Лінійний підвісний ізолятор

Реферат: Винахід належить до основних елементів електричного обладнання, зокрема до електричних ізоляторів повітряних ліній електропередачі і є пристроєм лінійного підвісного ізолятора. У лінійному підвісному ізоляторі, переважно аеродинамічного профілю, 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 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. Ізолятор має потовщення, що 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 (R п) становить не менше 3 UA 98408 C2 (12) UA 98408 C2 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. Винахід дозволяє підвищити значення припустимої напруги по рівню радіоперешкод, а також підвищити аеродинамічні характеристики і надійность експлуатації гірлянд ізоляторів при атмосферних та промислових забрудненнях. UA 98408 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до основних елементів електричного обладнання, зокрема до електричних ізоляторів повітряних ліній електропередачі і є пристроєм лінійного підвісного ізолятора. Відомі лінійні підвісні тарілчасті ізолятори ПС120Б, ПС160В, ПС210В (ГОСТ 27661-88), що містять шапку, стержень і ізоляційну деталь, що складається з головки і тарілки з кільцевими ребрами на внутрішній поверхні. Недоліком цих ізоляторів є низькі значення напруг по рівню радіоперешкод, обумовлені конфігурацією ізоляційної деталі і співвідношенням існуючих розмірних параметрів. Відомий високовольтний підвісний ізолятор, що вибраний як аналог, і який містить шапку, стержень і ізоляційну деталь, що складається з головки і тарілки, виконаної у вигляді сегмента сфери, причому металева шапка і ізоляційна деталь, а також металевий стержень і ізоляційна деталь з'єднані між собою відповідно за допомогою затверділої цементно-піщаної зв'язки [1]. Недоліком цього ізолятора є низькі значення напруг по рівню радіоперешкод, обумовлені конфігурацією ізоляційної деталі і співвідношенням існуючих розмірних параметрів. Як найбільш близький аналог вибраний лінійний (високовольтний) підвісний ізолятор, 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 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 зовнішня поверхня металевого стержня і внутрішня поверхня головки ізоляційної деталі з'єднані між собою за 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 винаходу 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, щосприятиме зниженню напруженості електричного поля, підвищенню розрядних характеристик ізоляторів, а також підвищенню надійності експлуатації як окремо ізолятора, так і гірлянд з однотипних ізоляторів. Поставлена задача вирішується тим, що у лінійному підвісному ізоляторі, переважно аеродинамічного профілю, 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 (Н п) та глибини армування (Но), що вимірюються 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 (R п) 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 винаходу. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Ізолятори складаються з ізоляційної деталі, виконаної з електротехнічного фарфору або загартованого скла, чавунної шапки і сталевого стержня. На повітряних лініях електропередач високої напруги застосовують гірлянди, що складаються з послідовно з'єднаних ізоляторів. 1 UA 98408 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кількість ізоляторів в гірлянді визначається номінальною напругою лінії й умовами експлуатації, наприклад забрудненістю і зволоженістю атмосфери в місцях проходження лінії. Ізолятор повітряних ліній електропередачі піддається 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 цементно-піщаної 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 характерне 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 (R п) 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 цементно-піщаною 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 переріз у формі зрізаного конуса 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 (Н п, НоНп; 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" - заявлюваний 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 цементно-піщаної зв'язки 7. На нижній поверхні ізоляційної деталі 1 виконано щонайменше одне кільцеве ребро 8. Крім того, кільцеве ребро 8 має вертикальний переріз у формі зрізаного конуса з округленою вершиною, направленою донизу. Основа нижньої частини головки має потовщення 10, що виступає за край нижньої поверхні 9 тарілки 3. 2 UA 98408 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 При цьому кільцеве ребро 8 виконано плавно спряженим по радіусах (r 1, r2) з нижньою поверхнею 9 тарілки 3, а потовщення 10 основи нижньої частини головки 2 виконано плавно спряженим по радіусу (Rп) з внутрішньою поверхнею головки 2. Величини висоти потовщення 10 (Н п), а також глибини армування, що вимірюються від основи потовщення до найближчої поверхні затверділої цементно-піщаної зв'язки, що знаходиться між поверхнею металевого стержня і внутрішньою поверхнею головки (Н о), становлять не менше 2 мм. Як правило, НоНп. Основа нижньої частини краю 11 тарілки 3 виконана каплеподібної форми і спряженою з виступом 12 прямокутної форми. Величина радіуса спряження (R п) 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 (Н о), тим менше напруженість електричного поля (Е). При цьому при Но