PL194142B1 - Elektroenergetyczny, segmentowy izolator wiszący dla linii przesyłowych średniego napięcia - Google Patents

Abstract

Elektroenergetyczny segmentowy izolator wiszący, przeznaczony do linii średniego napięcia, zwłaszcza do kolejowych linii trakcyjnych 3 kV zawierający rdzeń ceramiczny, klosze osłonowe z materiału izolacyjnego, wyposażony na końcach w kołpaki mocujące, znamienny tym, że na rdzeniu (1) korzystnie w kształcie walca, z tworzywa korundowego prasowanego izostatycznie o średnicy (d1) nie większej niż 35 mm osadzone są trwale klosze izolacyjne (5) z hydrofobowego elastomeru silikonowego, w ilości od dwu do pięciu ustalające segmenty izolatora, przy czym ilość kloszy (5), średnica (d) kloszy (5) kąty (k) powierzchni górnej klosza (5) oraz ich promienie zaokrągleń (r) są zależne od napięcia znamionowego sieci oraz długości drogi upływu dla strefy zabrudzeniowej, ponadto powierzchnia segmentu rdzenia (1) między kloszami izolacyjnymi (5) pokryta jest powłoką (6) korzystnie dwuwarstwową, z hydrofobowego elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości zajmującą nie więcej niż 50% chronionej drogi upływu, przy czym stosunek drogi upływu chronionej pod kątem 45° do całkowitej drogi upływu izolatora jest nie mniejszy niż 50% poza tym na końcach rdzenia (1) są osadzone przeciwlegle trwale metalowe kołpaki mocujące (4) o wymiarach zależnych od średnicy rdzenia (1).

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 194142 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 340316 (51) Int.Cl.

H01B 17/02 (2006.01) H02G 7/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 25.05.2000

Elektroenergetyczny, segmentowy izolator wiszący dla linii przesyłowych średniego napięcia (43) Zgłoszenie ogłoszono:

03.12.2001 BUP 25/01 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2007 WUP 04/07 (73) Uprawniony z patentu:

Instytut Energetyki,Warszawa,PL Wańkowicz Jacek,Wrocław,PL Bielecki Jerzy,Stalowa Wola,PL Wieczorek Krzysztof,Wrocław,PL (72) Twórca(y) wynalazku:

Jacek Wańkowicz,Wrocław,PL Jerzy Bielecki,Stalowa Wola,PL Krzysztof Wieczorek,Wrocław,PL (74) Pełnomocnik:

Danuta Jankowska (57) Elektroenergetyczny segmentowy izolator wiszący, przeznaczony do linii średniego napięcia, zwłaszcza do kolejowych linii trakcyjnych 3 kV zawierający rdzeń ceramiczny, klosze osłonowe z materiału izolacyjnego, wyposażony na końcach w kołpaki mocujące, znamienny tym, że na rdzeniu (1) korzystnie w kształcie walca, z tworzywa korundowego prasowanego izostatycznie o średnicy (d1) nie większej niż 35 mm osadzone są trwale klosze izolacyjne (5) z hydrofobowego elastomeru silikonowego, w ilości od dwu do pięciu ustalające segmenty izolatora, przy czym ilość kloszy (5), średnica (d) kloszy (5) kąty (k) powierzchni górnej klosza (5) oraz ich promienie zaokrągleń (r) są zależne od napięcia znamionowego sieci oraz długości drogi upływu dla strefy zabrudzeniowej, ponadto powierzchnia segmentu rdzenia (1) między kloszami izolacyjnymi (5) pokryta jest powłoką (6) korzystnie dwuwarstwową, z hydrofobowego elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości zajmującą nie więcej niż 50% chronionej drogi upływu, przy czym stosunek drogi upływu chronionej pod kątem 45° do całkowitej drogi upływu izolatora jest nie mniejszy niż 50% poza tym na końcach rdzenia (1) są osadzone przeciwlegle trwale metalowe kołpaki mocujące (4) o wymiarach zależnych od średnicy rdzenia (1).

PL 194 142 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektroenergetyczny segmentowy izolator wiszący dla linii przesyłowych średniego napięcia zwłaszcza przeznaczony dla linii trakcyjnych kolejowych na napięcie 3 kV prądu stałego.

Znane są różne konstrukcje izolatorów elektroenergetycznych średnio i wysokonapięciowych, przy czym najstarszą konstrukcją znaną ze stosowania są długopniowe izolatory ceramiczne, których rdzeń i klosz osłonowy wykonane są z porcelany elektrotechnicznej. Wadą ich jest opadanie przewodu energetycznego w przypadku zerwania się pnia izolatora występujących w przypadku uszkodzeń mechanicznych, często celowych. Ponadto poważnym problemem w eksploatacji izolatorów, zwłaszcza izolatorów trakcyjnych, okazały się zabrudzenia będące przyczyną wysokich prądów upływu, które spowodowały rozwój konstrukcji izolatorów w kierunku poszukiwań materiałowych odpornych na zabrudzenia, czego przykładem są izolatory hybrydowe. Znane są na przykład ze stosowania izolatory hybrydowe, jak na przykład wsporczy napowietrzny izolator hybrydowy wyprodukowany i stosowany w Chinach na napięcie znamionowe 500 kV, którego rdzeń jest wykonany z porcelany zaś nakładane klosze pojedyncze wykonane są z gumy silikonowej. Całkowita droga upływu tego izolatora wynosi 8800 mm przy jednostkowej 17,8 mm/kV. Stosowana na Węgrzech konstrukcja izolatora hybrydowego posiada rdzeń z żywicy epoksydowej cykloalifatycznej. Klosze nie są pojedyncze jak w konstrukcji chińskiej, lecz nałożone na rdzeń osłonowy i wykonane z elastomeru silikonowego. Opisana konstrukcja oprócz zalety w postaci znacznego potanienia kosztów wytwarzania, charakteryzuje się zmniejszoną wytrzymałością mechaniczną, pogorszeniem parametrów elektrycznych, jak również obniżoną odpornością na zabrudzenia środowiska.

Istota elektroenergetycznego, segmentowego izolatora wiszącego przeznaczonego dla linii trakcyjnych średniego napięcia, według wynalazku polega na tym, że na ceramicznym rdzeniu sztywnym korzystnie o średnicy nie większej niż 35 mm w kształcie walca, z tworzywa korundowego prasowanego izostatycznie, osadzone są trwale klosze z hydrofobowego elastomeru silikonowego korzystnie w ilości od dwu do pięciu, ustalające segmenty izolatora, przy czym ilość kloszy, średnica kloszy, kąty powierzchni górnej kloszy oraz ich promienie zaokrągleń są zależne od napięcia znamionowego sieci oraz długości minimalnej drogi upływu dla strefy zabrudzeń, ponadto powierzchnia segmentu rdzenia między kloszami osłonowymi pokryta jest powłoką o grubości nie mniejszej od 0,4 mm, korzystnie dwuwarstwową z hydrofobowego elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości, przy czym nałożona warstwa pokrycia segmentowego rdzenia zajmuje nie więcej niż 50% drogi upływu a stosunek drogi upływu powierzchni chronionej pod kątem 45° do całkowitej drogi upływu izolatora jest nie mniejszy od 50%, poza tym na końcach rdzenia są osadzone przeciwlegle trwale metalowe kołpaki mocujące o wymiarach zależnych od średnicy rdzenia.

Zaletą segmentowego izolatora według wynalazku jest uzyskanie przy mniejszej średnicy rdzenia a tym samym przy mniejszym ciężarze, wytrzymałości mechanicznej wyższej od znanych konstrukcji izolatorów, poza tym dzięki zmniejszeniu średnicy rdzenia i zwiększeniu współczynnika kształtu następuje polepszenie właściwości przeciwzabrudzeniowych zapewniających mniejszy prąd upływu. Ponadto zastosowanie na klosze i pokrycie segmentowe rdzenia hydrofobowych elastomerów silikonowych a zwłaszcza na pokrycie elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości zapewnia oprócz zwiększonej odporności na zabrudzenia możliwość uzyskania pierwotnych parametrów i właściwości przedeksploatacyjnych.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym przekrój podłużny izolatora segmentowego do trakcji kolejowej na napięcie 3 kV prądu stałego.

Według wynalazku izolator segmentowy na napięcie 3 kV posiada rdzeń 1 z tworzywa korundowego o zawartości 92% tlenku glinu Al2O3 prasowanego izostatycznie w kształcie walca o długości 228 mm, średnicy d1 3,8 mm. W wyniku wieloletnich badań stwierdzono, że materiały stosowane na chronione odcinki drogi upływu powinny charakteryzować się wysoką odpornością na wyładowania powierzchniowe i rozwój powierzchniowych prądów upływu oraz wysoką zdolnością hydrofobizacji zabrudzeń naturalnych i sztucznych. W wyniku badań ustalono, że materiał użyty na pokrycie spełnia następujące wymagania. Po cyklu 100 godzin moczenia w wodzie dejonizowanej i leżakowaniu w temperaturze 40° C przez 200 godzin z nałożoną warstwą zabrudzeń naturalnych i sztucznych charakteryzujących się ESDD równym 0,01 mg/cm² odzyskuje on w pełni właściwości hydrofobowe, w co najmniej trzech kolejnych cyklach. Materiał użyty na klosze 5 odzyskuje w pełni właściwości hydrofobowe po starzeniu, przez co najmniej okres 1 cyklu w tych samych warunkach.

PL 194 142 B1

W wyniku badań laboratoryjnych zabrudzeniowych stwierdzone zostało, że stosunek drogi upływu chronionej pod kątem 45° do całkowitej drogi upływu nie powinien być mniejszy od 50%.

Warunkiem użycia materiału na wykonanie powierzchni 6 jest sprawdzenie go w warunkach 1000 godzin testem tzw. „koła siadu pełznego” według ustalonych według wynalazku założeń testujących. Zmiana pozycji koła śladu pełzanego w solance, co 20 sekund w cyklu 80 sekundowym, konduktywność solanki w zbiorniku około 1500 uS/cm, prąd upływu nie większy niż 1 mA, gradient położonego napięcia 0,6 kW/cm. Materiał użyty na wykonanie kloszy 5 musi spełniać wymienione wyżej warunki, przez co najmniej 250 godzin. Według wynalazku klosze 5 wykonane są z hydrofobowego elastomeru silikonowego wulkanizującego się w temperaturze wysokiej, występującego pod nazwą termiczno-handlową HTV. Połączenia kloszy 5 z rdzeniem 1 wykonane jest chemicznie przy użyciu przykładowo środka, silizującego, co zapewnia wysoką trwałość połączenia. Dla napięcia 3 kV izolator wyposażony jest w dwa klosze 5 o promieniu zaokrągleń r powierzchni 3 mm i kącie K powierzchni górnej klosza 12°. Przy ustalonych dla napięcia znamionowego wymiarach, współczynnik kształtu wynosi 1,76 droga upływu 313 mm, a droga przeskoku 179 mm. Na powierzchnię rdzenia l izolatora nałożona jest między kloszami 5 ustalającymi segmenty izolatora warstwa pokrycia 6 hydrofobowego elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości wulkanizującego się w temperaturze pokojowej, o nazwie techniczno-handlowej R TV, przykładowo o grubości 0,5 mm. Segmentowy izolator według wynalazku dzięki zastosowaniu ceramicznego prasowanego izostatycznie rdzenia 1, pozwala na uzyskanie przy średnicy 35 mm wysokiej jednostkowej wytrzymałości na rozciąganie powyżej 100 MPa. Natomiast zastosowanie elastycznych kloszy z hydrofobowego elastomeru silikonowego i pokrycie rdzenia między kloszami elastomerem silikonowym o zwiększonej regeneracji hydrofobowości, zapewnia znaczny wzrost odporności izolatora według wynalazku na udary mechaniczne zmniejszając możliwość celowych uszkodzeń.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Elektroenergetyczny segmentowy izolator wiszący, przeznaczony do linii średniego napięcia, zwłaszcza do kolejowych linii trakcyjnych 3 kV zawierający rdzeń ceramiczny, klosze osłonowe z materiału izolacyjnego, wyposażony na końcach w kołpaki mocujące, znamienny tym, że na rdzeniu (1) korzystnie w kształcie walca, z tworzywa korundowego prasowanego izostatycznie o średnicy (d1) nie większej niż 35 mm osadzone są trwale klosze izolacyjne (5) z hydrofobowego elastomeru silikonowego, w ilości od dwu do pięciu ustalające segmenty izolatora, przy czym ilość kloszy (5), średnica (d) kloszy (5) kąty (k) powierzchni górnej klosza (5) oraz ich promienie zaokrągleń (r) są zależne od napięcia znamionowego sieci oraz długości drogi upływu dla strefy zabrudzeniowej, ponadto powierzchnia segmentu rdzenia (1) między kloszami izolacyjnymi (5) pokryta jest powłoką (6) korzystnie dwuwarstwową, z hydrofobowego elastomeru silikonowego o zwiększonej regeneracji hydrofobowości zajmującą nie więcej niż 50% chronionej drogi upływu, przy czym stosunek drogi upływu chronionej pod kątem 45° do całkowitej drogi upływu izolatora jest nie mniejszy niż 50% poza tym na końcach rdzenia (1) są osadzone przeciwlegle trwale metalowe kołpaki mocujące (4) o wymiarach zależnych od średnicy rdzenia (1).