ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2009 года по МПК H01B17/14 

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 опорного полимерного изолятора, содержащего стержень из электроизоляционного материла, например из стекложгута, пропитанного термореактивным компаундом, а также трекингостойкую оболочку и металлические фланцы [1].

Недостатком указанной конструкции является то, что применение металлических фланцев приводит к увеличению строительной высоты изолятора по сравнению с минимально необходимой длиной изолирующего промежутка. Кроме того, в сильном переменном магнитном поле в металлических фланцах возникают вихревые токи, нагревающие фланцы и создающие дополнительные потери энергии.

Известна опорно-изоляционная конструкция в виде опорного полимерного изолятора, содержащего трубу из электроизоляционного материла, например, из стекложгута, пропитанного термореактивным компаундом, а также трекингостойкую оболочку и металлические фланцы [2].

Недостатком указанной конструкции является применение металлических фланцев, что приводит к увеличению строительной высоты и возникновению вихревых токов в переменном магнитном поле.

Предлагаемым изобретением решается задача создания опорной изоляционной конструкции минимальной высоты для изоляции и крепления реакторов, катушек индуктивности 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 ликвидации дополнительных потерь энергии, связанных с возникновением вихревых токов внутри металлических фланцев в переменном магнитном поле.

Для решения поставленной задачи согласно предполагаемому изобретению используется опорный изолятор, содержащий несущее цилиндрическое тело изолятора и фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, причем один или оба фланца изготовлены из диэлектрика на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями, или с добавкой мелкодисперсного наполнителя.

Механическое крепление фланца к телу изолятора может быть образовано резьбовым соединением. Механическое крепление фланца к телу изолятора может быть образовано клеевым соединением. Механическое крепление фланца к телу изолятора может быть образовано штифтовым соединением. Механическое крепление фланца к телу изолятора может быть образовано посредством металлических болтов и металлических закладных деталей в теле диэлектрического фланца. Механическое крепление фланца к телу изолятора может быть образовано посредством диэлектрических болтов.

Цилиндрическое тело изолятора может быть выполнено в виде изолирующей трубы, причем, по меньшей мере, один фланец изолятора имеет форму металлической пробки, вставленной внутрь изолирующей трубы, а для снижения напряженности электрического поля и предотвращения частичных разрядов на поверхности пробки она покрыта слоем твердого диэлектрика.

Для изготовления диэлектрического фланца может быть использован материал на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями. В этом случае для изготовления фланца может быть использован листовой материал на тканной основе, например стеклотекстолит. Кроме того, для изготовления фланца может быть использован отрезок отдельно изготовленной диэлектрической трубы на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями. Кроме того, фланец может быть изготовлен путем намотки высокопрочных нитей, пропитанных полимерным связующим, непосредственно на торцевые части тела изолятора. Кроме того, диэлектрический фланец может быть изготовлен путем литья или прессования из смеси жидкого полимерного связующего и хаотично размещенных в нем высокопрочных армирующих нитей с последующей полимеризацией и отверждением связующего.

Для изготовления диэлектрического фланца может быть использован материал на основе полимерного связующего с добавкой мелкодисперсного наполнителя, например гидрата окиси алюминия.

Если цилиндрическое тело изолятора выполнено в виде изолирующей трубы, то один из фланцев или оба фланца могут иметь форму металлической пробки. Для снижения напряженности электрического поля на поверхности пробки и предотвращения частичных разрядов поверхность пробки может быть покрыта слоем твердого диэлектрика, например силиконовой резины, полипропилена, эпоксидной смолы и т.п. При этом необходимо достичь высокой степени адгезии твердого диэлектрика к поверхности металлической пробки и к поверхности изолирующей трубы.

В том случае, если диэлектрический фланец изготовлен отдельно от тела изолятора, механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора может быть образовано резьбовым соединением. Кроме того, механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора может быть образовано клеевым соединением. Кроме того, механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора может быть образовано штифтовым соединением. Возможно одновременное применение любой комбинации указанных трех типов соединения, например резьбовое соединение с применением проклейки резьбы. Соединение диэлектрического фланца с изолирующей трубой может быть выполнено по внешней и (или) по внутренней поверхности трубы.

Заявителям неизвестен опорный изолятор, фланцы которого изготовлены из диэлектрического материала. Применение диэлектрического материала позволяет уменьшить строительную высоту изолятора и ликвидировать потери энергии, связанные с возникновением вихревых токов внутри металлических фланцев в переменном магнитном поле. В качестве диэлектрического материала для изготовления фланца может использоваться полимерный материал, например, на основе эпоксидной смолы. Целесообразно использовать полимерный материал в комбинации с высокопрочными армирующими нитями, например, из стекла (стекловолокно) или из лавсана. В полимерный материал добавляется наполнитель (например, кварцевый песок, гидрат окиси алюминия, или другой диэлектрический материал), что позволяет уменьшить коэффициент температурного расширения материала и предотвратить его отрыв от тела изолятора при температурном расширении. Применение наполнителя позволяет также уменьшить расход полимерного связующего и понизить стоимость изделия.

Заявителям неизвестен опорный изолятор, цилиндрическое тело которого выполнено в виде изолирующей трубы и металлический фланец которого выполнен в виде пробки в изолирующей трубе, причем для снижения напряженности электрического поля и предотвращения частичных разрядов поверхность пробки внутри изолирующей трубы покрыта слоем твердого диэлектрика.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, на которых изображен опорный изолятор, включая несущее тело 1 и диэлектрические фланцы 2, 3. Несущее тело опорного изолятора представляет собой изолирующий стержень или изолирующую трубу.

Несущее тело опорного изолятора 1 изготовлено из керамики или 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 с стержневой конструкцией. Для крепления опорного изолятора несущее тело снабжено диэлектрическим фланцем 2. Для защиты несущего тела и диэлектрического фланца от воздействия окружающей среды они снабжены защитным покрытием. 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.

На фиг.2 показан опорный изолятор, несущее тело которого выполнено в виде изолирующей трубы, и верхний фланец представляет собой металлическую пробку в изолирующей трубе. С целью снижения напряженности и предотвращения частичных разрядов с поверхности пробки она покрыта слоем твердого диэлектрика 4.

Для уменьшения коэффициента температурного расширения материала фланца и предотвращения его отрыва от стенок несущего тела опорного изолятора при температурном расширении в полимерный материал фланца добавляется наполнитель. Кроме того, при этом устраняются механические напряжения в фланце, возникающие из-за несовпадения температурного расширения материала несущего тела и материала фланца. Применение наполнителя позволяет также уменьшить расход полимерного связующего и понизить стоимость заполнения.

Механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора 3 может быть образовано резьбовым соединением, либо методом плотной посадки с применением полимерного клея, либо с помощью штифтов. Возможны любые комбинации указанных методов соединения, в том числе, например, проклейка резьбового соединения и т.п. Соединение диэлектрического фланца с изолирующей трубой может быть выполнено по внешней и (или) по внутренней поверхности трубы.

Для механического крепления фланцев в опоре либо к элементам высоковольтного устройства используются металлические либо диэлектрические болты. Возможно применение металлических закладных деталей с ответной резьбой, размещенных в теле диэлектрического фланца. Возможно применение металлических или диэлектрических прижимных колец, обеспечивающих равномерное распределение механической нагрузки по плоской поверхности диэлектрического фланца.

Если цилиндрическое тело опорного изолятора выполнено в виде изолирующей трубы и металлический фланец выполнен в виде пробки в изолирующей трубе, то для снижения напряженности электрического поля и предотвращения частичных разрядов поверхность пробки внутри изолирующей трубы может быть покрыта слоем твердого диэлектрика.

Результаты испытаний опорных изоляторов с диэлектрическими фланцами подтверждают возможность их применения. Результаты испытаний опорных изоляторов с металлическим фланцем в виде пробки, поверхность которой внутри изолирующей трубы покрыта слоем твердого диэлектрика, подтверждают возможность их применения.

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

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

Литература

1. Патент РФ № 2173902, Н01В 17/14.

2. Патент РФ № 2260219, H01В 17/14, 17/24.

Изобретение относится к электротехнике и касается опорных изоляторов для высоковольтных подстанций и линий электропередачи. Предложен опорный изолятор, состоящий из несущего тела (1) и фланцев (2) и (3). По меньшей мере, один из двух фланцев изготовлен из диэлектрика на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями. Во втором варианте выполнения изолятора, по меньшей мере, один из двух фланцев изготовлен из диэлектрика на основе полимерного связующего с добавкой мелкодисперсного наполнителя. В третьем варианте выполнения изолятора, по меньшей мере, один фланец имеет форму металлической пробки, а цилиндрическое тело выполнено в виде изолирующей трубы. Механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано резьбовым соединением или штифтовым соединением. Техническим результатом является ликвидация дополнительных потерь энергии. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опорный изолятор, содержащий несущее цилиндрическое тело изолятора и фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из двух фланцев изготовлен из диэлектрика на основе полимерного связующего, армированного высокопрочными нитями.2. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано резьбовым соединением.3. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано клеевым соединением.4. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано штифтовым соединением.5. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что механическое крепление изолятора к внешним элементам образовано посредством металлических болтов и металлических закладных деталей в теле диэлектрического фланца.6. Опорный изолятор по п.1, отличающийся тем, что механическое крепление изолятора к внешним элементам образовано посредством диэлектрических болтов.7. Опорный изолятор, содержащий несущее цилиндрическое тело изолятора и фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из двух фланцев изготовлен из диэлектрика на основе полимерного связующего с добавкой мелкодисперсного наполнителя.8. Опорный изолятор по п.7, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано резьбовым соединением.9. Опорный изолятор п.7, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано клеевым соединением.10. Опорный изолятор по п.7, отличающийся тем, что механическое крепление диэлектрического фланца к телу изолятора образовано штифтовым соединением.11. Опорный изолятор по п.7, отличающийся тем, что механическое крепление изолятора к внешним элементам образовано посредством металлических болтов и металлических закладных деталей в теле диэлектрического фланца.12. Опорный изолятор по п.7, отличающийся тем, что механическое крепление изолятора к внешним элементам образовано посредством диэлектрических болтов.13. Опорный изолятор, содержащий несущее цилиндрическое тело изолятора и фланцы, установленные на обоих торцах изолятора, отличающийся тем, что цилиндрическое тело выполнено в виде изолирующей трубы, и, по меньшей мере, один фланец имеет форму металлической пробки, вставленной внутрь изолирующей трубы, причем для снижения напряженности электрического поля и предотвращения частичных разрядов на поверхности пробки она покрыта слоем твердого диэлектрика.