ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ШТЫРЕВОЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2007 года по МПК H01B17/20 

Изобретение относится к электротехнике. В частности, к высоковольтным изоляторам воздушных линий электропередачи, рассчитанным на напряжение преимущественно 6-35 кВ.

Известны высоковольтные изоляторы, состоящие из металлического колпака, прочно соединенного посредством цементно-песчаной связки с закаленной стеклянной деталью, и диэлектрического стержня, находящегося в жестком соединении со стеклянной деталью (SU 1529296, кл. Н 01 В 17/20).

Наиболее близким аналогом является изолятор по патенту РФ 2113741, состоящий из металлического колпака, изоляционной детали, выполненной из закаленного стекла, и металлического штыря, жестко закрепленного в изоляционной детали.

Существенным недостатком указанных аналогов (SU 1529296, 2113741) является использование в качестве материала изоляционной детали закаленного стекла как наиболее механически прочного из известных общеупотребительных электроизоляционных материалов. Закалка обеспечивает повышенную термостойкость стеклянной детали, сопротивление сжатию и изгибу. Но вместе с твердостью и статической прочностью изолятор приобретает свойства, характерные для любого стекла: хрупкость, низкая ударная динамическая прочность. Кроме этого, вследствие разного коэффициента термического расширения металла и стекла необходимо компенсировать разные величины расширения в местах соединения стеклодетали с металлическим колпаком и штырем. Это делается путем помещения демпфирующих прокладок, промазок и т.д. Изоляторы со стеклянной деталью имеют большой вес, что создает неудобства при монтаже, а также имеют большой процент боя при транспортировке к месту монтажа, подвержены вандализму.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности изоляторов, упрощение конструкции и снижение стоимости.

Этот результат достигается за счет того, что высоковольтный изолятор содержит металлический штырь (трубу), металлический колпак со средствами крепления провода и электроизоляционную деталь с головкой и кольцевыми ребрами. Изолятор отличается тем, что электроизоляционная деталь выполнена не из механически прочного материала, а наоборот, из эластичного: из трекингостойкой кремнийорганической резины. При этом головка электроизоляционной детали запрессована между штырем и металлическим колпаком.

Сильно напряженное, сжатое (спрессованное) состояние резины под металлическим колпаком обеспечивает необходимые твердые механические свойства изоляционному телу изолятора. Механическую нагрузку от металлического колпака вниз и изгибающие в стороны воспринимает металлический штырь через слой сжатой резины. Сжатие достигается следующими способами: 1) при изготовлении сырая резина впрыскивается под давлением между колпаком и штырем с последующей вулканизацией; 2) равномерным обжатием вулканизированной резины, через металлический колпак. Второй вариант может применяться после первого для дополнительного обжатия вулканизированной резины под колпаком изолятора.

Изолятор может быть изготовлен соединением металлического колпака, изоляционной силиконовой детали и металлического штыря этими двумя способами в заводских условиях и в последующем прикреплен непосредственно к опоре ЛЭП. Это может применяться на вновь строящихся линиях электропередачи.

Изолятор может быть изготовлен в полевых условиях соединением металлического колпака, силиконовой изоляционной детали, изготовленных заранее, и существующего на опоре металлического штыря методом обжатия колпака ручным или мобильным прессом, применяемым для монтажа проводов ЛЭП.

В сжатом состоянии резина передает нагрузки вниз и боковые изгибающие нагрузки на металлический штырь, так как указанные нагрузки также направлены внутри резины на сжатие. Долговременные усилия на изолятор, направленные вертикально вверх, на практике не встречаются. Случайные нагрузки от пляски проводов после сброса льда являются небольшими и компенсируются сдвиговыми напряжениями в запрессованной резине. Обжатие резины в колпаке создает достаточно прочную заделку колпака на металлическом штыре и позволяет не применять дополнительного стопорного кольца или другие приспособления.

Электроизоляционная деталь, выполненная из такой резины, является прекрасным диэлектриком между колпаком и штырем. Термическая стойкость такого изолятора составляет более 350 градусов и ограничена только термостойкостью силиконовой резины и температурой плавления металла колпака и штыря. Электроизоляционная деталь сама становится демпфирующей прокладкой, компенсирующей возможные разные коэффициенты температурного собственного расширения, а также расширения материала колпака и штыря. Вследствие этого изолятор может выдерживать резкие перепады температуры до 300 градусов (термошок), что на порядок больше, чем у всех существующих изоляторов. Упругие свойства изолятора и отсутствие хрупких деталей позволяют транспортировать изоляторы без боя. Отсутствие стеклянной детали исключает вандализм в отношении изоляторов и снижает риск расстрела изоляторов из оружия. Уменьшение веса изолятора дает экономию на транспортных расходах. Кольцевые ребра (концентрические тарелки), являющиеся частью электроизоляционной детали, которые находятся на штыре ниже колпака, увеличивают длину пути утечки тока по поверхности изолятора. Они могут быть изготовлены единовременно вместе с головой изоляционной детали или надеты на штырь (трубу) и присоединены к голове изоляционной детали приклеиванием или вулканизацией уже после помещения и резины под металлический колпак.

Использование кремнийорганической резины в качестве трекингостойкого покрытия или оболочки применяется во многих изоляторах для снижения токов утечки, придания гидрофобности поверхности, но как основной единственный материал изоляционной детали, воспринимающей в том числе механические нагрузки, применяется впервые.

На чертеже показан общий вид устройства, где 1 - штырь, 2 - металлический колпак, 3 - элекроизоляционная деталь из резины, 4 - головка электроизоляционной детали, запрессованная между штырем и колпаком.

Изобретение относится к электротехнике. Изоляционная деталь выполнена из трекингостойкой кремнийорганической резины. Головка изоляционной детали запрессована между штырем и металлическим колпаком. Электроизоляционная деталь может быть выполнена составной. Штырь может быть выполнен в виде трубы с заглушенным отверстием в сторону головы изолятора. Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности изоляторов, упрощение конструкции и снижение стоимости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Высоковольтный изолятор, содержащий штырь, металлический колпак со средствами крепления провода и электроизоляционную деталь с головкой и ребрами, отличающийся тем, что электроизоляционная деталь выполнена из трекингостойкой кремнийорганической резины, а ее головка запрессована между штырем и металлическим колпаком.2. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что электроизоляционная деталь выполнена составной, ее головка и кольцевые ребра являются отдельными элементами, соединенными между собой в одно целое.3. Изолятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что штырь выполнен в виде трубы с заглушенным отверстием в сторону головы изолятора.