PL214637B1 - Elektroenergetyczny hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia i sposób jego wykonania - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214637 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 387501 ^{(51) Int.Cl.}

H01B 17/14 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 16.03.2009

Elektroenergetyczny hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia i sposób jego wykonania (73) Uprawniony z patentu:

ZAKŁADY PORCELANY ELEKTROTECHNICZNEJ ZAPEL SPÓŁKA AKCYJNA, Boguchwała, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

27.09.2010 BUP 20/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.08.2013 WUP 08/13 (72) Twórca(y) wynalazku:

MARCIN AUGUSTYN, Rzeszów, PL STANISŁAW ONAK, Rzeszów, PL ZBIGNIEW SOWA, Rzeszów, PL

ANNA TOWARNICKA, Rzeszów, PL ANDRZEJ GNATEK, Mogielnica, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Tadeusz Ostrzychowski

PL 214 637 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektroenergetyczny hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia i sposób jego wykonania. Hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia znajduje zastosowanie w odłącznikach i do izolowania przewodów lub części pod napięciem w stacjach elektroenergetycznych wysokiego napięcia.

Znane i tradycyjnie stosowane są do tego celu izolatory ceramiczne, w których część izolacyjna wykonana jest wraz z kloszami z porcelany elektrotechnicznej i jest wyposażona w przymocowane do tej części spoiwami cementowymi lub siarkowymi okucia, które przenoszą obciążenia mechaniczne. Z patentu SU 625255 znany jest izolator ceramiczny, którego rdzeń ma zmienną średnicę zewnętrzną tak, że stosunek średnicy rdzenia w pobliżu środka izolatora do średnicy w strefie okuć mieści się w granicach 0,6 - 0,9. Znaczącym mankamentem izolatorów ceramicznych, skutkującym skróceniem czasu ich eksploatacji było rozwarstwianie się połączenia ceramiczna część izolacyjna - okucia, na skutek wpływu czynników atmosferycznych. Problem ten starano się rozwiązać. Przykładowo z patentu RU 2172034 znane jest rozwiązanie polegające na odizolowaniu wskazanego połączenia od wpływu warunków zewnętrznych poprzez nałożenie na strefę połączenia ceramicznej części izolacyjnej z okuciem rurki termokurczliwej z materiału elektroizolacyjnego i obkurczenie jej na tej części izolatora. Innym poważnym problemem w eksploatacji izolatorów, zwłaszcza instalowanych na obszarach o wysokim zanieczyszczeniu, okazały się zabrudzenia będące przyczyną wysokich prądów upływu, co w następstwie powodowało wyładowania na izolatorze. Problemy te spowodowały potrzebę rozwoju konstrukcji izolatorów w kierunku poszukiwań materiałów odpornych na zabrudzenia, czego przykładami są izolatory kompozytowe i hybrydowe. W znanych i aktualnie stosowanych izolatorach kompozytowych rdzeń wykonany jest z impregnowanych żywicą włókien szklanych, a na obydwu końcach rdzenia zamocowane są przez zacisk - okucia. Na rdzeń nałożona jest odpowiednio ukształtowana polimerowa osłona z kloszami, najczęściej wykonywana z elastomeru silikonowego, chroniąca rdzeń przed czynnikami zewnętrznymi i zapewniająca szczelność połączenia osłona - rdzeń. Szczelność izolatora kompozytowego jest najważniejszą cechą mającą wpływ na długotrwałą i niezawodną pracę. W porównaniu z izolatorami ceramicznymi zaletą izolatora kompozytowego jest większa odporność na zabrudzenia ze względu na hydrofobowość osłony, a wadą, zwłaszcza przy zastosowaniu ich w odłącznikach, - ich mniejsza sztywność przy obciążeniach oraz wrażliwość osłony polimerowej na uszkodzenia.

W znanych izolatorach hybrydowych okuty z obydwu stron rdzeń wykonany jest z tworzywa ceramicznego lub żywicy epoksydowej wypełnionej włóknem szklanym, a na ten rdzeń nałożona jest wykonana z elastomeru silikonowego osłona z kloszami, przy czym osłona ta może być wykonana jako jednolita całość, bądź też stanowi pojedyncze klosze nakładane kolejno na rdzeń. Połączenie rdzenia z osłoną wykonaną jako całość lub w postaci pojedynczych kloszy jest zrealizowane za pomocą klejów. Przykładowo, izolator o wskazanej konstrukcji, przeznaczony dla linii przesyłowych średniego napięcia, zwłaszcza do kolejowych linii trakcyjnych 3 kV jako izolator wiszący znany jest z opisu patentu polskiego nr 194142. W tym izolatorze, na walcowatym rdzeniu wykonanym z tworzywa korundowego prasowanego izostatycznie i wyposażonego w usytuowane na końcach rdzenia metalowe kołpaki mocujące, osadzone są wykonane z hydrofobowego elastomeru silikonowego pojedyncze klosze, przy czym pojedyncze klosze połączone są rdzeniem chemicznie - za pomocą środka silizującego, a ponadto część powierzchni rdzenia między kloszami izolacyjnymi pokryta jest również powłoką, korzystnie dwuwarstwową, z hydrofobowego elastomeru silikonowego.

Przy wszystkich zaletach znanych izolatorów hybrydowych w stosunku do tradycyjnych izolatorów ceramicznych, takich jak większa odporność na zabrudzenia - ze względu na hydrofobowość silikonowych kloszy izolacyjnych, izolatory te posiadają jednak obniżony czas eksploatacji, wynikający, z rozwarstwiania się połączenia klejowego kloszy z rdzeniem, zwłaszcza na granicy obydwu łączonych elementów, w trakcie użytkowania izolatora, co stanowi ich zasadniczy mankament.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji hybrydowego izolatora wsporczego wysokiego napięcia, która eliminowałaby wskazane mankamenty izolatorów kompozytowych i dotychczas znanych konstrukcji izolatorów hybrydowych oraz sposób wykonania tego izolatora.

Elektroenergetyczny hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia według istoty wynalazku posiada rdzeń o kształcie zbliżonym do walca wykonany z tworzywa ceramicznego, z którym

PL 214 637 B1 bezpośrednio połączona jest trwale jednolita, wykonana z elastomeru silikonowego osłona z kloszami, których ilość, średnica i kształt uzależnione są od napięcia znamionowego sieci oraz długości minimalnej drogi upływu wymaganej dla danej strefy zabrudzeń. Rdzeń, na końcach wyposażony jest w metalowe okucia połączone z nim spoiwami cementowymi lub siarkowymi, a jego średnica w środkowej części jest o 2 - 5% mniejsza w stosunku do średnicy w okuciach. Osłona silikonowa zachodzi na okucia zabezpieczając spoiwo przed penetracją wilgoci.

Sposób wykonania elektroenergetycznego hybrydowego izolatora wsporczego wysokiego napięcia według istoty wynalazku polega na tym, że na obydwu końcach wykonanego wcześniej znanymi metodami rdzenia z tworzywa ceramicznego, mocuje się za pomocą spoiwa cementowego lub siarkowego metalowe okucia, a następnie odtłuszcza się i pokrywa środkiem gruntującym. Tak przygotowany rdzeń ogrzewa się wstępnie do temperatury 70 - 120°C, umieszcza w formie wtryskowej, do której, po jej zamknięciu, wtryskuje się elastomer silikonowy o temperaturze 90 - 140°C i pozostawia formę zamkniętą przez 15 - 40 min.

Tak wykonany izolator posiada dużą wytrzymałość mechaniczną oraz sztywność przy obciążeniach zginających, a jednocześnie dzięki trwałemu połączeniu osłony z rdzeniem oraz - częściowo, z powierzchnią zewnętrzną metalowych okuć, czas jego eksploatacji jest znacznie dłuższy niż w przypadku znanych wcześniej izolatorów.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym przekrój wzdłużny izolatora hybrydowego wsporczego na max napięcie robocze 123 kV.

Izolator hybrydowy wsporczy na max napięcie robocze 123 kV ma długość całkowitą 1220 mm i posiada rdzeń 1 wykonany z tworzywa ceramicznego C 130, o kształcie zbliżonym do walca o średnicy 108 mm w okuciach 3. Z rdzeniem 1, z jego obydwu stron, połączone są warstwą spoiwa cementowego 2 żeliwne, ocynkowane okucia 3. W środkowej części rdzeń 1 ma średnicę 103 mm. Z rdzeniem 1 i częściowo z okuciami 3 połączona jest bezpośrednio i trwale wykonana z gumy silikonowej LSR osłona 4 z kloszami 5. Izolator posiada 23 klosze 5, 5 przy czym dwa klosze 5 o większej, wynoszącej 280 mm średnicy, położone są w pobliżu okuć 3, a pomiędzy kloszami 5, na całej długości izolatora, usytuowane są naprzemiennie klosze 5 i klosze 5' o średnicy 238 mm. Izolator charakteryzuje się następującymi cechami: znamionowym napięciem udarowym piorunowym - 550 kV, znamionowym napięciem wytrzymywanym przemiennym 50 Hz w deszczu - 230 kV, znamionową drogą upływu - 3945 mm, znamionową wytrzymałością na zginanie - 4 kN, znamionową wytrzymałością na skręcanie - 3 kNm. Czas eksploatacji izolatora w warunkach klimatycznych Polski wynosi około 30 lat.

Izolator hybrydowy wsporczy na max napięcie robocze 123 kV wytwarza się w ten sposób, że na obydwu końcach wykonanego wcześniej znanymi metodami rdzenia 1 z tworzywa ceramicznego C 130, mocuje się za pomocą spoiwa cementowego metalowe okucia 3, a następnie odtłuszcza się i pokrywa środkiem gruntującym. Tak przygotowany rdzeń 1 ogrzewa się wstępnie do temperatury 110°C, umieszcza się w formie wtryskowej o odpowiednim kształcie gniazda formującego, do której, po jej zamknięciu, wtryskuje się elastomer silikonowy o temperaturze 130°C, a po 30 min formę otwiera się i wyjmuje się gotowy izolator.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektroenergetyczny hybrydowy izolator wsporczy wysokiego napięcia, posiadający wykonany z tworzywa ceramicznego rdzeń, metalowe okucia połączone z rdzeniem spoiwem cementowym lub siarkowym oraz silikonową osłonę z kloszami, znamienny tym, że posiada wykonany z tworzywa ceramicznego rdzeń (1) w kształcie zbliżonym do walca, przy czym średnica rdzenia (1) w części środkowej jest o 2 - 5% mniejsza niż średnica w okuciach (3),a z rdzeniem (1) bezpośrednio połączona jest trwale jednolita, wykonana z elastomeru silikonowego osłona (4) z kloszami (5, 51), których ilość, średnica i kształt uzależnione są od napięcia znamionowego sieci oraz długości minimalnej drogi upływu dla danej strefy zabrudzeń, a ponadto rdzeń (1), na swych końcach, wyposażony jest w połączone z tym rdzeniem (1) spoiwem ceramicznym lub siarkowym (2) metalowe okucia (3), na które, częściowo, zachodzi osłona (4).

PL 214 637 B1

2. Sposób wykonania elektroenergetycznego hybrydowego izolatora wsporczego wysokiego napięcia, znamienny tym, że na obydwu końcach wykonanego wcześniej, znanymi metodami rdzenia (1) z tworzywa ceramicznego, mocuje się za pomocą warstwy (2) spoiwa cementowego lub siarkowego metalowe okucia (3), następnie rdzeń (1) odtłuszcza się i pokrywa środkiem gruntującym, po czym rdzeń (1) ogrzewa się wstępnie do temperatury 70 - 120°C, umieszcza się w formie wtryskowej, do której, po jej zamknięciu, wtryskuje się elastomer silikonowy o temperaturze 90 - 140°C i pozostawia formę zamkniętą przez 15 - 40 min, po czym izolator wyjmuje się z formy.

Rysunek