Изоляторы

Передача электроэнергии происходит по электрическим проводам и шинам, изготовленным из токопроводящего материала. Предупредить попадание электрического тока на несущие конструкции, корпуса оборудования, шкафы управления и создать безопасную окружающую среду позволяют конструкции, изготовленных из изолирующего материала. Компоненты имеют соответствующее наименование – изоляторы, в обязательном порядке присутствуют на опорах, электростанциях, силовых установках. 

Силовые изоляторы: особенности и назначение

Изоляторы, в зависимости от условий применения и материала, отличаются материалом, формой и эксплуатационными характеристиками. Обязательное требование к компонентам – электрическая прочность, она соответствует напряженности, при которой материал теряет диэлектрические свойства. Благодаря достаточной механической прочности, изоляторы отлично себя проявляют в сложных атмосферных условиях, выдерживают порывы ветра, снеговую и дождевую нагрузку, туман, иней. Материал должен противостоять электрическим разрядам и не терять эксплуатационные характеристики при колебаниях температур.

В зависимости от назначения, изоляторы делятся на несколько типов:

• штыревые для крепления изолированных и неизолированных кабелей к опорам;
• подвесные из закаленного стекла дают возможность выполнять крепление методом подвеса;
• опорные силовые шинные изоляторы рассчитаны на 6-35кВ, позволяют изолировать и закрепить токопроводы в распределительных и электрических установках;
• изоляторы проходные силовые дают возможность выполнить прокладку шины или провода через стену, например, подстанции. 

Изоляторы силовые обеспечивают фиксацию силовых шин внутри силового шкафа, а также неподвижное крепление и изоляцию токопроводящих элементов на корпусе установки. Для их изготовления используются материалы с высокими диэлектрическими характеристиками. Одно из частых современных решений силовых шинных изоляторов – бочонки из стекловолоконного пластика. Они рассчитаны на силу тока 2000А, на концах предусмотрены специальные колпаки для крепления стальной планки. Внутри имеется прямоугольный вырез, через который проходит шина. Второй вариант изготовления – изолятор ступенчатый силовой. Он выполнен в виде 2 или 4 ступеней, которые используются как платформы для размещения 2 или 4 кабелей соответственно. Данный вид изолятора нашел применение в сетях как переменного, так и постоянного тока. Проходные изоляторы силового трансформатора применяются в качестве комплектующих, могут использоваться в закрытых помещениях и на открытом воздухе. Их особенностью стала несимметричная форма, отлучающаяся более габаритными ребрами с внешней стороны. О принадлежности к данному типу изоляторов указывает буква Т в обозначении. Для подачи напряжений свыше 110кВ используются конструкции с маслобарьерной или бумажно-масляной изоляцией. 

Изоляторы: особенности и материалы

Для изготовления изоляторов используют диэлектрические армированные материалы, способные не только изолировать элементы конструкции от токопроводящей части, но и зафиксировать и удерживать изолятор и проводник. На компоненты дополнительно возложены задачи фиксации проводов, шин к опорам, корпусам электроустановок, монтажным конструкциям. Среди конструкционных материалов хорошо себя зарекомендовали керамика, полимеры и стекло. 

При невысоких механических нагрузках применяются изоляторы простой конфигурации без фланцев и головок. Для наружной установки задействуют конструкции с большими выступающими ребрами и увеличенной внешней поверхностью. 

Сравнительная характеристика изоляторов из различных материалов:

1. Стеклянные отличаются высокой ценой, но имеют огромное преимущество в прозрачности, повышенной механической прочности, увеличенном сроке эксплуатации, меньших габаритах и небольшом весе. Все возможные дефекты механического характера, в том числе и внутри корпуса, легко определяются при визуальном осмотре. Поэтому стеклянные изоляторы не нуждаются в частом профилактическом обслуживании.
2. Фарфоровые изоляторы имеют стандартную конструкцию, сверху покрытую слоем глазури, которая практически не менялась на протяжении длительного времени. Их крепление выполняется при помощи арматуры, закрепленной с помощью цементной смазки. Преимущество фарфора в высокой прочности на изгиб, надежности, нечувствительности к солнечному свету, влажности. Арматура позволяет значительно увеличить прочность конструкции. Фарфор не горит, не пропускает и не впитывает влагу, по сравнению с закаленным стеклом, имеет меньшую цену. Недостаток один – чрезмерная хрупкость, которая усложняет транспортировку, установку и эксплуатацию.
3. Полимерные изоляторы нашли применение на электростанциях при проведении работ по установке токоведущих шин, а также при изолировании и креплении проводников тока электрического оборудования. Уступая стеклу и фарфору в долговечности, полимеры менее чувствительные к загрязнениям, имеют невысокую стоимость и малый вес.

Для того чтобы полноценно справляться с поставленными задачами по креплению и изоляции, устройства должны обладать рядом эксплуатационных характеристик. В процессе эксплуатации изолятор испытывает механическую нагрузку от веса проводов и собственного веса, а также снега, влаги, мокрого снега, тумана, дождя, ветра. Материал подвергается температурному воздействию: высокие, низкие температуры и их перепадов. В зависимости от места размещения электрической линии, изоляторы страдают от воздействия пыли, песка, агрессивной атмосферы.