ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПОДВЕСНОЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2020 года по МПК H01B17/02 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к конструкциям высоковольтных подвесных изоляторов, используемых при строительстве воздушных линий электропередачи.

Известно, что высоковольтный подвесной изолятор, например, тарельчатого типа, состоящий из металлической шапки, стержня и изоляционной детали, соединенных между собой цементно-песчаной связкой, является источником радиопомех, обусловленных электрическими разрядами в воздухе (коронными разрядами) у торца шапки и на стороне стержня в зоне его заделки цементно-песчаной связкой. Причем при относительно невысоких напряжениях уровни излучаемых помех определяются процессами коронирования на стороне торца шапки изолятора, и по мере увеличения напряжения уровни радиопомех практически определяются интенсивностью коронирования со стороны заделки стержня на границе цементно-песчаная связка - изоляционная деталь - воздух.

Известен высоковольтный подвесной изолятор, содержащий тарельчатую изоляционную деталь с головкой, поверхность которой покрыта влагостойким покрытием, металлическую арматуру в виде стержня и шапки, соединенные с изоляционной деталью с помощью связки, отличающийся тем, что с целью повышения механической прочности и эксплуатационной надежности, влагостойкое покрытие нанесено на поверхность головки изоляционной детали в зонах ее взаимодействия с металлической арматурой изолятора [1].

Данный известный высоковольтный подвесной изолятор характеризуется высоким уровнем радиопомех, так как различные участки цементно-песчаной связки имеют разные потенциалы, что приводит к возникновению электрических разрядов на поверхности цементно-песчаной связки в процессе эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является высоковольтный подвесной изолятор, состоящий из металлической шапки, стержня и изоляционной детали, соединенных между собой цементно-песчаной связкой [2].

В данном техническом решении снижение уровня радиопомех достигается оптимизацией конфигурации шапки, для чего на открытом торце последней выполнен обращенный в сторону тарелки изоляционной детали кольцевой выступ, одна из стенок которого совпадает с внутренней поверхностью шапки. Однако уровень снижения радиопомех этого известного изолятора оказывается недостаточным при эксплуатации его на воздушных линиях электропередачи, электроподстанциях, распределительных сетях и других электроэнергетических объектах аналогичного назначения, обусловленный разностью потенциалов участков цементно-песчаной связки, становящейся причиной возникновения электрических разрядов, которые в конечном счете и разрушают изоляторы.

Заявитель ставил перед собой практическую задачу, а именно, разработать и широко внедрить в практику электросетевого строительства высоковольтные подвесные изоляторы, характеризующиеся высокими показателями по уровню радиопомех путем выравнивания электрического поля на внешней зоне заделки стержня. Вышеотмеченный положительный технический результат был достигнут за счет совокупности существенных признаков высоковольтного подвесного изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению, представленной в нижеследующей формуле изобретения: «высоковольтный подвесной изолятор, состоящий из металлической шапки, стержня и изоляционной детали, соединенных между собой цементно-песчаной связкой; на внешний слой цементно-песчаной связки в зоне заделки стержня установлен, по меньшей мере, один диэлектрический 3 элемент толщиной не менее Δθ≥(2÷8) мм и удельным сопротивлением не менее ρ≥10⁷ Ом⋅м; диэлектрический элемент изготовлен посредством заливки в жидком состоянии силиконового герметика с последующим отвердением; диэлектрический элемент установлен посредством приклеивания его силиконовым герметиком; диэлектрический элемент изготовлен из однокомпонентного вещества; диэлектрический элемент изготовлен из многокомпонентного вещества; диэлектрический элемент изготовлен многослойным из различных материалов».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен фрагмент общего вида высоковольтного подвесного изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 то же, что на фиг. 1, обобщенный результат численных исследований электрических полей в виде зависимостей максимальной напряженности во внешней зоне заделки стержня от толщины диэлектрического элемента.

Заявляемый высоковольтный подвесной изолятор, например, тарельчатого типа состоит из металлической шапки 1, стержня 2, изоляционной детали 3, соединяемых между собой цементно-песчаной связкой 4, и диэлектрического элемента 5 во внешней зоне 6 заделки стержня 2.

На фиг. 2 представлен обобщенный результат численных исследований электрических полей высоковольтных подвесных изоляторов тарельчатого типа в виде зависимостей максимальной напряженности во внешней зоне 6 заделки стержня 2 от толщины диэлектрического элемента 5 с удельным сопротивлением слоя не менее ρ≥10⁷ Ом⋅м для изолятора «легкого» класса по механической силе - 70 кН и «тяжелого» класса по механической силе - 210 кН. Анализ этих численных исследований показывает, что существенное снижение (не менее 30%) максимальной напряженности электрического поля на внешней стороне заделки стержня 2 достигается при толщине диэлектрического элемента 5 Δθ≥(2÷8) мм.

Диэлектрический элемент 5 изготавливается посредством заливки в жидком состоянии силиконового герметика с последующим отвердением. Кроме того, диэлектрический элемент 5 может устанавливаться посредством приклеивания его силиконовым герметиком, а также изготавливаться из однокомпонентного вещества или из многокомпонентного вещества, например, многослойным из различных материалов.

Изобретение работает следующим образом:

Реализация изобретения осуществляется в следующей последовательности. Сборка изоляторов осуществляется известным способом, но с учетом замещения верхнего слоя цементно-песчаной связки в зоне заделки стержня диэлектрическим элементом. После процесса затвердения связки по существующей технологии создается диэлектрический элемент путем заливки в жидком состоянии, например, силикон холодного отвердения в предусмотренный участок в зоне заделки стержня. Диэлектрический слой при этом может быть образован путем склеивания предварительно изготовленного изделия с помощью силиконового герметика.

Испытания изоляторов, изготовленных в соответствии с предложенным изобретением, показали существенное снижение уровней радиопомех, возможность увеличения допустимого напряжения для нормированного уровня радиопомех, равного 86 дБ (ГОСТ 6490-2017), не менее, чем на (30÷50)%.

Источники информации

[1]. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1619957 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлено 05.07.1998, опубликовано 10.09.1995.

[2]. Описание изобретения к патенту №1475399 «Высоковольтный подвесной изолятор тарельчатого типа», Н01В 17/02, заявлено 30.06.1993, опубликовано.

[3]. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1644667 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлено 03.01.1989, опубликовано 25.07.1995.

[4]. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1579303 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлено 31.10.1998, опубликовано 20.08.1995.

[5]. Патент США №5147984 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, опубликован 1992.

[6]. Описание изобретения к патенту №2297056 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлено 14.04.2006, опубликовано 10.04.2007.

[7]. Патент на полезную модель №86036 «Линейный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлен 04.05.2009, опубликован 20.08.2009.

[8]. Патент на полезную модель №88198 «Гирлянда линейного подвесного тарельчатого изолятора», Н01В 17/02, заявлен 30.06.2009, опубликован 27.10.2009.

[9]. Описание изобретения к патенту №2454746 «Линейный подвесной изолятор», Н01В 17/00, заявлено 25.02.2011, опубликовано 27.06.2012.

[10]. Описание изобретения к патенту №2491672 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, заявлено 25.02.2011, опубликовано 27.08.2013.

[11]. Патент на полезную модель №75500 «Подвесной изолятор», Н01В 17/00, заявлен 04.04.2008, опубликован.

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к конструкциям высоковольтных подвесных изоляторов, используемым при строительстве воздушных линий электропередачи. Изолятор состоит из металлической шапки 1, стержня 2, изоляционной детали 3, соединяемых между собой цементно-песчаной связкой 4, и диэлектрического элемента 5 во внешней зоне 6 заделки стержня 2. Существенное снижение (не менее 30%) максимальной напряженности электрического поля на внешней стороне заделки стержня 2 достигается при толщине диэлектрического элемента 5 Δθ≥(2÷8) мм. Испытания изоляторов показали существенное снижение уровней радиопомех, возможность увеличения допустимого напряжения для нормированного уровня радиопомех, равного 86 дБ (ГОСТ 6490-2017), не менее чем на (30÷50)%. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Высоковольтный подвесной изолятор, состоящий из металлической шапки, стержня и изоляционной детали, соединенных между собой цементно-песчаной связкой, отличающийся тем, что на внешний слой цементно-песчаной связки в зоне заделки стержня установлен по меньшей мере один диэлектрический элемент толщиной не менее Δθ≥(2÷8) мм и удельным сопротивлением не менее ρ≥10⁷ Ом⋅м.

2. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический элемент изготовлен посредством заливки в жидком состоянии силиконового герметика с последующим отвердением.

3. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический элемент установлен посредством приклеивания его силиконовым герметиком.

4. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический элемент изготовлен из однокомпонентного вещества.

5. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический элемент изготовлен из многокомпонентного вещества.

6. Изолятор по п. 5, отличающийся тем, что диэлектрический элемент изготовлен многослойным из различных материалов.