольтного электрода, где напряжённость поля особенно высока и откуда начинает-ся развитие разряда.
Опорные изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют развитые рёбра, существенно повышающие мокроразрядное напряжение. Края рёбер отогнуты книзу, образуя так называемую капельницу. Вода с капельницы скатывается, оставляя поверхность нижних рёбер сухой. При наклонном дожде верхние рёбра частично защищают от влаги нижние.
При напряжениях 35 кВ и выше применяются опорные изоляторы в виде сплошных фарфоровых стержней. Такие изоляторы наиболее просты в изготовлении и обладают минимальным весом. При сверхвысоких напряжениях 330 кВ и выше колонки изоля-торов оказываются столь высокими, что для снижения изгибающих усилий приходится выполнять составные конструкции из нескольких колонок изоляторов.
Рациональную конструкцию имеют стержневые изоляторы с винтообразными рёбрами. Дождевая вода стекает по желобку в рёбрах, образуя сплошной водяной канал большой длины на поверхности изолятора. Такой канал равномерно распределяет напряжение по поверхности изолятора, что повышает разрядное напряжение.
Штыревые опорные изоляторы. В этих изоляторах механическую жесткость всей конструкции создаёт стальной штырь, на который насаживаются фарфоровые элемен-ты. Для штыревых изоляторов открытой установки характерны сильно развитые рёбра. Это позволяет выполнять изоляторы небольшой высоты. Из-за сложности выполнения нескольких сильно развитых рёбер в одном фарфоровом изделии затруднительно, фар-фор изолятора на напряжение 35 кВ составлен из отдельных склеенных между собой элементов. На напряжение 110 кВ и выше применяются колонки из штыревых изолято-ров.
Механические нагрузки, перпендикулярные продольной оси изолятора (например, при ветре), создают в его головке скалывающее усилие. Оно особенно велико в нижних элементах колонок изоляторов. Опыт эксплуатации штыревых изоляторов показал, что для предотвращения их механического повреждения особое внимание должно быть уделено прочности и эластичности армировки верхнего фланца. Изолятор армируется на высших сортах цемента. Для повышения прочности сцепления поверхность фарфора в месте армировки покрывается фарфоровой крошкой. Штыревые изоляторы в насто-ящее время вытесняются более совершенной и экономичной конструкцией опорно-стержневых изоляторов.
На напряжения 500 кВ и выше для одиночных опорных колонок требуются изоля-торы весьма высокой механической прочности, изготовление которых представляет большие трудности. Поэтому в установках 500 кВ и выше применяются опорные кон-струкции, состоящие из нескольких колонок опорных изоляторов. Обычно применя-ются конструкции с тремя колонками, образующими конусообразный треножник. В основании, на верхушке и в середине по высоте треножник укрепляется на рамах, скрепляющих все три колонки. Изоляторы в таких конструкциях испытывают механи-ческие усилия не только на изгиб, но и на растяжение и сжатие.
Проходные изоляторы.
Проходные изоляторы маркируются не только по номинальному напряжению, но и по номинальному току стержня. По исполнению изоляции различают проходные изоляторы фарфоровые, бумажно-бакелитовые ( до 35 кВ), маслобарьерные и бумажно-масляные ( 110 кВ и выше).
Фарфоровые проходные изоляторы.
Коронирование, ведущее к коррозии стержня и снижению разрядного напряжения по поверхности изолятора возможно на поверхности стержня, где напряжённость поля максимальна. Для предотвращения коронирования на стержень наносится слой твёрдой изоляции (бумаги).
Напряжённость поля высока также у заземлённого фланца вследствие малого рассто-яния до противоположного электрода – стержня. Развитие короны у заземлённого фланца предотвращается нанесением на фарфор полупроводящего покрытия, металли-чески соединяемого с фланцем.
Более компактны и удобны в изготовлении проходные изоляторы без воздушной полости. Между фарфоровой стенкой увеличенной толщины и стержнем образуется тонкая воздушная прослойка. Коронирование в воздушной прослойке предотвращается при нанесении на внутреннюю поверхность фарфора полупроводящего покрытия, кото-рое соединяется со стержнем. В результате, воздушная прослойка полностью разгружа-ется от электрического поля.
Бумажно-бакелитовые изоляторы.
На стержень изолятора для внутренней установ-ки наматывается бумага, пропитанная склеивающим бакелитовым лаком. Внешняя по-верхность изолятора покрывается влагостойким лаком. Между слоями бумаги через определённые промежутки закладываются металлизированные обкладки, образующие в теле изолятора многослойный конденсатор.
Толщина изоляции бумажно-бакелитовых изоляторов определяется условиями теп-лового пробоя. Для бумажно-бакелитовых изоляторов, не имеющих оболочки, реаль-ную опасность представляет отпотевание, т.е. выпадение росы на поверхности изоля-тора при резкой смене температуры воздуха.
Более широко распространены бумажно-бакелитовые изоляторы с фарфоровым чехлом, предназначенные для трансформаторов и масляных выключателей наружной установки. В этих изоляторах полость между чехлом и бумажно-бакелитовым телом (называемым часто конденсатором) залита компаундом. Размещающаяся в баке аппарата часть изолятора полностью (в трансформаторах) или частично (в масляных выключателях) погружена в масло. В трансформаторах температура верхних слоёв масла достигает 90-1000С.
Большое внимание при разработке конструкции ввода уделяется уплотнению фарфо-рового чехла в месте выхода токопроводящего стержня. Попадание влаги внутрь чехла ведёт обычно к поверхностному пробою по бумажно-бакелитовому конденсатору.
Маслонаполненные (масляно-барьерные) проходные изоляторы. При напряжениях 110 кВ и выше ранее находили применение маслонаполненные проходные изоляторы с масляно-барьерной внутренней изоляцией, имеющей высокую электрическую проч-ность. Барьеры выполнены в виде бумажно-бакелитовых цилиндров, покрытых для выравнивания напряжения металлизированными обкладками. Корпус изолятора сос-тоит из двух фарфоровых чехлов (наружного и внутреннего), надетых на заземлённый фланец. Заполнение всей полости изолятора поддерживается консерватором. Наблю-дение за уровнем масла в консерваторе входит в обязанность эксплуатационного персо-нала. Для сохранения высокого качества масла иногда прибегают к устройству азотной защиты или к непрерывной регенерации масла в эксплуатации.
Проходные изоляторы с бумажно- масляной изоляцией.
Применение бумажно-масляной изоляции в проходных изоляторах обеспечивает очень высокую электрическую прочность. На токопроводящий стержень наматывается изоля-ционная бумага, между слоями которой закладываются металлизированные обкладки. Бумажный конденсатор пропитывается маслом, которое заливается в полость фарфоро-вого чехла. Основным типом проходных изоляторов на напряжение 110 кВ и выше яв-ляяются изоляторы с бумажно-масляной изоляцией. Изготовление маслонаполненных и бумажно-масляных изоляторов осуществляется с применением вакуумной сушки всей волокнистой изоляции и заполнением изоляторов маслом под вакуумом. Качество этих технологических операций определяет надёжность изоляторов в эксплуатации.