ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2005 года по МПК H01B17/14 H01B17/24 

Изобретение относится к электротехнике и касается опорных изоляторов для высоковольтных подстанций и линий электропередачи.

Такие опорные изоляторы представляют собой, как правило, фарфоровый или стеклопластиковый стержень с ребрами и закрепленными на концах металлическими фланцами. Изоляторы предназначены для изоляции и крепления токоведущих частей в воздушных линиях электропередачи, в распределительных устройствах станций и подстанций и, в частности, используются в качестве опорных поворотных изолирующих элементов токоведущих шин и ножей разъединителей при эксплуатации на открытом воздухе.

Известна опорно-изоляционная конструкция в виде опорно-стержневого изолятора, содержащего несущий стеклопластиковый стержень с однонаправленной структурой стекловолокна, защитную ребристую трекингостойкую оболочку и металлические оконцеватели (фланцы), закрепляемые на стержне методом объемного обжатия [1]. Основным недостатком этой опорно-изоляционной конструкции являются ее низкие механические характеристики на изгиб и кручение, высокая деформируемость от температуры, что не обеспечивает надежную работу высоковольтных аппаратов с использованием таких изоляционных конструкций.

Известна опорно-изоляционная конструкция в виде опорного полимерного изолятора, который используется в качестве опорной изоляции высоковольтных аппаратов, например выключателей, разъединителей, шинных опор и т.д. Изолятор содержит стержень из электроизоляционного материла, например, из стекложгута, пропитанного термореактивным компаундом, трекингостойкую оболочку, экран, выполненный из стекловолокна, пропитанного термореактивным компаундом и расположенного между стержнем и трекингостойкой оболочкой и металлические оконцеватели [2].

Основными недостатками указанной конструкции являются недостаточно высокие механические характеристики на изгиб и кручение, а также существенная зависимость механических свойств стержня от температуры, что не обеспечивает надежную работу высоковольтных аппаратов.

Известна опорно-изоляционная конструкция в виде опорного полимерного изолятора, содержащего стержень из электроизоляционного материла, например из стекложгута, пропитанного термореактивным компаундом, несущую оболочку из стеклоткани, пропитанной термореактивным компаундом, а также трекингостойкую оболочку и металлические оконцеватели [3]. Это техническое решение является наиболее близким по технической сущности к заявленному и выбрано в качестве прототипа.

Основным недостатком указанной конструкции является то, что она обладает недостаточно высокими механическими характеристиками на изгиб и кручение. Это обстоятельство требует применения стержней большого диаметра и массивных фланцев, что в совокупности приводит к большой массе изолятора и высокой его стоимости. Кроме того, возникает необходимость обеспечивать высокую степень адгезии между поверхностью стержня и несущей оболочкой.

Предлагаемым изобретением решается задача создания опорной изоляционной конструкции для изоляции и крепления элементов воздушных линий электропередачи, токоведущих частей в распределительных устройствах станций и подстанций, а также для использования в качестве опорного поворотного изолирующего элемента, поддерживающего токоведущие шины и ножи разъединителей при эксплуатации на открытом воздухе. Одновременно решается задача обеспечения высокой механической прочности на изгиб и кручение, а также малой деформируемости при одинаковой электрической прочности изолятора.

Для решения поставленной задачи, согласно настоящему изобретению, используется опорный изолятор, содержащий несущее тело изолятора, защитную трекингостойкую оболочку и металлические фланцы, установленные на обоих торцах изолятора. Несущее тело изолятора выполнено в виде изолирующей трубы на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями, причем внутренняя полость трубы заполнена материалом на основе кремнийорганического компаунда холодного отверждения. Кремнийорганический компаунд для заполнения внутренней полости может быть использован с добавлением мелкодисперсного наполнителя. Кремнийорганический компаунд для заполнения внутренней полости тела изолятора может быть использован в виде пены с добавлением или без добавления твердого наполнителя. Для заполнения внутренней полости тела изолятора могут быть также использованы отдельно изготовленные фрагменты изоляционного материала макроскопического размера произвольной формы.

Заявителям неизвестен опорный изолятор, несущее тело которого представляет собой изолирующую трубу с заполнением кремнийорганическим компаундом холодного отверждения. Применение кремнийорганического компаунда позволяет достичь необходимой адгезии материала заполнения к стенкам изолирующей трубы и возможность изгиба тела изолятора без растрескивания внутреннего заполнения.

Уменьшение коэффициента температурного расширения материала заполнения и предотвращение его отрыва от стенок трубы при температурном расширении вдоль оси изолятора может быть достигнуто тем, что внутренняя полость изолятора заполняется кремнийорганическим каучуком холодного отверждения с добавлением мелкодисперсного наполнителя (например, кварцевого песка, гидрата окиси алюминия или другого диэлектрического материала). Кроме того, таким способом устраняются механические напряжения в стенке трубы и в металлических фланцах, возникающие из-за несовпадения температурного расширения материала несущего тела и материала заполнения, уменьшается расход полимерного связующего и снижается стоимость заполнения.

Предотвращение проникновения влаги во внутреннюю полость изолятора и устранение механических напряжений в стенке трубы может быть достигнуто также применением заполняющего материала в виде пены. Вспенивание материала заполнения осуществляется на стадии полимеризации путем добавки специальных веществ (вспенивателей). Вспенивание материала может быть выполнено также путем интенсивного перемешивания заполняющего материала с газом (воздухом). При вспенивании должна быть обеспечена замкнутость пор, а объем каждой отдельной поры не должен превышать 10 см³.

Для заполнения внутренней полости тела изолятора могут быть также использованы отдельно изготовленные фрагменты изоляционного материала макроскопического размера произвольной формы (например, в виде стержней, плоских шайб, шаров и не имеющие определенной формы). При этом зазоры между фрагментами изоляционного материала и внутренней поверхностью трубы также заполняются кремнийорганическим компаундам.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен опорный изолятор, состоящий из несущего тела 1, металлических фланцев 2 и 3 и защитной трекингостойкой оболочки 4. Несущее тело опорного изолятора представляет собой изолирующую трубу, заполненную кремнийорганическим компаундом холодного отверждения 5.

Несущее тело опорного изолятора (изолирующая труба) 1 изготовлено из полимерного изолирующего компаунда, армированного стеклянными или полимерными нитями. Создание опорного изолятора на основе трубы из изоляционного материала значительно снижает вес и стоимость изолятора по сравнению со стержневой конструкцией. Несущее тело может быть изготовлено методом протяжки с однонаправленной структурой расположения армирующих нитей, или методом намотки слоев ткани с расположением нитей в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для крепления опорного изолятора несущее тело снабжено металлическими фланцами 2 и 3. Для защиты несущего тела (изолирующей трубы) от воздействия окружающей среды оно снабжено покрытием 4. Для того чтобы предотвратить конденсацию влаги во внутренней полости несущего тела (трубы) при колебаниях температуры окружающего воздуха, влажный воздух из указанной полости вытеснен с помощью специального заполнения 5. Предполагаемым изобретением в качестве материала для заполнения внутренней полости несущего тела предложено использовать композиции на основе кремнийорганического кампаунда холодного отверждения. Применение кремнийорганического компаунда позволяет достичь высокой адгезии материала заполнения к стенкам внутренней полости и возможность изгиба изолятора без растрескивания внутреннего заполнения. Для повышения степени адгезии при заполнении внутренней полости изолятора ее поверхность предварительно обрабатывается.

Для уменьшения коэффициента температурного расширения материала заполнения и предотвращения его отрыва от стенок несущего тела опорного изолятора (изолирующей трубы) при температурном расширении вдоль оси изолятора в кремнийорганический компаунд добавляется наполнитель. Кроме того, при этом устраняются механические напряжения в стенке трубы и в металлических фланцах, возникающие из-за несовпадения температурного расширения материала несущего тела и материала заполнения. Применение наполнителя позволяет также уменьшить расход полимерного связующего и понизить стоимость заполнения.

Для решения указанных задач может быть использовано вспенивание материала заполнения. Вспенивание материала заполнения может быть выполнено на стадии полимеризации путем добавки специальных веществ (вспенивателей), а также путем интенсивного перемешивания заполняющего материала с газом (например, с воздухом).

Для заполнения внутренней полости могут быть использованы отдельно изготовленные фрагменты изоляционного материала макроскопического размера произвольной формы (например, в виде стержней, плоских шайб, шаров и не имеющие определенной формы) в сочетании с кремнийорганическим компаундом холодного отверждения.

Результаты испытаний разъединителей с таким опорным изолятором подтверждают возможность их применения, так как разъединители работоспособны при эксплуатационных нагрузках, а по механической прочности при изгибе имеют более чем десятикратный запас прочности, что позволяет их эксплуатировать не менее 30 лет с учетом снижения механической прочности за счет старения полимерного материала.

Заявляемый опорный изолятор может найти применение в качестве опорной изоляции проводов линий электропередачи, а также высоковольтных аппаратов: выключателей, разъединителей, шинных опор и так далее, особенно в тех типах аппаратов, опорная изоляция которых работает в условиях высоких механических нагрузок на открытом воздухе.

Применение таких изоляторов в качестве опорной изоляции высоковольтных аппаратов, например разъединителей, позволит увеличить их надежность.

Литература

1. Свидетельство РФ на полезную модель №5676, 1996 г.

2. Патент РФ №2074425, Н 01 В 17/02, 27.02.97.

3. Патент РФ №2173902, Н 01 В 17/14.

Изобретение относится к электротехнике и касается опорных изоляторов для высоковольтных подстанций и линий электропередачи. Опорный изолятор состоит из несущего тела металлических фланцев и защитной трекингостойкой оболочки. Несущее тело опорного изолятора представляет собой изолирующую трубу, изготовленную из полимерного изолирующего компаунда, армированного высокопрочными нитями. Это позволяет значительно снизить вес и стоимость изолятора по сравнению со стержневой конструкцией. Для того чтобы предотвратить конденсацию влаги во внутренней полости несущего тела (трубы) при колебаниях температуры окружающего воздуха, влажный воздух из указанной полости вытеснен с помощью заполнения кремнийорганическим компаундом холодного отверждения. Для заполнения внутренней полости тела изолятора используются отдельно изготовленные фрагменты изоляционного материала макроскопического размера. Техническим результатом является повышение надежности. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опорный изолятор, содержащий несущее тело изолятора, защитную трекингостойкую оболочку и металлические фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что несущее тело изолятора выполнено в виде изолирующей трубы на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями, причем внутренняя полость трубы заполнена материалом на основе кремнийорганического компаунда холодного отверждения.2. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что для заполнения внутренней полости тела изолятора используется пена на основе кремнийорганического компаунда холодного отверждения.3. Опорный изолятор, содержащий несущее тело изолятора, защитную трекингостойкую оболочку и металлические фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что внутренняя полость тела изолятора заполнена кремнийорганическим каучуком холодного отверждения с добавкой мелкодисперсного наполнителя.4. Опорный изолятор, содержащий несущее тело изолятора, защитную трекингостойкую оболочку и металлические фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что для заполнения внутренней полости тела изолятора используются отдельно изготовленные фрагменты изоляционного материала макроскопического размера.