Изоляторы для механического крепления проводов и конструкций

Изоляторы. Изоляторы служат для механического крепления проводов и конструкций, находящихся под напряжением, и электрической изоляции их от заземлённых конструкций и между собой. В соответствии с этим изоляторы должны иметь соответствующую электрическую и механическую прочность. Такому требованию удовлетворяют изоляторы, изготовляемые из фарфора.

Фарфор обладает высокой электрической прочностью, хорошо работает на сжатие, но менее устойчив при ударе, растяжении и изгибе. Последнее заставляет увеличивать диаметр стержня фарфорового изолятора. В связи с этим очень перспективно применение легких изоляторов из полимерных высокопрочных материалов, в первую очередь изоляторов, работающих на растяжение и изгиб.

Электрическая прочность изоляторов характеризуется сухоразрядным, мокроразрядным и пробивным напряжением.

Сухоразрядным и мокроразрядным напряжениями называют напряжения, при которых происходит поверхностное перекрытие в первом случае изолятора, имеющего чистую и сухую поверхность, во втором случае — изолятора под дождем. Пробивным напряжением называется напряжение, при котором происходит внутренний пробой фарфора изолятора.

Мокроразрядное напряжение является главной характеристикой изоляторов, предназначенных для работы на открытом воздухе. На мокроразрядное напряжение оказывает большое влияние степень загрязненности поверхности изоляторов, особенно если загрязнения содержат растворимые в воде соли.

Механическая прочность изоляторов характеризуется допускаемой испытательной и разрушающей электромеханическими нагрузками. Электромеханическими нагрузками называются нагрузки, которые испытывают изоляторы, находящиеся под напряжением, повышенным по сравнению с нормальным.

Допускаемыми электромеханическими нагрузками называют нагрузки, которые нельзя превышать в условиях эксплуатации. Испытательными электромеханическими нагрузками являются одночасовые нагрузки, которые должны выдержать изоляторы без повреждений. Разрушающие нагрузки — это нагрузки, при которых происходит повреждение изолятора.

На электрифицированных железных дорогах бывшего Советского Союза и на высоковольтных линиях электропередачи в зависимости от назначения применяют различные фарфоровые изоляторы, отличающиеся формой, конструктивным выполнением и электромеханическими характеристиками.

На рис. 57 изображены тарельчатые изоляторы ПМ-4,5, П-4,5 и П-8,5 (ГОСТ-6490-67). Они состоят из фарфоровой ребристой тарелки 1 с полой круглой головкой, на которую цементным раствором 2 прикреплена снаружи шапка 3 из ковкого чугуна или стали, а изнутри — стержень 4 с круглой головкой (пестиком) 5 или серьгой 6. Шапка изолятора имеет сверху фигурный вырез для соединения с пестиком или внутреннюю резьбу диаметром 1".

Цифры в марке изоляторов П и ПМ показывают величину испытательной нагрузки на растяжение в тоннах. Допускаемая электромеханическая нагрузка при растяжении для изоляторов ПМ-4,5 и П-4,5 равна 2 Т, для изоляторов П-8,5 составляет 3,5 Т.

Изолятор ПМ-4,5 с пестиком—малогабаритный (рис. 57, а). Его наиболее часто применяют для контактной сети и линий электропередачи в качестве подвесного одиночного изолятора и в гирлянде из двух, трех и четырех штук. Количество изоляторов в гирлянде определяется напряжением в подвешиваемых проводах, электрической прочностью изоляторов и условиями их работы (например, загрязненность атмосферы).

Изолятор П-4,5 с серьгой (рис. 57, б) используют в качестве подвесного, фиксаторного, при врезке в провода и тросы и в отдельных специальных случаях.

Фиксаторный изолятор П-4,5 с серьгой и шапкой 7 (рис. 57, в), имеющей муфту с газовой резьбой для трубы диаметром 1", применяют для линий постоянного тока в комплекте со вторым таким же изолятором (см. рис. 98).

Изоляторы ПМ-4,5 и П-4,5 имеют мокроразрядное напряжение 40 кв, сухоразрядное 75 кв и пробивное 100—110 кв. В соответствии с этим в устройствах контактной сети постоянного тока тарельчатые подвесные изоляторы применяются в большинстве случаев в гирлянде из двух изоляторов, в устройствах контактной сети переменного тока и линиях ДПР — в гирлянде из трех изоляторов. В условиях повышенного загрязнения количество изоляторов в гирлянде увеличивают.

Изоляторы ПМ-4,5 и П-4,5 используют в гирлянде для анкеровки проводов контактной сети и линий ДПР. Узел анкеровки проводов является ответственным местом их крепления, поэтому количество изоляторов в анкерной гирлянде берут на один больше. В тех случаях когда механическая прочность этих изоляторов оказывается недостаточной, применяют изоляторы П-8,5 (рис, 57, г). Электрическая прочность этих изоляторов характеризуется следующими данными: мокроразрядное напряжение 55 кв, сухоразрядное 85 кв и пробивное 125 кв.

Рис. 57. Тарельчатые изоляторы: а — ПМ-4,5 с пестиком (малогабаритный), б — П-4,5 с серьгой, в — П-4,5 фиксаторный, г — П-8,5. с пестиком; 1 — фарфоровая тарелка, 2 — цементный раствор, 3 — шапка, 4 — стержень, 5 — пестик, 6 — серьга, 7 — шапка с муфтой

На рис. 58 показаны стержневые изоляторы. Их фарфоровый стержень 1 имеет несколько юбок 2 и две шапки 3 или 3 и 6 из ковкого чугуна но концам. Шапки с фарфоровым стержнем соединены при помощи цементного раствора 4.

Секционный стержневой изолятор ИСС-27,5 (рис. 58, а) имеет шапки 3 с ушками и применяется в местах, где конструктивно нельзя использовать тарельчатые изоляторы.

Фиксаторный стержневой изолятор ИФС-27,5 (рис. 58, в) имеет шапку 6, заканчивающуюся муфтой с газовой резьбой для крепления к трубам диаметром 1". Его применяют в фиксаторах и в тягах изолированных консолей на линиях переменного тока.

Стержневые изоляторы ИСС-27,5 и ИФС-27,5 имеют мокроразрядное напряжение 100 кв, сухоразрядное 140 кв.

Кроме указанных, применяют стержневые изоляторы VKL-60/7 (рис. 58, б и рис. 58, г) аналогичной конструкции, но с другой формой юбок. Эти юбки 5 имеют капельницы, которые защищают часть изолятора, расположенную под юбкой, от попадания влаги. Благодаря капельницам эти изоляторы могут работать в вертикальном положении. В отличие от них изоляторы ИСС-27,5 и ИФС-27,5 могут работать только в горизонтальном положении или под углом не более 45⁰.

Рис. 58. Стержневые изоляторы: а — секционный ИСС-27.5, б — секционный VKL-60/7. в — фиксаторный ИФС-27,5, г — фиксаторным VKL-60/7; 1 — фарфоровый стержень, 2 — юбка, 3 — шапка с ушком, 4 — цементный раствор, 5 — юбка с капельницей, 6 — шапка с муфтой

На рис. 59 изображен консольный стержневой изолятор ИКС-27,5. По сравнению с секционными и фиксаторными стержневыми изоляторами этот изолятор имеет несколько больший диаметр стержня 1, так как несет большие изгибающие нагрузки. Фарфоровый стержень этого изолятора в отличие от описанных ранее имеет четыре юбки 2 с капельницами и две металлические шапки 3, предназначенные для крепления посредством четырех хомутов 4 труб диаметром 2".

Рис. 59. Консольный стержневой изолятор ИКС-27,5: 1 - фарфоровый стержень, 2 юбка с капельницей, 3 — шапка, 4 — хомуты крепления

Изолятор устанавливают в подкосах консолей, которые таким образом целиком изолируют от опор контактной сети (см. рис. 32).

Изолятор ИКС-27,5 имеет следующие электромеханические характеристики: мокроразрядное напряжение в горизонтальном положении 127 кв, в вертикальном 70 кв, сухоразрядное напряжение 140 кв; электромеханические нагрузки, допускаемые при растяжении — 2Т и разрушающие при изгибе — 0,52 Т.

На железных дорогах постоянного тока в местах, где необходимы небольшие размеры и малый вес изоляторов, применяют седлообразные фарфоровые изоляторы PC-10 (рис. 60).

Рис. 60. Седлообразный изолятор PC-10

На линиях электропередачи напряжением до 10 кв, как правило, используют штыревые фарфоровые изоляторы ШС-6 и ШС-10 (рис. 61, а). На линиях до 35 га применяют также штыревые изоляторы, но типов ШД-20 (рис. 61, б) и ШД-35. При подвеске этих линий на опорах контактной сети используют для линий продольного электроснабжения 6—10 кв штыревые изоляторы ШД-20; для линий продольного электроснабжения ДПР подвесные изоляторы ПМ-4,5 и П-4,5 в гирляндах.

Рис. 61. Штыревые изоляторы: а — типа ШС-10, б — типа ШД-20

Провода различных назначений напряжением до 1000 в (освещения, дистанционного управления, волноводы) на опорах контактной сети крепятся на изоляторах ТФ-2.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Шемякин А. Н., Прудыус А. С. и др.

Источник: Публикации представляет собой компиляцию из открытых источников, описывающих принципы работы ранних систем беспроводной связи (DECT, PACS, PHS). Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи

Публикации предназначены для подготовки и повышения квалификации специалистов, обслуживающих электроснабжение железных дорог, студентов и начинающих специалистов в области телекоммуникаций, радиотехники и электроники.