Высоковольтный изолятор и способ его изготовления Советский патент 1983 года по МПК H01B17/02 

2.Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности втулки выполнен кольцевой буртик, к (которому своими торцами прилегают изоляционные элементы. 3.Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности втулки вьгполнен кольцев.ой буртик с наклонно расположенными сторонами, при этом изоляционные элементы-частично охватывают буртик..

4.Изолятор по п. 2, отличающий с я тем, что буртик выполнен с наклонно расположенными сторонами.

5.Изолятор по пп. 2-4, отличающийся тем, что на буртике выполнен кольцевой выступ.

6.Способ изготовления высоко ВОЛЬТНОГО-изолятора, заключающийся в установке изоляционных элементов на стержень из стеклянного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с

последующим герметичным соединением, отли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности, стер жень предварительно покрывают слоем адгезионного средства из группы силанов, через определенные промежутки отливают на нем методомлитья под давлением втулки из силиконового каучука, послр чего в образованных между втулками промежутках отливают методом Иитья под давление в разъемной форме изоляционные профилированные элементы, охватывая формой концы втулок, при этом в качестве пластмассы для втулок используют литую композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя.

,7. Способ по п. б, отлича ющ я и с я тем, что части втулок используют в качестве прокладок для разъемной формы.

1. Высоковольтный изолятор из пластмассы-для наружной установки, содержащий стержень из непрерывного безалкаличного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с охватывающими его и герметично с ним соединенными изоляционными профилированными элементами из пластмассы, отличающийся тем, что, с целью по.вышения надежности и эффективности производства изоляторов, он снабжен расположеннЕлми между каждым изоляционным элементом втулками с кольцевыми выступами по крайней мере по торцам, выполненными из высокомодульной пластмассы, предпочтительно из силиконового эластомера, при этом изоляционные элементы выполнены из низкомодульной пластмассы и плотно охватывают концы изоляционных втулок.

1

Изобретение относится.к высоковольтным изоляторам и способам его изготовления. Оно предназначено для наружной установки, обладает высокой механической прочностью и применимо для произвольно высокого напряжения, особенно для напряжения свыше 110 KB

Изоляторы для наружной установки изготавливаются из пластмасс,- обладающих высокой механической прочностью, и изготовляются на базе стержня-прутка из непрерывного -бесщелочного стеклянного волокна, пропитанного вяжущим органическим материалом обычно эпоксидной смолой. Стержень плотно окружает изоляционное покрытие из пластической изоляционной массы, химического отверждения или термореактивной. Соответствующую механическую прочность изолятора полуЧают посредством подбора толщины стерж ня, длина которого обусловлена величиной рабочего и испытательного напряжения.

Известны изоляторы из пластмасс оо стеклянно-эпоксидным стержнем, покрытие которого отливается из жест кой термореактивной эпоксидной массы, непосредственно на стержне, пом еще н ном в форме l .

Изоляторы, изготовленные таким . образом, имеют жесткую конструкцию, вследствие чего при более длинных размерах, особенно свыше 1 м, изоляторное покрытие разрушается, а это ведет к аварии. Применение между покрытием и стержнем компенсационных

слоев осложняет технологию изготовления изоляторов.

Изолятор, изготовленный этим способом, состоит из стекляннр-эпоксидного стержня, закрепленного с обеих сторон в металлической арматуре, на котором расположен ряд упругих тарелок из силиконового эластомера.

Изолятор изготовляется таким образом, что на готовом стержне поочередно отливают отдельные тарелки. На вертикально установленный стержень накладывают форму, плотно при Легающую к стержню, однако с обеспечецием ее скользящего перемещения вдоль стержня. Затем осуществляется заливка в форму дозиро.ванного количества -силиконового эластомера, и еще до завершения процесса полимеризации форму перемещают на один шаг, соответствукидий одной тарелке, к вновь .вливают дозу жидкости таким образом, чтобы она охватила нижнюю часть расположенной вьЕле та релки для обеспечения плотного и прочного соединения отдельных тарелок.

Способ производства этих изоляторов очень трудоемкий и требует при серийном производстве специальных 1риспособлений.

Известен также изолятор из пластмасс, который на стержне из стеклянных волокон, пропитанных эпоксидной СМОЛОЙ, имеет ряд тарелок, изготовленных также из упругой пластмассы, в данном случае из этилено-пропиленового сополимера 2 . Втулки тарелок, предназначенные для насаживания их ,на стержень, име ют с внутренней стороны нарезку в виде лабиринта, нижняя же часть втулки и верхняя часть тарелки отдельных тарелок приготовлены к взаимному сопряжению. Тарвпки изготовляются отдельно, затем поочередно закладываются на стержень. Каналы, образованйые нарезками на втулках тарелок, заполняются силиконовой замазкой. После установки на стержне всех тарелок изолятор подвергается осевому прижиму, что обеспечивает сопряжение отдельных тарелок одну с другой и уплотнение щелей между ними i Затем на концы стержня насаживают арматуру. Таким способом можно изготавливать очень длинные изоляторы. Однако на практике при некоторых отклонениях параметров технологического процесса невозможно обеспечить полной плотности покрышки по отношению к стержню, особенно в тяжелых эксплуатационных условиях, в частности в случае больших разництемператур, которые могут вызывать вытекание силиконовой замазки или проникновение влаги в щели между по- крышкой и стержнем. Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный стержневой изолятор для наружной установки и способ его изготовления з . Известный изолятор предназначен, главным образом, для контактного провода электрической тяговой сети. Изолятор имеет стержень из прутка или трубы из стеклянного волокна, связанного смолой и запрессованный обоими концами в металлическую арматуру. На стержень во время монтажа накладывают изоляционную покрышку,а между стержнем и покрышкой образуется кольцевая щель, заполненная компенсационной тиксотропной пастой Расположенные в трубчатых наконачни- ках арматуры покрьиики имеют срезанные кромки в плоскостях, параллельных к внутренним частям арматуры, имеющей в конечных частях выдолблен ные канавки с установленными в них прокладками. Прокладки придерживаются замыкающими кольцами и добавочнр уплотняются снаружи компенсационным слоем тиксотропной пасты. Покрытие изолятора получают из циклоалиф-атической эпоксидной смолы ртвержденной алифатическим или цйкло алифатическим отвердителем с добавкой наполнителя, состоящего из смеси кварцевой муки и гидратированной окй си алюминия. Тиксотропную пасту, заполняющую щель, получают из полуж идкого силиконового соединения с добавкой колло идального кремнезема и силиконового масла, приведенных в соответствующую вязкость. Эта паста вводится в щель изолятора посредством специального технологического устройства вакуумно-напорным слоем. Способ представляет возможность изготовлять на практике высоковольтные изоляторы для напряжения 110 кв размерами до 1-1,2 м. Для изоляторов с более значительными размерами возникают трудности в достижении соответствующей механической прочности изоляционной покрышки. Кроме трго, технологический процесс из-за размеров, веса и техники заполнения форм значительно усложняется. Свойства изоляторов из / пластмасс для наружной установки показывают, что самые лучшие результаты в эксплуатации получаются при использовании этих изоляторов для самых больших напряжений. Однако известные методы изготовления являются возможными или сравнительно рентабельными только в пределах средних напряжений, не превышающих НО кВ. Для напряжений свыше 110 кВ, например 220кВ или 400 кВ, с увеличением длины изолятора метод отливки отдельных тарелок становится затруднительным и трудоемким, а получение сплошной отливки при длине свыше 1 м очень затруднительно из-за веса металлической формы и способа ее заливки. Отливки из эпоксидной смолы длиной более 1 м характеризуются плохим взаимодействием жёсткого материала покрышки с упругим стеклянно-эпоксидным стержнем. Кроме того, возникает затруднение при соединений между собой этих отливок в одно целое, так как место соединения является самым слабым местом покрытия, создающим возможность его повреждения. Изготовление покрытия из силиконовых эластомеров характеризуется большими расходами ввиду цены исходного материала, чт.о применение изоляторов только из упругих элементов является экономически необоснованным. Цель изобретения - повышение на дежности и эффективности производст- ва изоляторов. Поставленная цель достигается тем, что известный высоковольтный изолятор из пластмассы для наружной уС7 тановки, содержащий стержень из непрерывного безалкаличного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с охватывающими его и герметично с ним соединенными изоляционными профйлированными элементами из пластмассы, снабжен расположенными между каждьм изоляционным элементом втулками с кольцевыми выступами по крайней мере по торцам, выполненными из высокомот дульной пластмассы, предпочтительно

из силиконового эластомера, при этом изоляционные элементы выполнены из низкомодульной пластмассы и плотно охватывают концы изоляционных втулок.

На поверхности втулки может быть выполнен кольцевой буртик, к которому своими торцами прилегают изоляционные элементы.

На поверхности втулки может быть выполнен кольцевой бортик с наклонно расположенными сторонами, при этом изоляционные элеменуы частично охватывают буртик.

Буртик может быть выполнен снаклонно расположенными сторонами.

15

При этом на буртике может быть выполнен кольцевой выступ.

Поставленная цель достигается также тем, что в способе изготовления высоковольтного изолятора, заключающемся в установке изоляционных

20 элементов на стержень из стеклянного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с последующим герметичным соединением, стержень предварительно покрывают слоем адгезионного

25 средства из группы силанов, через определенные промежутки отливают на нем методом литья под давлением втулки из силиконового каучука, после чего в образованных между втулка30ми промежутках отливают методом литья под давлением в разъемной форме изоляционные профилированные элементы, охватывая формой концы втулок, при этом в качестве пласт35массы для втулок используют литую композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя.

Части втулок могут быть исполь40зованы в качестве прокладок для разъемной формы.

На фиг. 1 изображен высоковольтный изолятор, разрез; на фиг. 2 - то же, вариант выполнения; на фиг. 3 - то

45 же, другой вариант выполнения; на фиг. 4 - изолятор, охваченный разъемной формой.

Изолятор состоит из стержня 1, изготовленного из непрерывного без50алкаличного стекловолокна, пропитанного диановой эпоксидной смолой с ангидридным отвердителем. На стержне 1 на равных промежутках расположены плотно осажденные

55 дистанционные втулки 2, изготовленные из силиконового каучука. Концы дистанционных втулок 2 имеют кольце-вые выступы 3. В промежутках между втулками 2 на стержрнь 1

60 профилированные снаружи трехреберные изоляционные элементы(втулки)4 средним ребром выше остальных.ЭлемеНты 4 изготовлены из литой эпоксидной пластмаЬсы и охватывают кольцевые выстцпы 2 дистанционных втулок 2,а

65

также участки их.наружных поверхностей. Кольцевые выступы 3 являются уп- лотнением между втулкой 2 и изоляционным элементом 4 и одновременно уплотнением всех покрышек изолятора,состоящих из втулок 2 и элементов 4,по отношению к стержню 1, Конечные дис. танционные втулки 2 охвачены арматурой 5 изолятора.

Изолятор, изготовленный по второму варианту, также состоит из стержня 1 , в таком же исполнении дистанционных втулок 2, плотно насаженных на стержень 1 и изготовленных из силиконового каучука. Втулки 2 имеют посредине наружные кольцевые буртики 6. Профилированные изоляционные элементы 4 из эпоксидного материала, насаженные на стержень 1 в промежутках между дистанционными втулками 2, имеют по три ребра одинаковой величинУ. Торцовые поверхности элементов 4 прилегают к бокс1м кольцевых буртиков б. Так же, как и в первом варианте, дистанционные втулки 2 имеют на концах кольцевые выступы 3, охваченные внутренней час1:ью профилированных втулок 4, охватывающих сверх того всю поверхность дистанционных втулок 2, вплоть до кольцевого буртика 6.

Изолятор, представленный в третьем исполнении, построен из аналогичных материалов, как и в предыдущих вариантах. На стержне 1 расположены дистанционные втулки 2, имеющие на концах кольцевые выступы 3 и в середине кольцевой буртик 6 с наклонно расположенными боками. Буртики 6 имеют выступы 7 вокруг своей поверхности. Изоляционные элементы 4 с одинаковыми ребрами охватывают кольцевые выступы 3, наружную поверхность дистанционных втулок и серединную часть буртиков б так, что перекрывают эти буртики, охватывая полностью их наклонные стороны.

Способ изготовления изолятора заключа:ется в следующем.

Сначала непосредственно на стержне 1 на соответствующих расстояниях отливают в разъемных формах дистан-. ционяЕле втулки 2 из жидкого силиконового каучука, который подвергают холодному отверждению при температуре окружающего воздуха. При этом на стержень 1 наносят перед отливкой .втулки 2 тонкий слой адгезионного вещества из быстросохнущего силиконового |латериала. Э полученных промежутках междудистанционными втулками 2 отливают в разъемной форме 8 методом литья под давлением профилированные снаружи втулки 4, охватывая формой J8 кольцевые выступы 3 и наружные поверхности дистанционных втулок 2. Профилированные втулки 4 изготовляют из литой ЭПОКСИДНОЙ композиции.

состоящей из. циклоалифатической смолы, ангидридного, отвердителя и неорганического наполнителя. 11аружные поверхности кольцевых буртиков 6 дистанционных втулок 2 используют при этом для уплотнения разъемной формы 8.

Изолятор согласно изобретению может иметь произвольную длину и поэтому его можно применять для произвольно высоких напряжений. Это достигнуто благодаря секционной покрышке из пластмассовых секций, жестких и упругих, попеременно закрепленных на упругом стержне, ди-аметр которого можно подобрать соответственно для требуемой механической прочности, для длины, отвечающей рабочим и испытательным напряжениям изолятора. Следовательно, существует возможность определить для данной конструкции изолятора с заданной механической прЬчностью то, для какой максимальной длины сегментов, изготовленных из жесткой пластмассы, непосредственно залитой на стержне, не будут превышены допускаемые внутренние напряжения в соединительном слое при переменных температурных и нагрузочных рабочих условиях. Покрытие стержня секциями из упругой пластмассы, разделяющими секциями из жесткой пластмассы при соблюдении изготовления упругих секций из срав4 нительно тонкого, однако достаточно защищающего стержень от проникновения влаги снаружи, слоя силиконового эластомера и изготовления жестких секций с профилированной снаружи поверхностью позволяет получить необходимый суммарный путь утечки для целого . изолятора. Изоляционное покрытие податливо по отношению к стержню, совместно работает с ним без превышения допускаемых напряжений, угрожающих появлению трещин н подобных повреждений в тяжелых зк луатационных условиях. Экономически рентабельна стоимость изолятора благодаря невысокому расходу силиконового эластомера.

Изолятор, из готовленный согласно из обретению, кроме высоких параметров надежности обладает несколько раз меньшей массой по сравнению с применяекыми до сих пор изоляторами наиболыдгах напряжений, например, 220 кВ или 400 кВ, 1-изготовленных из неорга нических материалов. По сравнению с изоляторами с покрытием, состоящим только из упругнх тарелок из силиконового эластомера, ЭТОТ изолятор значительно проще в изготовлении и одновременно значительно дешевле.

Разделение покрытия на секции по отношению с секциями из жесткого материала дает возможность применения высокопроизводительной технологии литья под давлением термореактивных пластмасс. Одновременно упругие секции уплотняют разъемную форму во время литья жестких секций, что упрощает конструкцию формы. Благодаря этому можно исключать применяемый до сих пор при изготовлении изоляторов с жесткой покрышкой вакуумный метод отливки, ограничивающий длину изолятора из-за сложных условий создания вакуума, достаточно большом пространстве.

/

г/f

ф1/г. J

2 3

(Риг.