ЛИНЕЙНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК H01B17/20 

Изобретение относится к электротехникe, в частности к высоковольтным изоляторам.

Известны изоляторы из синтетических полимерных смол и резин для распределительных линий электропередач [1]. Для обеспечения необходимой стойкости поверхности изоляторов к эрозионному воздействию токов утечки в указанные полимерные материалы вводят минеральные наполнители в порошкообразном состоянии, в данном случае - гидроокись титана и каолин. Эти композиционные полимерные материалы не обладают достаточной прочностью, чтобы изоляторы из них воспринимали значительные механические нагрузки как при эксплуатации (например, ветровые нагрузки), так и при монтаже их на опоры (вероятные контактные и изгибные нагрузки от укрепляемого на них провода). Не исключено также возникновение подобных нагрузок и в аварийных ситуациях (например, падение на токонесущие провода деревьев). В связи с этим в тело изоляторов вводят (заформовывают) вставки, увеличивающие их механическую прочность.

Эти изоляторы имеют один существенный недостаток. Обеспечивающие стойкость к токам утечки минеральные наполнители обладают сильным абразивным воздействием. Вследствие этого имеет место истирание токонесущего провода и крепящей его к изолятору арматуры (проволочной вязки, прижимов и т.п.) при смещениях последних по поверхности изолятора под воздействием циклических знакопеременных нагрузок (например, ветровых).

Наиболее близким к предлагаемому является линейный изолятор для наружных установок [2] из полимерного электроизоляционного стойкого к токам утечки материала. Изолятор выполнен монолитным в виде одной детали и имеет головку, в которой есть выемки для размещения токонесущего провода и крепящей его к изолятору арматуры, а также юбку, образующую зону ребер. Поверхности выемок облицованы неабразивным материалом, имеющим малый коэффициент трения по материалам провода и арматуры, например алюминием или его сплавами, реактопластом или термопластом. Облицовка выемок может выполняться в виде самостоятельной детали. Эта деталь крепится к головке изолятора в виде самостоятельной детали. Эта деталь крепится к головке изолятора или размещается в литьевой форме перед отливкой изолятора, образуя после отливки одно целое с изолятором. Малый коэффициент трения и неабразивность облицовки предотвращают износ провода и крепящей его арматуры при их проскальзывании по поверхности облицовки.

Этот изолятор имеет четыре существенных недостатка.

Во-первых, невысокая механическая прочность его материала. В связи с этим изолятор должен выполняться массивным, что увеличивает его материалоемкость.

Во-вторых, значительное различие коэффициентов теплового расширения полимерного тела изолятора и металла детали-прослойки в совокупности с гораздо большей жесткостью этого металла по отношению к полимеру приводят к возникновению зазоров в месте контакта прослойки и изолятора при неизбежных во время эксплуатации значительных изменениях температуры. При наличии этих зазоров будут иметь место смещения прослойки по абразивной поверхности изолятора вследствие отмеченных выше знакопеременных нагрузок со стороны провода на деталь-прослойку. В результате будет иметь место абразивный износ детали-прослойки и как следствие преждевременный выход изолятора из строя.

В-третьих, при выполнении детали-прослойки из полимера можно добиться беззазорного соединения ее с изолятором за счет подбора полимера с коэффициентом теплового расширения и жесткостью, близкими по величине к таковым для полимерного материала изолятора. Однако малая в этом случае у материала детали-прослойки стойкость к эрозии под воздействием поверхностных токов утечки (материал детали-прослойки не должен иметь в своем составе повышающих стойкость к токам утечки абразивных минеральных наполнителей) приводит к сокращению срока эксплуатации изолятора, так как прогрессирующая эрозия тонкостенной детали-прослойки может вызвать полное ее разрушение и, следовательно, прекращение выполнения положенных ей функций, т.е. преждевременный выход изолятора из строя.

В-четвертых, введение в конструкцию изолятора детали-прослойки значительно увеличивает трудоемкость его изготовления.

Целью изобретения является повышение надежности изолятора, срока службы, а также снижение материалоемкости и трудоемкости его изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в известном линейном полимерном изоляторе, содержащем зону головки, зону крепежа его на опоре и зону ребер, зоны головки и крепежа выполнены как одна деталь, а на внешней поверхности зоны крепежа беззазорно укреплена вторая деталь, образующая зону кольцевых ребер, при этом часть поверхности первой детали, контактирующая с тонконесущим элементом или крепящей его к изолятору токопроводной арматурой, соединена с поверхностью второй детали токопроводной перемычкой, причем первая деталь изготовлена из полимерного материала класса высокопрочных термопластов, преимущественно волокнонаправленных термопластов, например волокнонаполненного полибутилентерефталата, а вторая деталь изготовлена из материала класса трекингоустойчивых полимеров, например, силиконовой резины.

Пример исполнения предлагаемого изолятора приведен на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 изображен общий вид изолятора: слева от оси - внешний вид, справа - разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Изолятор содержит две соединенные вместе детали 1 и 2. Часть детали 1 образует головку 3 для крепления к ней токонесущего провода; другая часть детали 1 образует зону 4 крепежа изолятора на опоре. Деталь 2 образует на изоляторе зону ребер, обеспечивающих необходимую длину пути токов утечки.

Деталь 1 в головке 3 имеет выемку 5 для размещения в ней токонесущего провода (токонесущий провод показан на фиг. 1, 2, 3 штриховыми линиями) и кольцеобразную выемку 6 для размещения в ней арматуры, крепящей токонесущий провод к изолятору. В данном конструктивном исполнении изолятора эта арматура может быть выполнена в виде проволочной вязки. Деталь 1 в зоне 4 имеет цилиндрическую полость 7, заканчивающуюся резьбой 8, которая служит для укрепления изолятора на опоре. В данном примере - на штыре опоры через посредство промежуточной детали, ввертываемой в резьбовую часть отверстия.

Деталь 1 изготовлена из неабразивного материала, имеющего малый коэффициент трения в паре с материалами токонесущего провода, поэтому возможные смещения провода по поверхности седловидной выемки 5 не вызывают его истирания. Материал детали 1 механически прочен, особенно по отношению к изгибным и ударным нагрузкам. Это позволяет выполнить деталь 1 тонкостенной, а элементы детали, подверженные воздействию изгибных нагрузок (циклические знакопеременные нагрузки со стороны провода, например, ветровые нагрузки), усилить введением в ее конструкцию тонкостенных же ребер 9, 10. Эти ребра также могут иметь вспомогательные выемки 11 для дополнительной фиксации нужного положения арматуры на изоляторе. Отмеченным здесь требованиям к детали 1 отвечают полимеры класса высокопрочных термопластов, преимущественно волокнонаполненные термопласты, например полиамид, полиэтилентерефталат.

Деталь 2 изготовлена из стойкого к токам утечки материала. Она не воспринимает механических нагрузок со стороны проводa и арматуры, поэтому она также изготовлена тонкостенной. Сопряжение детали 2 с деталью 1 выполнено по цилиндрической 12 и конической 13 поверхностям, что позволяет выполнить надежное и беззазорное их соединение. Отмеченному здесь требованию стойкости к токам утечки, т.е. трекингостойкости, удовлетворяют, например, силиконовые резины, материалы класса полиолефинов и их сополимеры, содержащие порошкообразные минеральные наполнители. В связи с этим деталь 2 целесообразно изготавливать из этих материалов.

Указанные выше материалы детали 1 нестойки к токам утечки. По поверхности детали 1 на участке от места контакта ее с проводом 5 или, если арматура выполнена из металла (как в рассматриваемом примере), то от места контакта детали 1 с арматурой (этим местом является кольцевая выемка 6) до ближнего к нему места 14 контакта детали 1 с деталью 2 может протекать ток утечки. Для защиты этого участка поверхности детали 1 от эрозионного воздействия токов утечки в предлагаемом изоляторе имеется перемычка 15, электрически соединяющая провод или арматуру с поверхностью детали 2. Перемычка изготовлена из токопроводящего материала. Перемычка может быть выполнена различными способами, например в виде лакового или твердеющего (полимеризующегося) токопроводного покрытия, наносимого на эти участки (как это показано на фиг. 1, 2), а также в виде металлической полоски-хомута, обжимаемой как по проводу (или арматуре), так и по детали 2, или в виде металлического покрытия, гальванически наносимого на смежные участки поверхностей первой и второй деталей, и т. п. Вследствие гораздо меньшего электрического сопротивления у перемычки, чем у соответствующего ей участка поверхности детали 1, ток утечки идет преимущественно по перемычке, а не по этому участку.

Предлагаемый полимерный изолятор работает следующим образом. Токонесущий провод (на фиг. 1-3 показан штриховыми линиями) соединен с металлической арматурой (например, проволочной вязкой), крепящей его к изолятору, поэтому разность электрических потенциалов между местами контакта провода с деталью 1 (место выемки 5) и контакта арматуры с деталью 1 (место кольцеобразной выемки 6) отсутствует, и ток утечки по участку поверхности детали 1 между этими местами не протекает.

На участке поверхности детали 1 между местом ее контакта с арматурой (выемка 6) и ближним к нему местом 14 контакта детали 1 с деталью 2 протекает ток утечки. Однако вследствие гораздо меньшего электрического сопротивления у перемычки 15, чем у отмеченного здесь участка поверхности детали 1, ток утечки идет преимущественно по массе токопроводной перемычки 15, а не по поверхности детали 1. Тем самым поверхность детали 1 защищена от эрозионного воздействия токов утечки.

Источники информации
1. Акц. заявка Японии N 9389, кл. 61 B 1, опубл. 19.05.66 г.

2. Заявка ФРГ N 2914082, кл. H 01 B 17/14, опубл. 16.10.80 г. (прототип).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к линейным полимерным изоляторам. Линейный полимерный изолятор содержит головку, зону крепежа его на опоре и кольцевые ребра. Новым является то, что головка и зона крепежа выполнены как одна деталь, а на внешней поверхности зоны крепежа беззазорно укреплена вторая деталь, образующая зону кольцевых ребер. Участок поверхности первой детали, контактирующий с токонесущим элементом или с токопроводной арматурой, соединен с поверхностью второй детали токопроводной перемычкой. При этом первая деталь изготовлена из полимерного материала класса высокопрочных термопластов, преимущественно волокнонаполненных термопластов, например волокнонаполненного полибутилентерефталата, а вторая деталь изготовлена из материала класса трекингустойчивых полимеров, например силиконовой резины. Повышение надежности изолятора, его срока службы, а также снижение материалоемкости и трудоемкости его изготовления являются техническим результатом предложенного изобретения. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. /

1. Линейный полимерный изолятор для монтажа на штыре опоры, включающий головку, зону крепежа его на опоре и ребра, отличающийся тем, что головка и зона крепежа выполнены как одна деталь, а на внешней поверхности зоны крепежа беззазорно укреплена вторая деталь, образующая кольцевые ребра, при этом участок поверхности первой детали, контактирующий с токонесущим элементом или токопроводной арматурой, соединен с поверхностью второй детали токопроводной перемычкой, причем первая деталь изготовлена из полимерного материала класса высокопрочных термопластов, а вторая деталь - из материала класса трекингоустойчивых полимеров. 2. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что токопроводная арматура является токопроводной перемычкой.