ПОДВЕСНОЙ ИЗОЛЯТОР И ГРУППА ПОДВЕСНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ Российский патент 2015 года по МПК H01B17/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к подвесному изолятору и группе подвесных изоляторов, которые используются в области передачи электроэнергии.

Предшествующий уровень техники

Электроэнергетические сети быстро развивались по всему миру с развитием экономики. Существовала возрастающая потребность в различных элементах, используемых в электроэнергетических сетях, и изоляторы принадлежат к последним. Изоляторы используются для поддержки линий электропередачи и могут гарантировать эффективную изоляцию между линиями электропередачи и траверсой и опорой. При работе изоляторы должны быть способны выдерживать вертикальную нагрузку и горизонтальное механическое напряжение линий электропередачи. Изоляторы также подвержены воздействию солнца и дождя и зависят от изменения погодных условий и коррозии химических веществ. Таким образом, изоляторы должны обладать как отличными электрическими характеристиками, так и достаточной механической устойчивостью. Качество изоляторов является критическим фактором для безопасной работы линий электропередачи.

Изоляторы могут быть классифицированы по структуре на опорные изоляторы, подвесные изоляторы, изоляторы с защитой от загрязнения и проходные изоляторы. Обычно используемыми в воздушных линиях электропередачи являются штыревой изолятор, натяжной изолятор, подвесной изолятор, фарфоровая траверса, стержневой изолятор, анкерный изолятор и т.д. Электрическое повреждение изоляторов включает в себя пробой и разрушение. Пробой происходит на поверхности изолятора с видимыми следами ожога, но обычно без повреждения изолятора; разрушение происходит изнутри изолятора при разряде через фарфор между колпаком изолятора и штырем изолятора, возможно, с повреждением изолятора, но без каких-либо изменений внешнего вида, и также, возможно, с полным разрушением изолятора из-за электрической дуги. При разрушении штырь изолятора должен быть проверен на наличие следов разряда и ожога.

В настоящее время часто используются многоэлементные тарельчатые подвесные изоляторы, такие как изображены на Фиг. 1. Фиг. 2 изображает один элемент с Фиг. 1. Как изображено на Фиг. 2, один элемент включает в себя шапку 1, тарелку 11 и пестик 9. Множество (например, n на Фиг. 1) отдельных элементов соединяются последовательно для формирования структуры с Фиг. 1. Традиционные подвесные изоляторы выполнены из фарфора или стекла, и, в частности, фарфоровые изоляторы существуют уже более 100 лет. Тем не менее, фарфор или стекло имеют высокую плотность, что приводит к серьезной нагрузке на опору.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение предоставляет подвесной изолятор малого веса, который может уменьшить нагрузку на опору и который легок с точки зрения установки и демонтажа.

Настоящее изобретение предоставляет подвесной изолятор, который может содержать гирлянду тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень из композита на основе смолы, причем гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы.

Предпочтительно, армированный волокном стержень из композита на основе смолы может включать в себя внутренний слой и внешний слой, причем внутренний слой может быть выполнен из армированного волокном композита на основе смолы, а внешний слой может быть выполнен из силиконового каучука.

Предпочтительно, основной силиконовый материал, применяемый для изготовления силиконового материала, выбирается из следующих материалов: метилвинил-силиконовый каучук, диметил-силиконовый каучук, метилфенилвинил-силиконовый каучук, фторуглеродный силиконовый каучук, нитрил-силиконовый каучук, фенилен- и фениленоксид-силиконовый каучук.

Предпочтительно, волокно может быть выбрано из следующих материалов: стекловолокна, органические полиамидные волокна, арамидные волокна и углеродные волокна.

Предпочтительно, смола может быть выбрана из следующих материалов: эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола и укрепленная эпоксидная смола.

Предпочтительно, армированный волокном композит на основе смолы может являться армированным стекловолокном композитом на основе эпоксидной смолы.

Предпочтительно, материалы для изготовления силиконового каучука могут содержать: метилвинил-силиконовый каучук, белую сажу, микропорошок гидроксида алюминия и оксид железа красный в весовом соотношении 43%, 20%, 30% и 7% соответственно.

Предпочтительно, метилвинил-силиконовый каучук имеет молекулярный вес, равный 3-7×10⁵.

Предпочтительно, гирлянда тарелок из силиконового каучука содержит большие тарелки и малые тарелки.

Предпочтительно, большие тарелки и малые тарелки имеют центр большего размера по сравнению с краем тарелки.

Предпочтительно, большие тарелки и малые тарелки расположены последовательно.

Предпочтительно, большие тарелки и малые тарелки расположены попеременно последовательно.

Предпочтительно, две большие тарелки и две малые тарелки расположены попеременно последовательно, или одна большая тарелка и две малые тарелки расположены попеременно последовательно.

Предпочтительно, подвесной изолятор также содержит верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо, причем одна сторона верхнего выравнивающего кольца и одна сторона нижнего выравнивающего кольца соединены с концами гирлянды тарелок из силиконового каучука соответственно.

Предпочтительно, подвесной изолятор дополнительно содержит пестик и шапку, причем другая сторона одного верхнего выравнивающего кольца и нижнего выравнивающего кольца соединена с пестиком, в то время как другая сторона другого верхнего выравнивающего кольца и нижнего выравнивающего кольца соединена с шапкой.

Предпочтительно, подвесной изолятор дополнительно содержит соединительный штырь, причем соединительный штырь помещается в шапку для закрепления соединения пестика и шапки.

Предпочтительно, верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо имеют форму круглого кольца.

Предпочтительно, верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо имеют диаметр, равный 1 метру или больше.

Предпочтительно, гирлянда тарелок из силиконового каучука имеет длину, равную 4 метрам или больше.

Настоящее изобретение также предоставляет группу подвесных изоляторов, содержащую два или более подвесных изоляторов, соединенных последовательно.

Относительно подвесного изолятора, предоставленного настоящим изобретением, так как гирлянда тарелок выполнена из силиконового каучука и расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы, по сравнению с фарфоровым подвесным изолятором или стеклянным подвесным изолятором она имеет малую плотность и малый вес и может снизить нагрузку на опору и удобна с точки зрения установки и демонтажа.

Подвесной изолятор, предоставленный настоящим изобретением, в частности, применим в области передачи электроэнергии.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает многоэлементный тарельчатый подвесной изолятор из предшествующего уровня техники.

Фиг. 2 изображает отдельный элемент, изображенный на Фиг. 1.

Фиг. 3 изображает подвесной изолятор, предоставленный вариантом осуществления 1.

Фиг. 4 изображает подвесной изолятор, предоставленный вариантом осуществления 5.

Фиг. 5 изображает вид в поперечном сечении армированного волокном стержня из композита на основе смолы подвесного изолятора.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления будут разъяснены ниже для помощи специалистам в данной области техники в лучшем понимании технического решения данного раскрытия.

Вариант осуществления 1

Сначала будет разъяснена структура подвесного изолятора, предоставленного этим вариантом осуществления.

Ссылаясь на Фиг. 3, где единицами измерения являются мм.

Подвесной изолятор, предоставленный данным вариантом осуществления, может содержать гирлянду 12 тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень 10 из композита на основе смолы, причем гирлянда 12 тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне 10 из композита на основе смолы. Как вариант, другие материалы могут быть использованы в качестве стержня. Как изображено на Фиг. 5, армированный волокном стержень 10 из композита на основе смолы содержит внутренний слой 101 и внешний слой 102, причем внутренний слой 101 может, предпочтительно, быть выполнен из армированного волокном композита на основе смолы, а внешний слой 102 может, предпочтительно, быть выполнен из силиконового каучука.

Гирлянда 12 тарелок из силиконового каучука состоит из множества больших тарелок 6 и множества малых тарелок 7, и большие тарелки 6 и малые тарелки 7 расположены последовательно. Как вариант, подвесной изолятор может также содержать верхнее выравнивающее кольцо 4 и нижнее выравнивающее кольцо 8, причем одна сторона верхнего выравнивающего кольца 4 и одна сторона нижнего выравнивающего кольца 8 соединены с концами гирлянды 12 тарелок, соответственно. Кроме того, подвесной изолятор может также содержать пестик 9 и шапку 1, причем другая сторона одного верхнего выравнивающего кольца 4 и нижнего выравнивающего кольца 8 может быть соединена с пестиком 9, а другая сторона другого верхнего выравнивающего кольца 4 и нижнего выравнивающего кольца 8 соединена с шапкой 1. Как вариант, подвесной изолятор может также содержать соединительный штырь 2, который может быть помещен в шапку для закрепления соединения между пестиком и шапкой. В данном варианте осуществления нижнее выравнивающее кольцо 8 соединено с пестиком 9, верхнее выравнивающее кольцо 4 соединено с шапкой 1, и соединительный штырь помещен в шапку 1. При подвесе изолятора соединительный штырь 2 сначала переводится в положение для установки, затем пестик на опоре вводится в шапку 1 подвесного изолятора, а затем соединительный штырь 2 переводится в рабочее положение, чтобы закрепить соединение между пестиком опоры и шапкой 1 подвесного изолятора, таким образом, чтобы подвесной изолятор мог быть подвешен на опору.

Как можно видеть на Фиг. 3, одна большая тарелка 6 и две малые тарелки 7 в гирлянде 12 тарелок из силиконового каучука расположены попеременно последовательно. Большие тарелки 6 и малые тарелки 7 имеют аналогичные структуры, в которых размер центра тарелки большой, а размер края тарелки малый, то есть центр тарелки толстый, а край тарелки тонкий. Когда край тарелки подвергается воздействию усилия, меньшее усилие передается на центр тарелки, тем самым улучшая условия нагрузок тарелки.

Длина гирлянды тарелок из силиконового каучука определяется расстоянием от первой большой тарелки или маленькой тарелки до последней большой тарелки или маленькой тарелки, то есть, как видно на Фиг. 3, расстоянием от самой левой большой тарелки до самой правой маленькой тарелки. При измерении длины гирлянды тарелок из силиконового каучука может существовать погрешность, которая обычно допустима в пределах 20 мм. Длина гирлянды тарелок из силиконового каучука может составлять 4 метра и более, что обеспечивает преимущество с точки зрения длины всего изолятора и эквивалентно множеству существующих фарфоровых изоляторов или стеклянных изоляторов. В этом варианте осуществления гирлянда тарелок из силиконового каучука имеет длину, равную 7,5 м.

Верхнее выравнивающее кольцо 4 и нижнее выравнивающее кольцо 8 имеют форму круглого кольца, а их сечение дуговое, что позволяет защитить находящуюся внутри гирлянду тарелок из силиконового каучука. Кроме того, выравнивающее кольцо, имеющее форму круглого кольца, может уменьшить напряженность поля на концах. Диаметры верхнего и нижнего выравнивающих колец могут зависеть от размеров гирлянды тарелок из силиконового каучука, так как гирлянда тарелок из силиконового каучука может быть защищена. Обычно верхнее и нижнее выравнивающие кольца могут иметь диаметр, равный 1 метру или больше, а в данном варианте осуществления верхнее и нижнее выравнивающие кольца имеют диаметр, равный 1,2 м.

Далее будут описаны материалы для подвесного изолятора, предоставленного данным вариантом осуществления.

Силиконовый каучук, применяемый здесь, является композитом силиконового каучука, сформированным путем горячего прессования основного силиконового материала, как основного материала, в который добавляются различные вспомогательные агенты, включающие в себя вулканизирующий агент, армирующий агент и им подобные.

Основной силиконовый материал силиконового каучука, использованного в примерах, может являться метилвинил-силиконовым каучуком, который имеет молекулярную структуру силикона в виде спиральной цепочки, сформированную путем высокотемпературного раскрытия кольца и полимеризацией октаметилциклотетрасилоксана (сокращенного до аббревиатуры D4), с последующим добавлением виниловых групп и замыкающих агентов, и который обычно имеет молекулярный вес, равный 3-7×10⁵.

Процесс подготовки силиконового каучука может содержать следующие два этапа, на которых:

а) взвешивают различные материалы, включая основной силиконовый материал и ему подобное в пропорциях; перемешивают метилвинил-силиконовый каучук, белую сажу и микропорошок гидроксида алюминия в смесителе в течение 40-60 минут; добавляют оксид железа красного и другие материалы, такие как метил-силиконовое масло и гидроксил-силиконовое масло, и перемешивают в течение порядка 40 минут до получения хорошего и однородного каучукового сырья, в котором весовые пропорции метилвинил-силиконового каучука, белой сажи, микропорошка гидроксида алюминия и оксида железа красного составляют, соответственно, 43%, 20%, 30% и 7%; затем пропускают каучуковое сырье через открытую вальцовочную установку и компаундируют; вальцуют в горячем виде в нагретом смесителе; наконец, смешивают под давлением в смесителе с добавлением вулканизирующего агента для формирования каучуковой смеси; и

b) вулканизируют каучуковую смесь в матрице при условиях высокой температуры и высокого давления.

Силиконовый каучук, приготовленный в соответствии с приведенным выше процессом, обычно содержит метилвинил-силиконовый каучук, белую сажу, микропорошок гидроксида алюминия, метил-силиконовое масло, гидроксил-силиконовое масло, оксид железа красный, перекись и окись свинца.

Силиконовый каучук, приготовленный в соответствии с приведенным выше процессом, в связи с молекулярной структурой силикона в виде спиральной цепочки метилвинил-силиконового каучука формирует устойчивую пространственную молекулярную структуру силикона, имеет отличную гидрофобность и изменение гидрофобности, и различные электрические свойства и свойства, предотвращающие износ.

Кроме того, основной силиконовый материал, применяемый в примерах, может также быть выбран, но не ограничиваясь этим, из следующих материалов: диметил-силиконового каучука (сокращенного до метил-силиконового каучука), метилфенилвинил-силиконового кайчука (сокращенного до фенил-силиконового каучука), фторуглеродного силиконового каучука, нитрил-силиконового каучука, фенилен- и фениленоксид-силиконового каучука и им подобного.

В варианте осуществления армированный волокном композит на основе смолы может быть выбран из армированного стекловолокном композита на основе эпоксидной смолы. Кроме того, волокно может быть также выбрано, но не ограничиваясь этим, из следующих материалов: стекловолокна, органические полиамидные волокна, арамидные волокна и углеродные волокна. Среди них стекловолокна и арамидные волокна имеют хорошие изолирующие свойства, причем один из них, предпочтительно и используется. Кроме того, стекловолокно дешевле арамидного волокна, так что стекловолокно, предпочтительно, используется в качестве армирующего материала. Смола может быть выбрана, но не ограничиваясь этим, из следующих материалов: эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола и укрепленная эпоксидная смола. Предпочтительно, используются эпоксидная смола или ненасыщенная полиэфирная смола. С точки зрения прочности, предпочтительно, используется укрепленная эпоксидная смола, так как она не только прочная, но также имеет отличные ударные свойства. Гирлянда тарелок, предоставленная в данном варианте осуществления, может быть подвешена не только на армированный стекловолокном стержень из композита на основе эпоксидной смолы, но может быть также выполнена в другом виде, как может быть выполнена гирлянда тарелок из силиконового каучука.

При сравнении со стержнем, выполненным только из силиконового каучука, армированный стекловолокном стержень из композита на основе смолы по данному варианту осуществления, в котором реализована композитная структура внутреннего слоя и внешнего слоя, может, с одной стороны, уменьшить стоимость, так как стержень, выполненный только из силиконового каучука, требует больших затрат, и может, с другой стороны, обеспечить хорошее соединение, причем армированный стекловолокном внутренний слой из композита на основе смолы обеспечивает механическую прочность, а внешний слой из силиконового каучука обеспечивает свойства защиты от пробоев, связанных с загрязнением и туманом.

В данном варианте осуществления гирлянда 12 тарелок из силиконового каучука может быть расположена на армированном стекловолокном стержне из композита на основе смолы, а верхнее выравнивающее кольцо 4 и нижнее выравнивающее кольцо 8 могут быть совмещены с гирляндой 12 тарелок для формирования полного изолятора (т.е. единой структуры), тем самым получая единый изолятор. В общем, единый подвесной изолятор может иметь высоту, равную 4 метрам и более, что соответствует фарфоровому изолятору или стеклянному изолятору с более чем 40 элементами. При одинаковом качестве повреждение может произойти только на концах гирлянды тарелок из силиконового каучука, в то время как фарфоровый изолятор или стеклянный изолятор с более чем 40 элементами имеют больше мест присоединения. Таким образом, подвесной изолятор по варианту осуществления менее склонен к повреждениям, а вероятность разрыва меньше. Кроме того, как видно на Фиг. 3, единый подвесной изолятор нуждается только в одной паре верхнего и нижнего выравнивающих колец и тем самым стоимость подвесного изолятора может быть снижена. Более того, так как единый подвесной изолятор имеет единую структуру, он более удобен с точки зрения установки и демонтажа по сравнению с существующим фарфоровым подвесным изолятором или стеклянным подвесным изолятором.

Так как гирлянда тарелок подвесного изолятора выполнена из силиконового каучука и гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном стекловолокном стержне из композита на основе смолы, в связи с низкой плотностью, вес существенно уменьшен и, таким образом, уменьшена нагрузка на опору. Более того, так как силиконовый каучук имеет отличную гидрофобность и изменение гидрофобности, может быть улучшено сопротивление пробою при загрязнении и тумане, и напряжение пробоя при высокой влажности и тумане высоки. Более того, подвесной изолятор сложно сломать, он устойчив к ударам и его легко транспортировать.

В данном варианте осуществления высота структуры равна 8020 мм, минимальный дуговой промежуток равен 7000 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 530 кН.

Вариант осуществления 2

В варианте осуществления 2 высота структуры равна 7910 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 7000 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 400 кН.

Вариант осуществления 3

В варианте осуществления 3 высота структуры равна 7900 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 7000 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 300 кН.

Вариант осуществления 4

В варианте осуществления 4 высота структуры равна 7880 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 7000 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 210 кН.

Сравнение размеров и характеристик вариантов осуществления 1-4 предоставлено в Таблице 1.

Таблица 1 Пункты Номинальное напряжение (кВ) Номинальная механическая нагрузка (кН) Высота структуры (мм) Минимальный дуговой промежуток (мм) Минимальная номинальная длина пути утечки (мм) Выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии (кВ) (не менее чем) Выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности (кВ) (не менее чем) Выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности (кВ) (не менее чем) Вариант
осущест-
вления 1 1000 530 8020 7000 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 2 1000 400 7910 7000 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 3 1000 300 7900 7000 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 4 1000 210 7880 7000 25250 3200 2000 1300

По сравнению с традиционными фарфоровыми или стеклянными изоляторами изолятор, предоставленный настоящим изобретением, имеет следующие преимущества.

1. Фарфоровые или стеклянные изоляторы имеют большой вес, который увеличивает нагрузку на опору. Гирлянда тарелок по настоящему изобретению, напротив, выполнена из силиконового каучука и расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы. По сравнению с фарфоровым подвесным изолятором или стеклянным подвесным изолятором она имеет малую плотность и малый вес и может уменьшить нагрузку на опору, и удобна с точки зрения установки и демонтажа.

2. Фарфоровые или стеклянные изоляторы подвержены накоплению загрязнения, и напряжение пробоя, связанное с загрязнением, низкое. Напротив, изолятор из силиконового каучука, предоставленный в настоящем изобретении, имеет отличную гидрофобность и изменение гидрофобности, и тем самым свойства защиты от пробоя, связанного с загрязнением и туманом, могут быть улучшены, а напряжения пробоя, связанное с высокой влажностью и туманом, высокое.

3. Фарфоровые или стеклянные изоляторы хрупкие, уязвимы для ударов и неудобны при транспортировке. Напротив, изолятор из силиконового каучука по настоящему изобретению сломать непросто, он устойчив к ударам и удобен с точки зрения транспортировки. Подвесной изолятор не подвержен поломкам и легок в транспортировке.

4. Фарфоровые или стеклянные изоляторы подвержены разрывам при использовании. При одинаковом качестве, для настоящего изобретения, повреждение может возникнуть на концах гирлянды тарелок из силиконового каучука, в то время как фарфоровый изолятор или стеклянный изолятор с более чем 40 элементами имеет больше мест соединения. Таким образом, подвесной изолятор по варианту осуществления менее подвержен повреждениям, и вероятность разрыва меньше.

Вариант осуществления 5

Ссылаясь на Фиг. 4, на которой единицами измерения являются мм.

В варианте осуществления 5 были использованы те же материалы, что и в варианте осуществления 1. В этом варианте осуществления два сегмента подвесных изоляторов, как изображено в варианте осуществления 1, в качестве вспомогательных подвесных изоляторов совмещены для получения нового подвесного изолятора. Например, два вспомогательных подвесных изолятора могут быть совмещены последовательно в качестве нового подвесного изолятора, как изображено на Фиг. 4. Например, два вспомогательных подвесных изолятора могут быть собраны следующим образом. Сначала соединительный штырь переводится в установочное положение, затем пестик одного вспомогательного изолятора вводится в шапку другого вспомогательного изолятора, а затем соединительный штырь устанавливается в рабочее положение, чтобы закрепить соединение между пестиком и шапкой. Таким образом, может быть собрано большое количество вспомогательных изоляторов. Длина такого вспомогательного изолятора снижена до порядка 4 м (например, 4,35 м), а новый изолятор, получаемый совмещением двух элементов, может иметь общую длину порядка 10 м. Таким образом, гирлянда тарелок из силиконового каучука, получаемая сочетанием определенного числа больших тарелок и малых тарелок распределена на двух армированных волокном стержнях из композита на основе смолы, для того чтобы, таким образом, уменьшить нагрузку армированных волокном стержней из композита на основе смолы. Более того, по сравнению с подвесным изолятором из варианта осуществления 1, ее удобнее изготавливать и транспортировать. Так как подвесной изолятор по данному варианту осуществления имеет двухсегментную структуру (т.е. число гирлянд тарелок, состоящих из последовательно соединенных больших тарелок и малых тарелок, равно двум), его можно называть двухсегментным изолятором. Хотя в данном варианте осуществления представлено два вспомогательных подвесных изолятора, на практике число вспомогательных подвесных изоляторов не ограничено двумя, и при необходимости может быть увеличено.

В варианте осуществления 5 высота структуры равна 9750 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 7860 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение частоты сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 530 кН.

Вариант осуществления 6

В варианте осуществления 6 высота структуры равна 9750 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 8080 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 400 кН.

Вариант осуществления 7

В варианте осуществления 7 высота структуры равна 9750 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 8100 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 300 кН.

Вариант осуществления 8

В варианте осуществления 8 высота структуры равна 9750 мм, а минимальный дуговой промежуток равен 8150 мм. В результате минимальная номинальная длина пути утечки равна 25250 мм, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) двухполупериодной волны тока молнии не ниже 3200 кВ, выдерживаемое импульсное напряжение (максимум) при работе при высокой влажности не ниже 2000 кВ, выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности не менее 1300 кВ, номинальное напряжение равно 1000 кВ, а номинальная механическая нагрузка равна 210 кН.

Сравнение размеров и характеристик вариантов осуществления 5-8 предоставлено в Таблице 2.

Таблица 2 Пункты Номинальное напряжение (кВ) Номинальная механическая нагрузка (кН) Высота структуры (мм) Минимальный дуговой промежуток (мм) Минимальная номинальная длина пути утечки (мм) Выдерживаемое импульсное напряжение(максимум) двухполупериодной волны тока молнии (кВ) (не менее чем) Выдерживаемое импульсное напряжение (максимум)
при работе при высокой влажности (кВ)(не менее чем) Выдерживаемое напряжение при частоте сети в течение 1 мин при высокой влажности (кВ)
(не менее чем) Вариант
осущест-
вления 5 1000 530 9750 7860 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 6 1000 400 9750 8080 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 7 1000 300 9750 8100 25250 3200 2000 1300 Вариант
осущест-
вления 8 1000 210 9750 8150 25250 3200 2000 1300

Более того, большие тарелки и малые тарелки гирлянды тарелок из силиконового каучука в указанных выше вариантах осуществления могут также составлять другие регулярные последовательные компоновки больших и малых тарелок. Например, две большие тарелки и две малые тарелки попеременно соединены последовательно, или три большие тарелки и три малые тарелки соединены попеременно, или одна большая тарелка и одна малая тарелка соединены попеременно, или подобно. Различные компоновки больших тарелок и малых тарелок могут реализовывать варианты осуществления данного раскрытия. Предпочтительно, используется компоновка, изображенная на Фиг. 1 (т.е. одна большая тарелка и две малые тарелки попеременно соединены последовательно), или компоновка, в которой две большие тарелки и две малые тарелки попеременно соединены последовательно. Эти две обычные компоновки обеспечивают равномерное распределение усилия.

В соответствии с подвесным изолятором, предоставленным настоящим изобретением, так как гирлянда тарелок выполнена из силиконового каучука и расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы, по сравнению с фарфоровым подвесным изолятором или стеклянным подвесным изолятором, она имеет низкую плотность и легкий вес и может уменьшить нагрузку на опору и удобна с точки зрения установки и демонтажа.

Подвесной изолятор, предоставленный настоящим изобретением, в частности, применим в области передачи электроэнергии.

Приведенные выше варианты осуществления являются предпочтительными вариантами осуществления данного изобретения. Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут сделать различные улучшения и модификации, не выходя за рамки принципиальной идеи данного изобретения.

Список условных обозначений

1 - шапка,

2 - соединительный штырь,

3 - уплотнительное кольцо,

4 - верхнее выравнивающее кольцо,

5 - защитный стержень,

6 - большая тарелка,

7 - малая тарелка,

8 - нижнее выравнивающее кольцо,

9 - пестик,

10 - армированный волокном стержень из композита на основе смолы,

101 - внутренний слой,

102 - внешний слой,

11 - тарелка,

12 - гирлянда тарелок.

Изобретение раскрывает подвесной изолятор и группу подвесных изоляторов, которые используются, в частности, в области передачи электроэнергии. Подвесной изолятор содержит гирлянду тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень из композита на основе смолы, причем гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы. Так как гирлянда тарелок выполнена из силиконового каучука и расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы, по сравнению с фарфоровым подвесным изолятором или стеклянным подвесным изолятором она имеет малую плотность и малый вес и может уменьшить нагрузку на опору и удобна с точки зрения установки и демонтажа. Изобретение обеспечивает повышение механической устойчивости и высокие электрические характеристики. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Подвесной изолятор, содержащий гирлянду тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень из композита на основе смолы, причем гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы;
армированный волокном стержень из композита на основе смолы включает в себя внутренний слой и внешний слой,
причем внутренний слой выполнен из армированного волокном композита на основе смолы, а внешний слой выполнен из силиконового каучука.

2. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что основной силиконовый каучуковый материал, применяемый для изготовления силиконового каучука, выбран из следующих материалов: метилвинил-силиконовый каучук, диметил-силиконовый каучук, метилфенилвинил-силиконовый каучук, фторуглеродный силиконовый каучук, нитрил-силиконовый каучук, фенилен- и фениленоксид-силиконовый каучук.

3. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что волокно выбрано из следующих материалов: стекловолокна, органические полиамидные волокна, арамидные волокна и углеродные волокна.

4. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что смола выбрана из следующих материалов: эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола и укрепленная эпоксидная смола.

5. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что армированный волокном композит на основе смолы является армированным стекловолокном композитом на основе эпоксидной смолы.

6. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что материалы, применяемые при изготовлении силиконового каучука, содержат: метилвинил-силиконовый каучук, белую сажу, микропорошок гидроксида алюминия и оксид железа красный в весовом соотношении 43%, 20%, 30% и 7% соответственно.

7. Подвесной изолятор по п. 2, отличающийся тем, что митилвинил-силиконовый каучук имеет молекулярный вес, равный 3-7·10⁵.

8. Подвесной изолятор, содержащий гирлянду тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень из композита на основе смолы, причем гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы;
гирлянда тарелок из силиконового каучука содержит большие тарелки и малые тарелки,
причем большие тарелки и малые тарелки имеют центр тарелки большего размера по сравнению с краем тарелки.

9. Подвесной изолятор по п. 8, отличающийся тем, что большие тарелки и малые тарелки расположены последовательно.

10. Подвесной изолятор по п. 9, отличающийся тем, что большие тарелки и малые тарелки расположены равномерно последовательно.

11. Подвесной изолятор по п. 10, отличающийся тем, что две большие тарелки и две малые тарелки расположены попеременно последовательно или одна большая тарелка и две малые тарелки расположены попеременно последовательно.

12. Подвесной изолятор, содержащий гирлянду тарелок из силиконового каучука и армированный волокном стержень из композита на основе смолы, причем гирлянда тарелок из силиконового каучука расположена на армированном волокном стержне из композита на основе смолы;
причем подвесной изолятор дополнительно содержит верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо, причем одна сторона верхнего выравнивающего кольца и одна сторона нижнего выравнивающего кольца соединены с концами гирлянды тарелок из силиконового каучука, соответственно.

13. Подвесной изолятор по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно содержит пестик и шапку, причем другая сторона одного верхнего выравнивающего кольца и нижнего выравнивающего кольца соединена с пестиком, в то время как другая сторона другого верхнего выравнивающего кольца и нижнего выравнивающего кольца соединена с шапкой.

14. Подвесной изолятор по п. 13, отличающийся тем, что подвесной изолятор дополнительно содержит соединительный штырь, причем соединительный штырь помещен в шапку для закрепления соединения между пестиком и шапкой.

15. Подвесной изолятор по п. 12, отличающийся тем, что верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо имеют форму круглого кольца.

16. Подвесной изолятор по п. 12, отличающийся тем, что верхнее выравнивающее кольцо и нижнее выравнивающее кольцо имеют диаметр, равный 1 метру или более.

17. Подвесной изолятор по п. 1, отличающийся тем, что гирлянда тарелок из силиконового каучука имеет длину, равную 4 метрам или более.

18. Группа подвесных изоляторов, отличающаяся тем, что она содержит два или более подвесных изоляторов по п. 1, соединенных последовательно.