Линейная  изоляция  ВЛ до 1 кВ

    Издавна у энергетиков сложилась традиция называть устройства для передачи электроэнергии от источника к потребителю термином линия, хотя они имеют очень сложную техническую конструкцию и протяжённость, в отдельных случаях до нескольких сотен или тысяч километров.

    Упрощённо любая линия электропередачи состоит всего из двух компонентов:

-    системы тоководов, обеспечивающих протекание электрических потоков;

- диэлектрической среды, окружающей эти тоководы для исключения прохождения электроэнергии в ненужном направлении.

Эту среду называют простым термином — изоляция.

    По способу применяемых изоляционных материалов линии электропередач разделяют на воздушные и кабельные.

    Воздушные ЛЭП в своей конструкции используют для изоляции тоководов диэлектрические свойства воздуха окружающей их атмосферы. При этом учитывается то, что его удельное сопротивление меняется в зависимости от погоды, температуры, влажности и других параметров. Чтобы исключить эти факторы выбирается оптимальное расстояние (таблица 7.1) между проводами для каждого вида напряжения. С увеличением значения напряжения возрастает безопасное удаление проводов друг от друга.

Таблица 7.1

Допустимое наименьшее расстояние (см) между проводами воздушной линии напряжением до 1 кВ в зависимости от расстояния между опорами

Расстояние между      проводами,  см	Толщина стенки гололёда,  мм	Промежутки между опорами,  м
		30	50	75
По вертикали	5…15	40	40	40
	15…25	60	60	60
По горизонтали	5…15	20	30	30
	15…25	40	40	40

    Поскольку потенциал каждого токовода может стекать на землю, то провода фаз также удаляются и от поверхности земли. Однако, на практике их поднимают значительно выше потому, что под ними могут проходить или работать люди, передвигаться транспортные средства, размещаться хозяйственные постройки.  Все это учитывается конструкцией опоры, на которой закрепляются провода.

    Кроме выбора воздушной дистанции между проводами и землёй необходимо закрепить тоководы на мачтах так, чтобы не нарушить их электрическое сопротивление. Ведь материалы, используемые для опор, дерево и бетон при влажной погоде, а металлические конструкции при любых обстоятельствах, являются хорошими проводниками электрического тока.

Рис. 7.1. Изолятор штыревой полимерный ТП-20

Рис. 7.2. Изолятор ШС 10И1 штыревой стеклянно-фарфоровый линейный

Рис. 7.3. Изолятор штыревой НС-18А

    Для закрепления открытых проводов на мачтах опор используются специальные изделия, которые называют изоляторами. Их изготавливают из прочного диэлектрического материала. Чаще всего выбирают специальные сорта фарфора, калённого стекла (рисунок 7.3) или полимерные (рисунок 7.1) и комбинированные (рисунок 7.2). Стеклянные изоляторы легче фарфоровых и лучше их противостоят ударным нагрузкам.

    К достоинствам стеклянных изоляторов относится и то, что в случае электрического пробоя или разрушающего механического или термического воздействия, прокаленное стекло изолятора не растрескивается, а рассыпается. Это облегчает нахождение не только места повреждения на линии, но и самого повреждённого изолятора, тем самым позволяет отказаться от трудоёмких профилактических замеров на линиях.

    Изоляторы изготавливаются на работу при определённом классе напряжения на линии, в тот же время, они воспринимают значительные механические усилия в вертикальном и в горизонтальном направлениях, создаваемые прикреплёнными к ним проводами при любых погодных условиях.

    Шквальные порывы ветра, даже в сочетании со снежными наростами и наледью не должны нарушить механическую прочность изоляторов и проводов, а продолжительный дождь и даже ливень не нарушить их электрическое сопротивление. В противном случае, возникнет аварийный режим, ликвидация которого потребует огромных затрат.

    При монтаже воздушных линий в местах с плохой экологией применяются изоляционные системы, специально сконструированные таким образом, чтобы загрязнённая местность не могла влиять на работу ВЛ.

    Конструктивно изоляторы ВЛ подразделяются на штыревые и подвесные.Изоляторы опорныепредназначены только для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и распределительных устройствах.

Рис. 7.4 Полиэстеровый опор-ный изолятор DKC ISBK8071

а)                     б) Рис. 7.5 а) изолятор опорный К- 711; б) изолятор опорный ИО-1/2,5

Рис. 7.6 Изолятор пласти-ковый E.BUS.SM. Stand.30

    Изоляторы штыревые фарфоровые типа ТФ, ШФ, ШПК, ШС предназначены для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередач и в распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока напряжением от 0,4 до 35 кВ включительно частотой до 100 Гц при температуре окружающего воздуха от -60С до +50С.

Рис. 7.7. Изолятор ТФ-20 с указанием размеров

    Изоляторы ТФ-20 (телефонный фарфоровый) (рисунок 7.7) являются наиболее распространёнными штыревыми фарфоровыми изоляторами для низковольтных линий электропередач. Изоляторы покрыты прозрачной глазурью, которая увеличивает диэлектрические свойства и уменьшает загрязнённость корпуса изолятора.

    Присоединительный размер и габариты изоляторов ТФ-20П идентичны фарфоровым аналогам. По своим характеристикам первые преобладают стеклянные и фарфоровые в несколько раз, особенно когда их эксплуатация осуществляется в загрязнённых районах. Рабочий ресурс изоляторов ТФ-20 составляет не менее 30 лет.

    Изоляторы ТФ-20 предназначены для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередач, в распределительных устройствах (РУ) электростанций и подстанций переменного тока напряжением до 1000 В, линий связи и радиотрансляционных сетей. Монтаж этих изоляторов производится на стандартный металлический штырь. Они крепятся колпачками серии К-5.

    При установке изоляторов на деревянные опоры используются крюки или стандартные стальные штыри. Если возникает необходимость произвести монтаж на железобетонные опоры, то в качестве крепёжных элементов используются траверсы, надставки, оголовки и другие металлические изделия для линий электропередач. Фиксируются на специальных штырях.

    Изоляторы имеют общепринятое условное обозначение, которое характеризует изолятор по типу крепления и по материалу, из которого он изготовлен.

    Структура условного обозначения:

- Ш - изолятор штыревой;

- Ф – фарфоровый;

- С – стеклянный;

- П – полимерный;

- Н – низкого напряжения;

- В – высокого напряжения;

- цифра – номинальное напряжение (кВ),;

- индекс модернизации изолятора (может отсутствовать в обозначении).

    На воздушных линиях напряжением до 1000 В применяются в основном штыревые изоляторы, устанавливаемые на крюки или штыри траверс. Стержни крючков или штырей, снабжённых насечками, обматываются слоем пакли (пеньки), смоченной суриком, растёртым в олифе, после чего на паклю по резьбе, имеющейся в изоляторе, навёртывают сам изолятор.  В настоящее время для установки изоляторов на крюки широко используются полиэтиленовые колпачки (рисунок 7.8).

  

 

 

Рис. 7.8. Полиэтиленовые колпачки под установку изоляторов

    Такой колпачок оснащен резьбой, которая позволяет изолятору крепко держаться на своём месте. Колпачок имеет виды, серии, размеры. На низковольтных линиях используются в основном колпачки К5, К6.

    Каждый изолятор должен иметь свой колпачок, соответствующий типу и размеру первого. Колпачок, к примеру, К5 необходим для установки изолятора ЛЭП (1 кВ) ТФ20, колпачок К6 или К10 подойдёт изолятору на штыре ВЛЭП с учетом напряжения менее 10 кВ. Каждый тип колпачков походит к определённому типу изолятора.

    Насаживать колпачок на крюк стоит предварительно нагрев его в воде (85⁰С). Греть нужно примерно 10 мин. Сам процесс насаживания очень прост — прогретый колпачок надевается на штырь при помощи киянки, при этом удары должны быть очень лёгкими, ведь колпачок хотя и прогрет и эластичен, нарушить его целостность из-за неаккуратности можно очень просто. Надевается колпачок на всю длину, на которую рассчитана его глубина.

    Таким же образом на насадку надевается и сам изолятор. Вкручивать его следует до самого конца, пока не почувствуется, что дальше – упор. Однако после этого необходимо открутить изолятор, но не до конца, следует придерживаться четверти оборота, это нужно, чтобы ослабить то напряжение, которое создалось во время крепления штыревого изолятора на колпачок.

    Такой метод крепления штыревых изоляторов признан многими организациями, работающими в сфере энергетики, потому как он удобен и экономичен относительно остальных методов.

    Изоляторы для воздушных линий должны обладать определёнными электрическими характеристиками. К ним относятся такие как сухоразрядное, мокроразрядное и пробивное напряжения.

    Сухоразрядное напряжение – это приложенное к металлическим электродам изолятора, при котором наступает искровой разряд по его поверхности при нормальных атмосферных условиях.

    Мокроразрядное напряжение – это напряжение приложенное к изолятору, при котором происходит разряд по поверхности изолятора, находящегося под действием струй дождя, падающих на него под углом в 45°.

    Пробивным напряжением изолятора называют напряжение, при котором происходит пробой материала изолятора, находящегося между основными электродами, например между стержнем и шапкой подвесного изолятора.

    Пробивное напряжение любого изолятора всегда больше его сухоразрядного и тем более мокроразрядного напряжения.

    Кроме электрических характеристик, у изоляторов определяют механические характеристики. Они представляют собой механические нагрузки, измеряемые при испытании изоляторов на разрыв, изгиб и срез головки (у штыревых изоляторов).

    Очень важной характеристикой изоляторов является их термостойкость, то есть стойкость к резким изменениям температуры. Эта характеристика определяется двукратным нагревом и охлаждением изолятора и воде при разности температур горячей и холодной воды 70°С (для фарфоровых изоляторов) и 50°С (для стеклянных изоляторов).

    После этих теплосмен изоляторы должны еще выдержать без повреждений трёхминутное испытание электрическим напряжением, при котором на поверхности изолятора образуется непрерывный поток искр.

    Полимерные изоляторы ШП изготавливаются из кремнийорганической резины вместо традиционных материалов — стекла и фарфора, что позволяет значительно уменьшить вес и сохранить при этом механические и электроизоляционные характеристики. Развитая боковая поверхность изолятора формирует длину пути утечки. Для крепления изолятора и провода предусмотрены металлические втулки привулканизированные к наружной и внутренней поверхностям изолятора.

    По сравнению со стеклянными и фарфоровыми изоляторами типов ШС и ШФ полимерные изоляторы имеют ряд преимуществ, основными среди которых являются:

- полимерные изоляторы не подвержены растрескиванию и сколам, что обеспечивает их стойкость к актам вандализма и исключает риск повреждения при монтаже и транспортировании;

- ввиду гидрофобности поверхности изолятора и высокой трекинг-эрозийной стойкости не требуется их очистки от промышленных загрязнений;

- изоляторы имеют бо̀льшее пробивное напряжение и более высокие разрядные характеристики, чем стеклянные или фарфоровые.

    Благодаря указанным преимуществам, применение полимерных изоляторов позволяет существенно повысить надежность эксплуатации ВЛ за счёт снижения выхода изоляторов из строя и уменьшения числа отключений ВЛ.