для чего нужны изоляторы лэп
Для чего нужны изоляторы на опорах линий электропередач?
Устройство сети энергоснабжения является сложной и опасной технической задачей. Передача электроэнергии на большие расстояния требует больших финансовых затрат и соблюдения особых мер безопасности.
А Вы знаете, что для уменьшения потерь энергии ток передаётся под очень большим напряжением от 10 до 700 кВ. Такое напряжение требует надёжной изоляции от пробоя.
Для безопасной передачи электроэнергии по проводам применяют изоляторы. Безопасная работа ЛЭП и сохранение жизни и здоровья людей во многом зависит от качества материалов опор, проводов и особенно изоляционных материалов.
Классификация изоляторов
Изоляторы разделяются по нескольким техническим характеристикам:
Промышленность выпускает изоляторы из стекла, фарфора и из полимерного материала. До недавнего времени изоляторы в большинстве случаев устанавливались из фарфора. Однако в последнее время их вытесняют изоляторы из закалённого стекла, которые имеют лучшие технические характеристики и дешевле в производстве.
Изоляторы из закалённого стекла
Важно то, что стеклянные изоляторы не нуждаются в плановых испытаниях под большим напряжением. Любое повреждение тела изолятора можно обнаружить визуально. При этом разрушение одного изолятора в гирлянде не приводит к пробою электроэнергии. Технология производства стеклянных изоляторов полностью автоматизирована.
Если дефект проявляется в механической части и гирлянда обрывается, то требуется немедленный ремонт подвески. Всё это относится и к изоляторам из фарфора, но гораздо трудней увидеть дефект и пробой. Как недостаток применения изоляторов из стекла, отмечается их большой вес и хрупкость.
К преимуществам относится:
Фарфоровые изоляторы
Изоляторы из фарфора не меняют своих химических и физических свойств за весь период эксплуатации. Тук же, как и стеклянные они обладают отличными диэлектрическими свойствами. Они не хуже стеклянных, но дороги в производстве и обслуживании. Недостатками являются большой вес и хрупкость.
Изоляторы из полимерных материалов
Полимерные изоляторы обладают более низкими характеристиками и применяются только в электросетях с напряжением до 220 кВ. Даже при локальных повреждениях тел полимерных изоляторов значительно снижает их диэлектрические характеристики. Полимерные материалы имеют свойство старения, а при больших температурах снижается их механическая прочность.
У любых изоляторов, применяемых на ЛЭП, проявляются свои положительные и отрицательные свойства.
Совет профессионалов, — применяйте изоляторы из стекла. В рейтинге по эксплуатации изоляторов их можно поставить на первое место по эффективности, безопасности и дешевизне в производстве.
Какие бывают изоляторы ВЛ и для чего они предназначены?
Вы, наверное, замечали, что провода ЛЭП закреплены на опорах на гирляндах из фарфоровых или керамических тарелок. Эти тарелки называется изоляторами. Они несут как изолирующую, так и монтажную роль механического крепления. Изоляторы воздушных линий электропередач бывают разными, в зависимости от расположения, места применения и напряжения линии, которую они держат. В этой статье мы рассмотрим виды электрических изоляторов и их назначение.
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:
Конструкция
Конструктивно все электрические изоляторы различаются способами крепления к несущей конструкции и крепления кабеля. Главной задачей этого изделия является предотвращение электрических разрядов, для этого они выполняются в виде тарелок или стержней с ребрами. Эти ребра нужны для того, чтобы разряд развивался под углом к силовым линиям поля. На рисунке ниже вы видите примеры типовых изделий разных форм и конструкций:
Различие по материалу исполнения
Чтобы рассмотреть классификацию видов и типов изоляторов нужно сначала разобраться, как их различают. Итак, в первую очередь они классифицируются по материалу изготовления:
Фарфоровые можно назвать классикой, такие применялись раньше даже при наружной проводке в домах. Обычно они белого цвета, но могут быть и других цветов. Такие можно увидеть на разных электроустановках. Достоинством является то, что они выдерживают большие нагрузки на сжатие, обладают хорошими диэлектрическими свойствами.
Однако они бьются и ломаются. Отсюда возникает необходимость регулярной проверки их целостности, а часто для этого приходится отключать электроустановку и вытирать с них масло, пыль и другие загрязнения. Также проблемой является их большой вес.
Стеклянные, хоть и боятся ударов, но для контроля их целостности достаточно визуального осмотра, что можно провести и без отключения напряжения. В настоящее время в воздушных линиях электропередач, в качестве подвесных изоляторах они вытесняют керамику, в том числе и потому что меньше весят, а также в производстве дешевле.
Полимерные используются в помещении, на улице редко, в качестве исключения. Можно иногда увидеть опорные изоляторы из полимеров на ВЛ 10 кВ или других напряжений средней величины, но редко, или на неответственных линиях. Это обусловлено тем, что с течением времени и под действием УФ-излучений они стареют, внутренняя структура распадается и ухудшаются их электрические и механические характеристики.
Однако для оборудования, которое доступно для регулярного обслуживания и ремонта они применяются часто. Например, это могут быть опорные изоляторы шин в трансформаторных подстанциях и распределителях.
Типы по конструкции и назначению
По конструкции выделяют три основных разновидности изоляторов ВЛ:
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!
Для чего нужны изоляторы на опорах ЛЭП
Обустройство сетей электроснабжения считается технически сложной и опасной сферой деятельности, требующей неукоснительного соблюдения правил безопасности. Для строительства больших электрических сетей необходимо использовать только самые качественные и современные материалы: опоры ЛЭП, изоляторы, кабели, линейную арматуру, металлоконструкции и другие элементы.
Вы могли обратить внимание на то, что птицы могут спокойно сидеть на высоковольтных проводах. Многие задаются вопросом, как такое возможно? Ответим, что такое возможно только в сухую погоду и потому, что птицы сидят либо на фазе, либо на ноле. Если бы они попытались замкнуть данную цепь, то они тут же были бы убиты большим током.
Кстати, зимой крайне редко можно увидеть лед или снег на проводах. Это связано с тем, что высоковольтные линии при использовании начинают нагреваться. Чем больше потребление, тем больше греются провода. Как известно, даже проводка в наших стенах может нагреваться. А из-за плохого контакта она может воспламениться, из-за чего и бывают пожары в квартирах, домах, предприятиях или даже автомобилях. Как отмечают специалисты компании elektropostavka.ru, при установке больших опор для высоковольтных кабелей, чаще всего используют изолятор псд 70е, который позволяет изолировать токопроводящие провода от опор. То есть, неважно из чего будет сделана опора, она в любом случае не будет служить заземлением данных проводов.
Получается, что человек без каких-либо опасений сможет взяться за опору и с ним ничего не случится. В сухую погоду и так бы ничего не было. Однако во время тумана и дождя на опорах без изоляторов, ток может пойти по влажной поверхности опоры и, как следствие, добраться до живого существа – человека или животного.
Поэтому, прежде чем заниматься монтажом электрических сетей, необходимо изучить теорию их разработок и прокладки и только после этого переходить к практике. Впрочем, есть куда более надёжный вариант – обратиться к профессиональным электрикам.
Высоковольтные изоляторы
Типы оборудования
В работе высоковольтного оборудования очень важна надёжная изоляция между токоведущими частями электроустановок и отдельных аппаратов. Они должны быть также изолированы от земли. Эту роль, а также крепёжную функцию ведущих ток частей, выполняют изоляторы различных типов.
По самой общей классификации, то есть, с точки зрения мест их применения, они делятся на аппаратные, станционные, линейные.
Два первых типа нашли применение на подстанциях, электростанциях, ведущих ток частях электроаппаратов. Они используются здесь как крепления, изолируют шины РУ (распределительные устройства). По функциям и расположению могут быть проходными или опорными.
Подробнее об изоляторах
Проходные изоляторы применяют, чтобы заизолировать идущие сквозь стены сооружений провода. Кроме того, они осуществляют вывод проводников выключателей нагрузки из баков, выключателей. Это высоковольтные фарфоровые изоляторы, имеющие внутри полость, где проходит стержень из металла или группа шин.
Так называемые вводы относят к разновидности проходных средств изоляции, рассчитанных на 110 киловольт и более высокие напряжения. У вводов проводником тока служит труба из меди. Для изготовления внутренней изоляции высоковольтных высокочастотных вводов помимо фарфора используют керамику, бакелит, другую твёрдую органику. Изоляция также может быть жидкой либо бумажно-масляной.
Может организовываться так называемый «конденсаторный ввод». Это когда на проводящий стержень наложены слои особой кабельной бумаги, а посередине проложена тонкими слоями алюминиевая фольга. Такое строение необходимо, чтобы потенциал равномерно распределялся по оси и радиально. Конденсаторный ввод, как правило, герметизируют.
Что касается опорных изоляторов, то они поддерживают шины, контактные узлы распределительных устройств, электроаппаратов. Такие приспособления бывают опорно-штыревыми, а также опорно-стержневыми. У последних конструкция дополнена стержнем из фарфора с выступающими рёбрами. Их называют ещё крыльями, они защищают от дождя.
Воздушные линии ЛЭП
Теперь об линейных изоляторах. Они крепят провода воздушных линий. А также изолируют шины ОРУ (открытые распределительные устройства). Различают штыревые, а также подвесные изоляторы. Первые получили название из-за особенностей своего крепления – на штырях из металла, которые закреплены в траверсах опорных элементов. Приспособления прочно удерживают провода на опорах. Такие устройства встречаются на линиях ЛЭП до киловольта. Штыревые изоляторы большего, до 35 киловольт, напряжения выполнены, как двухэлементные.
Нежёсткая связь между проводами и опорами линий электропередач напряжением 35 киловольт и более, обеспечивается подвесными изоляторами. Некоторые из них объединяют в гирлянды (тарелочного типа). Стержневые изоляторы повышают электрическую прочность линий, так как их пробой невозможен. Изолирующая часть подвесных приспособлений выполнена из стекла либо фарфора. Её соединяет с проводящим стержнем и шапкой связка из цемента.
Для линейных изоляторов разработаны специальные конструкции. Они позволяют применять их в линиях ЛЭП в условиях загрязнённости атмосферы. У таких устройств повышенные разрядные показатели, а также увеличена длина пути утечки.
Требования к изоляторам
Любой изолятор обязан удовлетворять нескольким техническим требованиям. Прежде всего, определённой электрической прочности. Она определяется, как та напряжённость электрического поля, выраженная в киловольтах на метр, при которой изолирующий материал утрачивает диэлектрические свойства.
Прочность механическая тоже важна. Важно оказывать противодействие тем усилиям, что появляются при КЗ в цепи между токоведущими частями оборудования.
Электрофизические и механические показатели
К таковым имеет отношение номинал, напряжение пробоя. Последнее определяет минимальное напряжение, вызывающее пробой изолятора. Характеризует свойства изолятора такие показатели, как разрядное и выдерживаемое напряжения. Эти параметры имеют разные значения, если поверхность сухая и если влажная (изолятор под дождём).
Таким образом, бывают сухоразрядное и мокроразрядное значения этого напряжения, когда идёт перекрытие по поверхности с сохранением всех изолирующих качеств.
Механические показатели – это, прежде всего, наименьшая сила (нагрузка) разрушения, выраженная в ньютонах. Предполагается, что она приложена к шапке изолятора и направлена в перпендикулярном его оси направлении. Имеют значение также габариты и масса.
Из чего изготовлены составные элементы разных изоляторов?
Основным материалом для станционных, а также аппаратных изоляторов стал полностью отвечающий предъявленным выше требованиям фарфор. Для расположенных внутри кожухов, а также залитых изолирующим маслом составных частей изоляторов некоторых типов чаще применяется бакелит, текстолит или гетинакс.
Так называемая «металлическая арматура» представляет собой части из металла, которые закрепляются на фарфоре. Её применяют, чтобы крепить изолятор к основанию, ну и для присоединения ведущих ток частей электроаппаратов и шин к изолятору. Она закрепляется особыми цементирующими смазками, обладающими коэффициентом теплового расширения, схожим с тем, который присущ фарфору. Корпус изолятора покрывает глазурь, что улучшает его электрофизические качества.
Классификация по размещению
Наружная установка придаёт соответствующим изолирующим устройствам большую развитость поверхности. Ей соответствует большее напряжение микроразряда, что позволяет изоляторам такого типа установки работать при дожде, в загрязнённом состоянии, столь же надёжно. В этом основное их отличие от изоляторов внутренней установки.
По высоте фарфоровой части можно отличать друг от друга рассчитанные на разные напряжения номинала изоляторы. Градация по величине механических усилий на разрушение выражается в изменениях диаметров.
Бывает, что одна часть изолятора находится на открытом пространстве, в то время как другая расположена в помещении или в масле. Это как раз случай уже описанных ранее проходных изоляторов. Часто такие устройства (например, изоляторы трансформаторов, масляных выключателей) асимметричны. Интересно, что тот участок корпуса из фарфора, который находится на воздухе, обладает более развитыми рёбрами.
Некоторые особенности
Чтобы уйти от дополнительных потерь, связанных с индуцированными токами, колпаки, а также фланцы изоляторов с большим током номинала (более тысячи ампер) делают из некоторых специальных марок чугуна или силумина – материал не должен обладать магнитными свойствами.
Рассчитанные на ток в две тысячи ампер и выше, шинные изоляторы не имеют стержней. У них особые колпаки, которые держат стальные планки на торцах. Через прямоугольные вырезы в них проходит токоведущая шина.
Типы оборудования
В работе высоковольтного оборудования очень важна надёжная изоляция между токоведущими частями электроустановок и отдельных аппаратов. Они должны быть также изолированы от земли. Эту роль, а также крепёжную функцию ведущих ток частей, выполняют изоляторы различных типов.
По самой общей классификации, то есть, с точки зрения мест их применения, они делятся на аппаратные, станционные, линейные.
Два первых типа нашли применение на подстанциях, электростанциях, ведущих ток частях электроаппаратов. Они используются здесь как крепления, изолируют шины РУ (распределительные устройства). По функциям и расположению могут быть проходными или опорными.
Подробнее об изоляторах
Проходные изоляторы применяют, чтобы заизолировать идущие сквозь стены сооружений провода. Кроме того, они осуществляют вывод проводников выключателей нагрузки из баков, выключателей. Это высоковольтные фарфоровые изоляторы, имеющие внутри полость, где проходит стержень из металла или группа шин.
Так называемые вводы относят к разновидности проходных средств изоляции, рассчитанных на 110 киловольт и более высокие напряжения. У вводов проводником тока служит труба из меди. Для изготовления внутренней изоляции высоковольтных высокочастотных вводов помимо фарфора используют керамику, бакелит, другую твёрдую органику. Изоляция также может быть жидкой либо бумажно-масляной.
Может организовываться так называемый «конденсаторный ввод». Это когда на проводящий стержень наложены слои особой кабельной бумаги, а посередине проложена тонкими слоями алюминиевая фольга. Такое строение необходимо, чтобы потенциал равномерно распределялся по оси и радиально. Конденсаторный ввод, как правило, герметизируют.
Что касается опорных изоляторов, то они поддерживают шины, контактные узлы распределительных устройств, электроаппаратов. Такие приспособления бывают опорно-штыревыми, а также опорно-стержневыми. У последних конструкция дополнена стержнем из фарфора с выступающими рёбрами. Их называют ещё крыльями, они защищают от дождя.
Воздушные линии ЛЭП
Теперь об линейных изоляторах. Они крепят провода воздушных линий. А также изолируют шины ОРУ (открытые распределительные устройства). Различают штыревые, а также подвесные изоляторы. Первые получили название из-за особенностей своего крепления – на штырях из металла, которые закреплены в траверсах опорных элементов. Приспособления прочно удерживают провода на опорах. Такие устройства встречаются на линиях ЛЭП до киловольта. Штыревые изоляторы большего, до 35 киловольт, напряжения выполнены, как двухэлементные.
Нежёсткая связь между проводами и опорами линий электропередач напряжением 35 киловольт и более, обеспечивается подвесными изоляторами. Некоторые из них объединяют в гирлянды (тарелочного типа). Стержневые изоляторы повышают электрическую прочность линий, так как их пробой невозможен. Изолирующая часть подвесных приспособлений выполнена из стекла либо фарфора. Её соединяет с проводящим стержнем и шапкой связка из цемента.
Для линейных изоляторов разработаны специальные конструкции. Они позволяют применять их в линиях ЛЭП в условиях загрязнённости атмосферы. У таких устройств повышенные разрядные показатели, а также увеличена длина пути утечки.
Требования к изоляторам
Любой изолятор обязан удовлетворять нескольким техническим требованиям. Прежде всего, определённой электрической прочности. Она определяется, как та напряжённость электрического поля, выраженная в киловольтах на метр, при которой изолирующий материал утрачивает диэлектрические свойства.
Прочность механическая тоже важна. Важно оказывать противодействие тем усилиям, что появляются при КЗ в цепи между токоведущими частями оборудования.
Электрофизические и механические показатели
К таковым имеет отношение номинал, напряжение пробоя. Последнее определяет минимальное напряжение, вызывающее пробой изолятора. Характеризует свойства изолятора такие показатели, как разрядное и выдерживаемое напряжения. Эти параметры имеют разные значения, если поверхность сухая и если влажная (изолятор под дождём).
Таким образом, бывают сухоразрядное и мокроразрядное значения этого напряжения, когда идёт перекрытие по поверхности с сохранением всех изолирующих качеств.
Механические показатели – это, прежде всего, наименьшая сила (нагрузка) разрушения, выраженная в ньютонах. Предполагается, что она приложена к шапке изолятора и направлена в перпендикулярном его оси направлении. Имеют значение также габариты и масса.
Из чего изготовлены составные элементы разных изоляторов?
Основным материалом для станционных, а также аппаратных изоляторов стал полностью отвечающий предъявленным выше требованиям фарфор. Для расположенных внутри кожухов, а также залитых изолирующим маслом составных частей изоляторов некоторых типов чаще применяется бакелит, текстолит или гетинакс.
Так называемая «металлическая арматура» представляет собой части из металла, которые закрепляются на фарфоре. Её применяют, чтобы крепить изолятор к основанию, ну и для присоединения ведущих ток частей электроаппаратов и шин к изолятору. Она закрепляется особыми цементирующими смазками, обладающими коэффициентом теплового расширения, схожим с тем, который присущ фарфору. Корпус изолятора покрывает глазурь, что улучшает его электрофизические качества.
Классификация по размещению
Наружная установка придаёт соответствующим изолирующим устройствам большую развитость поверхности. Ей соответствует большее напряжение микроразряда, что позволяет изоляторам такого типа установки работать при дожде, в загрязнённом состоянии, столь же надёжно. В этом основное их отличие от изоляторов внутренней установки.
По высоте фарфоровой части можно отличать друг от друга рассчитанные на разные напряжения номинала изоляторы. Градация по величине механических усилий на разрушение выражается в изменениях диаметров.
Бывает, что одна часть изолятора находится на открытом пространстве, в то время как другая расположена в помещении или в масле. Это как раз случай уже описанных ранее проходных изоляторов. Часто такие устройства (например, изоляторы трансформаторов, масляных выключателей) асимметричны. Интересно, что тот участок корпуса из фарфора, который находится на воздухе, обладает более развитыми рёбрами.
Некоторые особенности
Чтобы уйти от дополнительных потерь, связанных с индуцированными токами, колпаки, а также фланцы изоляторов с большим током номинала (более тысячи ампер) делают из некоторых специальных марок чугуна или силумина – материал не должен обладать магнитными свойствами.
Рассчитанные на ток в две тысячи ампер и выше, шинные изоляторы не имеют стержней. У них особые колпаки, которые держат стальные планки на торцах. Через прямоугольные вырезы в них проходит токоведущая шина.