Лінійний підвісний ізолятор

1. Лінійний підвісний ізолятор, що містить металеву шапку, металевий стержень і ізоляційну деталь, виконану на основі загартованого електроізоляційного скла, що складається з головки і тарілки, виконаної у вигляді сегмента сфери, при цьому на нижній поверхні тарілки виконано щонайменше одне кільцеве ребро, основа нижньої частини головки має потовщення, що виступає за край нижньої поверхні тарілки, а внутрішня поверхня металевої шапки і зовнішня поверхня головки ізоляційної деталі, а також поверхня металевого стержня і внутрішня поверхня головки ізоляційної деталі з'єднані між собою за допомогою затверділої цементно-піщаної зв'язки, який відрізняється тим, що потовщення виконано плавно спряженим U 2 (19) 1 3 допомогою затверділої цементно-піщаної зв'язки [2]. Недоліком найбільш близького аналога є відсутність ефективних співвідношень основних розмірних параметрів, що знижує надійність експлуатації як окремо ізолятора, так і гірлянд ізоляторів, а також низькі значення напруг по рівню радіоперешкод. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення значень припустимої напруги по рівню радіоперешкод, підвищення надійності експлуатації гірлянд ізоляторів при атмосферних та промислових забрудненнях шляхом встановлення ефективних співвідношень основних розмірних параметрів, що сприятиме зниженню напруженості електричного поля, підвищенню розрядних характеристик ізоляторів, а також підвищенню надійності експлуатації як окремо ізолятора, так і гірлянд з однотипних ізоляторів. Поставлена задача досягається тим, що у лінійному підвісному ізоляторі, що містить металеву шапку, металевий стержень і ізоляційну деталь, виконану на основі загартованого оптично прозорого електроізоляційного скла, що складається з головки і тарілки, виконаної у вигляді сегмента сфери, при цьому на нижній поверхні тарілки виконане щонайменше одне кільцеве ребро, основа нижньої частини головки має потовщення, що виступає за край нижньої поверхні тарілки, а внутрішня поверхня металевої шапки і зовнішня поверхня головки ізоляційної деталі, а також поверхня металевого стержня і внутрішня поверхня головки ізоляційної деталі з'єднані між собою за допомогою затверділої цементно-піщаної зв'язки, новим є те, що, потовщення виконано плавно спряженим по радіусах з одного боку з внутрішньою бічною поверхнею головки, а з другого боку з нижньою поверхнею тарілки, при цьому величини висоти потовщення (Нп) та глибини армування (Но), що вимірюється від основи потовщення до найближчої поверхні затверділої цементно-піщаної зв'язки, яка знаходиться між поверхнею металевого стержня і внутрішньою поверхнею головки, становлять не менше 2 мм. Величина радіуса спряження потовщення з внутрішньою поверхнею головки (Rп) становить не менше 3 мм, а ширина (Вп) потовщення, що вимірюється як мінімальна відстань між вертикальними лініями, перша з яких проведена у місці спряження бічної поверхні потовщення з затверділою цементно-піщаною зв'язкою, а друга - у місці спряження нижньої поверхні потовщення з нижньою поверхнею тарілки, становить не менше 6 мм. Основа нижньої частини краю тарілки виконана каплеподібної форми і спряженою з виступом прямокутної форми. Перераховані вище ознаки складають суть корисної моделі. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Ізолятори складаються з ізоляційної деталі, виконаної з електротехнічного фарфору або зага 62118 4 ртованого скла, чавунної шапки і сталевого стержня. На повітряних лініях електропередач високої напруги застосовують гірлянди, що складаються з послідовно з'єднаних ізоляторів. Кількість ізоляторів в гірлянді визначається номінальною напругою лінії й умовами експлуатації, наприклад, забрудненістю і зволоженістю атмосфери в місцях проходження лінії. Ізолятор повітряних ліній електропередачі піддаються впливу атмосферних опадів і промислових забруднень. Навіть невелике забруднення значно знижує електричну міцність ізоляції. Значна кількість аварій на повітряних лініях електропередачі відбувається при перекритті лінійних ізоляторів внаслідок їх забруднення. Було встановлено, що саме заявлені геометричні параметри потовщення, а саме – величина висоти потовщення (Нп) та глибина армування (Но), що вимірюється від основи потовщення до найближчої поверхні затверділої цементнопіщаної зв'язки, яка знаходиться між поверхнею металевого стержня і внутрішньою поверхнею головки, є одними з найголовніших співвідношень, що характеризують розмірні параметри високовольтних підвісних ізоляторів. Адже наявність цього потовщення характерна для усіх без винятку ізоляторів. При цьому було експериментально досліджено, що саме заявлені значення співвідношень (Нп, Но  2 мм), забезпечують ефективні значення припустимої напруги по рівню радіоперешкод. Крім того, було встановлено, що вирішенню поставленої задачі також сприяє і те, що величина радіуса спряження потовщення з внутрішньою поверхнею головки (Rп) становить не менше 3 мм, а ширина потовщення (Вп), що вимірюється як мінімальна відстань між вертикальними лініями, перша з яких проведена у місці спряження бічної поверхні потовщення з затверділою цементнопіщаною зв'язкою, а друга - у місці спряження нижньої поверхні потовщення з нижньою поверхнею тарілки, становить не менше 6 мм. Цьому також сприяє і форма виконання кільцевого ребра, що має вертикальний перетин у формі усіченого конусу з округленою вершиною, направленою донизу, при цьому ребро з обох боків плавно спряжене з нижньою поверхнею тарілки по радіусах (у загальному випадку різними). Було експериментально встановлено, що при значеннях (Нп, Но Нп; на фіг. 2 показана залежність усередненої напруженості електричного поля (Е) по поверхні діелектрика від глибини армування (Но); на фіг. 3 показана залежність усередненої напруженості електричного поля (Е) від відстані по поверхні діелектрика, починаючи від точки спряження внутрішньої поверхні головки з цементно-піщаною зв’язкою; на фіг. 4 показана залежність напруги початку коронування (тобто початку появи радіоперешкод) від напруженості електричного поля (Е); на фіг. 5 показаний розподіл електричного поля (Е) в ізоляторі у вигляді еквіпотенціальних ліній. На фіг.1 прийнято наступні умовні позначення: 1 - ізоляційна деталь; 2 - головка; 3 - тарілка; 4 металева шапка; 5 - металевий стержень; 6 шплінт; 7 - цементно-піщана зв'язка; 8 - кільцеве ребро; 9 - нижня поверхня тарілки 3; 10 - потовщення; 11 - край тарілки 3; 12 - виступ. На фіг. 2-3 прийнято наступні умовні позначення: «1» - глибина армування Но = 22 мм; «2» глибина армування Но = 2 мм; «3» - глибина армування Но = 12 мм; «4» - стандартний ізолятор (без потовщення); «5» - заявлений ізолятор; Uн - напруга початку коронування. Лінійний підвісний ізолятор складається з ізоляційної деталі 1 на основі загартованого електроізоляційного скла, що складається з головки 2 і тарілки 3, металевої шапки 4, закріпленої на головці 2 ізоляційної деталі 1, металевого стержня 5, вмонтованого всередину головки 2. Для послідовного з'єднання ізоляторів між собою в гірлянду кожен ізолятор комплектується вигнутими W-подібними замками/V-подібними шплінтами 6. Внутрішня поверхня металевої шапки 4 і зовнішня поверхня головки 2 ізоляційної деталі 1, а також поверхня металевого стержня 5 і внутрішня поверхня головки 2 ізоляційної деталі 1 з'єднані між собою за допомогою затверділої цементнопіщаної зв'язки 7. На нижній поверхні ізоляційної деталі 1 виконано щонайменше одне кільцеве ребро 8. Крім того, кільцеве ребро 8 має вертикальний перетин у формі усіченого конусу з округленою вершиною, направленою донизу. Основа нижньої частини головки має потовщення 10, що виступає за край нижньої поверхні 9 тарілки 3. При цьому кільцеве ребро 8 виконано плавно спряженим по радіусах (r1, r2) з нижньою поверхнею 9 тарілки 3, а потовщення 10 основи нижньої частини головки 2 виконано плавно спряженим по радіусу (Rn) з внутрішньою поверхнею головки 2. Величини висоти потовщення 10 (Нп), а також глибини армування, що вимірюється від основи потовщення до найближчої поверхні затверділої цементно-піщаної зв'язки, що знаходиться між поверхнею металевого стержня і внутрішньою поверхнею головки (Но), становлять не менше 2мм. Як правило, Но > Нп. 62118 6Основа нижньої частини краю тарілки 11 виконана каплеподібної форми і спряженою з виступом 12 прямокутної форми. Величина радіуса спряження (Rп) потовщення 10 з внутрішньою поверхнею головки 2 становить не менше 3 мм, а ширина (Вп) потовщення 10, що вимірюється як мінімальна відстань між вертикальними лініями, перша з яких проведена у місці спряження бічної поверхні потовщення з затверділою цементно-піщаною зв'язкою 7, а друга - у місці спряження нижньої поверхні потовщення 10 з нижньою поверхнею 9 тарілки 3, становить не менше 6 мм. Аналізуючи фіг. 2, можна помітити, що чим більше величина (Но), тим менше напруженість електричного поля (Е). При цьому при Но < 2 мм (тобто при значеннях, менших за значення, які відповідають кривій «2») напруженість електричного поля (Е) досягає величини, при якій рівень радіоперешкод починає перевищувати припустимий рівень. З аналізу фіг. 3 слідує, що виконання потовщення згідно заявляємого технічного рішення приводить до зниження напруженості електричного поля (Е) по поверхні діелектрика. Причому в найбільшому ступені це відбувається у більш напруженій зоні біля цементно-піщаної зв'язки. З фіг. 4 слідує, що зменшення напруженості електричного поля (Е) приводить до зменшення напруги коронування (UH), тобто припустимий рівень радіоперешкод досягається при більших припустимих величинах електричних напруг, що прикладаються до ізолятора. Додаючи поверхні ізоляційної деталі біля стержня форму, по можливості близьку до еквіпотенціальної (див. фіг. 5), тобто завдяки виконанню потовщення заявлених геометричних розмірів (Нп, Вп, Rп) і форми, був досягнутий бажаний ефект зниження напруженості електричного поля (Е) у досліджуваній області. Це також привело до зниження рівня радіоперешкод. Результати проведених випробувань ізоляторів припустиму напругу по рівню радіоперешкод підтверджують зниження вірогідності перекриття гірлянд ізоляторів внаслідок забруднення щонайменше на 15-20 %. Серед переваг пропонованого ізолятора можна також відзначити виконання вимоги деяких країн до лінійних підвісних ізоляторів щодо зниження рівня шумів, що утворюються при охолодженні вітром гірлянди ізоляторів, а також внаслідок виникаючої турбулентності повітряного потоку. Заявлена форма виконання ізоляційної деталі сприяє зниженню турбулентності повітряного потоку, за рахунок чого рівень шумів значно знижується. Джерела інформації 3 1. А.С. СРСР №851499, МКВ Н01В17/02. Опубл. 30.07.1981, Бюл. №28. 2. UA №52677. МПК(2009) Н01В17/02. Опубл.10.09.2010, Бюл. №17. 7 62118 8 9 Комп’ютерна верстка Мацело В. 62118 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601