Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

6.3. Обслуживание высоковольтных изоляторов

Изолятор — это электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, находящихся под разными электрическими потенциалами (ГОСТ 27744—88).

Арматура изолятора — часть изолятора, предназначенная для механического крепления к электроустановкам или объектам (ГОСТ 27744—88).

Подвесной изолятор — это линейный изолятор, предназначенный для подвижного крепления токоведущих элементов к несущим конструкциям или объектам (ГОСТ 27744—88).

Опорный изолятор — это изолятор, используемый в качестве жесткой опоры для электротехнического устройства или отдельных его частей (ГОСТ 27744—88).

Стержневой опорный изолятор — это опорный изолятор со сплошным телом в форме цилиндра или усеченного конуса, неподвижно соединенным с арматурой (ГОСТ 27744—88).

Стержневой подвесной изолятор — это подвесной изолятор с телом в форме цилиндра, жестко соединенный с арматурой, расположенной на концах (ГОСТ 27744—88).

На ПС применяются подвесные и опорные изоляторы.

В последние два десятилетия в электроэнергетике осуществляется постепенный переход на полимерную изоляцию, что привело к расширению применения полимерных изоляторов в электроустановках ВН.

Высоковольтные изоляторы, применяемые на ЛЭП, в аппаратах и оборудовании ОРУ, должны без старения выдерживать:

многократные температурные колебания в сочетании со знакопеременными механическими нагрузками;

длительное ультрафиолетовое облучение солнечной радиации;

воздействие электрической дуги без образования электропроводных следов;

действие токов утечки по поверхности в увлажненном и загрязненном состоянии (эрозийная стойкость);

воздействие неблагоприятных условий окружающей среды;

воздействие сильно неравномерного электрического поля;

действия и ошибки персонала при монтаже и эксплуатации.

Опыт эксплуатации показал неминуемость старения электротехнического фарфора, электропроводность поверхностного слоя стекла при увлажнении, разрушение стекла вследствие выщелачивания и электролиза, хрупкость этих материалов.

Изолятор состоит из изолирующей части, изготовленной из электротехнического фарфора или щелочного стекла, и металлической арматуры, служащей для крепления изолятора к заземленной металлической или железобетонной конструкции и для крепления к изолятору токопроводящих частей. Изолирующие части соединяются с арматурой с помощью цементно-песчаных связок из портланд-цемента.

Несмотря на указанные выше недостатки, фарфоровые изоляторы имеют широкое применение вследствие их высокой электрической и механической прочности, а также стойкости к атмосферным воздействиям.

Достоинствами изоляторов из щелочного стекла являются также высокие электрические и механические характеристики, хорошая стойкость к перепадам температуры и к воздействию химически агрессивных сред. Однако при сильных концентрированных ударах механическая прочность стеклянных изоляторов становится ниже, чем у фарфоровых, так как закаленное стекло рассыпается на мелкие кусочки (например, при ударе камнем).

Особенностью конструкции изоляторов является то, что их изолирующая часть соединяется с арматурой изолятора с помощью цементно-песчаной связки. Материалы соединяемых элементов обладают различными коэффициентами линейного расширения, то есть неодинаковы. Для компенсации деформаций, возникающих из-за разницы температурных коэффициентов линейного расширения, и снижения коэффициента трения между поверхностями раздела контактирующих элементов наносятся компенсирующие промазки в виде тонкого слоя битумного компаунда и устанавливаются эластичные прокладки.

Опорные изоляторы делятся на опорно-стержневые и опорно-штыревые.

Опорно-стержневые изоляторы, как правило, применяются для внутренней установки в РУ 6-35 кВ и представляют собой полые фарфоровые изоляторы, армированные фланцами для установки изоляторов и колпачками для крепления токоведущих частей.

Опорно-штыревые изоляторы применяются для внутренней и наружной установки. Изоляторы на напряжение 110 кВ и выше собираются в колонки из изоляторов напряжением 35 кВ.

Подвесные изоляторы применяются для подвешивания проводов к опорам ВЛ и шин РУ к металлическим и железобетонным конструкциям ПС. Эти изоляторы разделяются на тарельчатые и стержневые.

Тарельчатый изолятор содержит изолирующий элемент, к которому при помощи цементной связки крепится чугунная, покрытая цинком головка с гнездом для введения в него стержня другого изолятора при их соединении в гирлянду.

Защита изоляторов от разрушения при температурных перепадах обеспечивается применением компенсирующих промазок и эластичных прокладок.

Подвесные изоляторы стержневого типа применяются на ПС в качестве растяжек для крепления воздушных выключателей и РВ. В этих случаях фарфор работает на растяжение, поэтому механическая прочность стержневых изоляторов ниже прочности тарельчатых.

В соответствии с требованиями ПУЭ, выбор изоляторов из стекла и фарфора должен производиться по удельной эффективной длине пути утечки в зависимости от степени загрязнения в месте расположения электроустановки и ее номинального напряжения.

Длина пути утечки изолятора — это наименьшее расстояние по поверхности изоляционной детали между металлическими частями разного потенциала.

Эффективная длина пути утечки — часть длины пути утечки, определяющая электрическую прочность изолятора в условиях загрязнения и увлажнения.

Степень загрязнения — это показатель, учитывающий влияние загрязненности атмосферы на снижение электрической прочности изоляции электроустановок.