RU2172034C1

RU2172034C1 - Pin-type support insulator

Info

Publication number: RU2172034C1
Application number: RU2000109377/09A
Authority: RU
Inventors: В.А. Терентьев; С.Н. Павлов; Ю.И. Медведев; С.В. Крылов
Original assignee: Российское акционерное общество энергетики и электрификации "Единая энергетическая система России"; Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский институт электроэнергетики"
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-08-10

Abstract

FIELD: high-voltage insulators for outdoor switchgear of substations. SUBSTANCE: insulator used to support current-carrying conductors or buses of high-voltage substations has porcelain insulating part made in the form of body of revolution with circular ribs and metal caps secured on ends of insulating part by means of cement stone. Newly introduced in device is at least one annular moisture-proofing packing placed on fastening joint of cap so that it partially covers cap and insulating-part surfaces. EFFECT: enhanced reliability and service life of insulator; improved safety for attending personnel. 6 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к опорным стержневым высоковольтным изоляторам с армированными по концам металлическими колпаками. The invention relates to the electric power industry, and more particularly to supporting rod high-voltage insulators with metal caps reinforced at the ends.

Известны изоляторы, содержащие изоляционную деталь, выполненную в виде тела вращения с кольцевыми ребрами, и металлические колпаки, закрепленные на концах изоляционной детали с помощью цементного камня [1]. Эти изоляторы используются на открытых распределительных устройствах высоковольтных подстанций в качестве изоляционных опор, к которым крепятся провода или токоведущие шины. Known insulators containing an insulating part made in the form of a body of revolution with annular ribs, and metal caps fixed to the ends of the insulating part using cement stone [1]. These insulators are used on outdoor switchgears of high-voltage substations as insulating supports to which wires or live busbars are attached.

На напряжение 220 кВ и выше шинная опора может быть выполнена в виде колонки из двух и более опорных стержневых изоляторов. Кроме того, стержневые фарфоровые изоляторы применяются в конструкциях электрических аппаратов - разъединителей в качестве главной изоляции. В настоящее время существует проблема старения стержневых опорных изоляторов. При длительной эксплуатации в объеме изоляционной детали фарфорового изолятора могут образовываться трещины. Вследствие этого происходит излом изолятора, преимущественно в сечении вблизи его нижнего металлического колпака. Нередко фарфоровый опорный изолятор ломается при выполнении операции с разъединителем, когда на изолятор действует горизонтальное изгибающее усилие. При этом возможно падение опорного изолятора колонки разъединителя с ножом и шиной на землю и даже поражение оператора, производящего включение разъединителя с ручным приводом, высоким напряжением. При этом известны случаи травм со смертельным исходом от падения на оператора тяжелого фарфорового изолятора. For voltage of 220 kV and higher, the busbar support can be made in the form of a column of two or more supporting rod insulators. In addition, porcelain rod insulators are used in the design of electrical apparatus - disconnectors as the main insulation. Currently, there is a problem of aging of rod support insulators. During prolonged use, cracks may form in the volume of the insulating part of the porcelain insulator. As a result of this, the insulator breaks, mainly in the section near its lower metal cap. Often, a porcelain support insulator breaks down when performing an operation with a disconnector, when a horizontal bending force acts on the insulator. At the same time, the supporting insulator of the disconnector column with the knife and the busbar may fall to the ground and even defeat the operator, which activates the disconnector with a manual drive, high voltage. In this case, fatal injuries from falling on the operator of a heavy porcelain insulator are known.

Старение фарфоровой изоляционной детали изолятора нередко происходит из-за того, что в фарфоре содержится микроскопическая пористость. Поры в фарфоре могут оказаться открытыми со стороны торца, находящегося в цементной заделке. Этот торец имеет поверхность, обработанную алмазным инструментом при обрезке части изолятора перед армированием на нем металлического колпака. В межсезонные периоды (весна, осень) во время чередования дождей с ночными заморозками вода через цементный камень в зазоре между фарфоровой изоляционной деталью и металлическим колпаком проникает в открытые поры на торце изоляционной детали. При замерзании влаги микропоры перерастают в микротрещины, а в дальнейшем и в трещины, которые приводят к разрушению изолятора под нагрузкой. Насыщение цемента влагой в период дождей может происходить и из воздуха при большой влажности атмосферы (близкой к 100%). При этом процессы развития микропор в микротрещины может происходить и у верхнего колпака изолятора. Это приводит к тому, что на части опорных стержневых изоляторов происходят аварии в эксплуатации с изломом у верхнего металлического колпака. Aging of the porcelain insulating part of the insulator is often due to the fact that porcelain contains microscopic porosity. Pores in porcelain can be open from the side located in the cement seal. This end face has a surface treated with a diamond tool when cutting a part of the insulator before reinforcing a metal cap on it. In the off-season periods (spring, autumn), during the alternation of rains with night frosts, water through a cement stone in the gap between the porcelain insulating part and the metal cap penetrates into the open pores at the end of the insulating part. When moisture freezes, micropores grow into microcracks, and later on into cracks, which lead to the destruction of the insulator under load. Saturation of cement with moisture during the rainy season can also occur from air at high atmospheric humidity (close to 100%). In this case, the development of micropores in microcracks can occur at the upper cap of the insulator. This leads to the fact that on the part of the supporting rod insulators there are accidents in operation with a break at the upper metal cap.

Данное изобретение решает задачу повышения надежности опорного стержневого изолятора в условиях эксплуатации, повышения его срока службы и обеспечения безопасности персонала на электрических подстанциях. This invention solves the problem of improving the reliability of the support rod insulator in operating conditions, increasing its service life and ensuring the safety of personnel in electrical substations.

Предметом изобретения является стержневой опорный изолятор, содержащий изоляционную деталь, выполненную в виде тела вращения с кольцевыми ребрами, и металлические колпаки, закрепленные на концах изоляционной детали с помощью цементного камня, отличающийся согласно изобретению тем, что введено, по меньшей мере, одно кольцевое влагозащитное уплотнение из изоляционного материала, наложенное на место крепления колпака, на часть его поверхности и часть поверхности изоляционной детали. The subject of the invention is a rod support insulator comprising an insulating part made in the form of a body of revolution with annular ribs and metal caps fixed to the ends of the insulating part using cement stone, characterized in that at least one annular moisture-proof seal is introduced of insulating material superimposed on the cap mounting location, on part of its surface and part of the surface of the insulating part.

Это позволяет повысить надежность, срок службы изолятора и безопасность обслуживающего персонала. This improves the reliability, life of the insulator and the safety of staff.

Изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что уплотнение охватывает ближайшее к колпаку кольцевое ребро изоляционной детали. The invention has a development which consists in the fact that the seal covers the annular edge of the insulating part closest to the cap.

Это позволяет повысить механическую прочность крепления колпака к изоляционной детали. This allows you to increase the mechanical strength of fastening the cap to the insulating part.

Изобретение имеет следующее развитие, которое состоит в том, что ближайшее к колпаку кольцевое ребро изоляционной детали имеет меньший диаметр, чем остальные ребра. The invention has the following development, which consists in the fact that the annular rib of the insulating part closest to the cap has a smaller diameter than the other ribs.

Это позволяет снизить стоимость изоляционного уплотнения. This reduces the cost of the insulation seal.

Изобретение имеет другое развитие, которое состоит в том, что колпак выполнен с наружным кольцевым выступом, а уплотнение охватывает этот выступ, а также еще одно развитие, которое состоит в том, что колпак, на часть поверхности которого наложено уплотнение, выполнен с фланцем, а уплотнение охватывает часть поверхности фланца. The invention has another development, which consists in the fact that the cap is made with an outer annular protrusion, and the seal covers this protrusion, as well as another development, which consists in the fact that the cap, on which part of the surface the seal is applied, is made with a flange, and the seal covers part of the surface of the flange.

Это позволяет дополнительно повысить механическую прочность крепления колпака к изоляционной детали. This allows you to further increase the mechanical strength of the cap fastening to the insulating part.

Изобретение имеет еще одно развитие, которое состоит в том, что уплотнение выполнено из термоусадочного материала. The invention has another development, which consists in the fact that the seal is made of heat-shrinkable material.

Это позволяет повысить плотность прилегания уплотнения и механическую прочность изолятора. This allows you to increase the tightness of the seal and the mechanical strength of the insulator.

Существо предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1-7. The essence of the invention is illustrated in FIG. 1-7.

На фиг. 1 показаны конструкции стержневых опорных фарфоровых изоляторов: а - на напряжение 110-150 кВ в виде одного элемента; б - составной изолятор на напряжение 220 кВ из двух изоляционных элементов. In FIG. 1 shows the designs of rod support porcelain insulators: a - for a voltage of 110-150 kV in the form of one element; b - a composite insulator for voltage of 220 kV from two insulating elements.

На фиг. 2 показана конструкция стержневого опорного изолятора с кольцевым изоляционным уплотнением, наложенным на место крепления (стыка) фарфоровой изоляционной детали с нижним металлическим колпаком, снабженным фланцем. Изоляционное уплотнение прилегает к цилиндрическим поверхностям на конце фарфоровой изоляционной детали и металлического колпака и закрывает кольцевую поверхность цементного камня от проникновения влаги. In FIG. 2 shows the structure of a rod support insulator with an annular insulating seal superimposed on the fastening (joint) of the porcelain insulating part with a lower metal cap equipped with a flange. The insulating seal adheres to the cylindrical surfaces at the end of the porcelain insulating part and the metal cap and closes the annular surface of the cement stone from moisture.

На фиг. 3 показана конструкция стержневого опорного изолятора с кольцевым изоляционным уплотнением стыка фарфоровой детали изолятора с нижним металлическим колпаком. Верхним краем кольцевое уплотнение охватывает нижнее ребро фарфоровой изоляционной детали. In FIG. 3 shows the design of a rod support insulator with an annular insulating seal at the junction of the porcelain part of the insulator with the lower metal cap. The upper edge of the O-ring covers the lower edge of the porcelain insulating part.

На фиг. 4 показана конструкция стержневого опорного изолятора с кольцевым изоляционным уплотнением стыка фарфоровой детали изолятора с нижним металлическим колпаком. Для повышения механической прочности стыка на нижнем конце изолятора выполнено ребро уменьшенного диаметра, а на верхней кромке колпака выполнен дополнительно кольцевой выступ. In FIG. Figure 4 shows the design of a rod support insulator with an annular insulating seal at the junction of the porcelain part of the insulator with the lower metal cap. To increase the mechanical strength of the joint, a rib of reduced diameter is made at the lower end of the insulator, and an additional annular protrusion is made on the upper edge of the cap.

На фиг. 5 показана конструкция стержневого опорного изолятора с кольцевым изоляционным уплотнением стыка изоляционной детали изолятора с металлическим колпаком. Нижний край изоляционного уплотнения, прилегающий к наружной поверхности колпака с фланцем, охватывает и часть поверхности фланца. In FIG. 5 shows the structure of a rod support insulator with an annular insulating seal at the junction of the insulator part of the insulator with a metal cap. The lower edge of the insulating seal adjacent to the outer surface of the cap with the flange also covers part of the surface of the flange.

На фиг. 6 показаны операции по монтажу кольцевого изоляционного уплотнения из термоусадочного материала с помощью газовой горелки на стыках изоляционной детали с верхним и нижним металлическими колпаками. In FIG. Figure 6 shows the installation of an annular insulating seal made of heat-shrinkable material using a gas burner at the joints of the insulating part with the upper and lower metal caps.

На фиг. 7 показаны операции по монтажу кольцевого изоляционного уплотнения из термоусадочного материала с помощью газовой горелки на стыках метаболических колпаков с изоляционными деталями составного изолятора. In FIG. Figure 7 shows the installation operations of an annular insulating seal made of heat-shrinkable material using a gas burner at the joints of metabolic caps with insulating parts of a composite insulator.

Стержневой опорный изолятор (фиг. 1-5) содержит изоляционную деталь 1 из фарфора, выполненную в форме тела вращения с кольцевыми ребрами 2, предназначенными для увеличения длины пути утечки тока по поверхности фарфора, верхний 3 и нижний 4 металлические колпаки, цементный камень 5 и 6 в зазорах между каждым из концов изоляционной фарфоровой детали 1 изолятора и металлическими колпаками 3 и 4. С целью повышения надежности изолятора в эксплуатации и предотвращения падения изолятора в случае его излома, на место крепления колпака 4 наложено влагозащитное уплотнение 7 из изоляционного материала. Уплотнение 7 охватывает одним краем часть поверхности изоляционной детали 1, а другим краем часть поверхности колпака 4. The rod support insulator (Fig. 1-5) contains an insulating part 1 made of porcelain, made in the form of a body of revolution with annular ribs 2, designed to increase the length of the leakage path of the current along the surface of the porcelain, the upper 3 and lower 4 metal caps, cement stone 5 and 6 in the gaps between each end of the insulating porcelain part 1 of the insulator and metal caps 3 and 4. In order to increase the reliability of the insulator in operation and to prevent the insulator from falling if it breaks, moisture has been applied to the mount of the cap 4 shield seal 7 made of insulating material. The seal 7 covers at one edge part of the surface of the insulating part 1, and at the other edge covers part of the surface of the cap 4.

Для повышения механической прочности крепления колпака 4 к изоляционной детали 1 стержневой опорный изолятор может быть выполнен так (фиг. 3), что кольцевое изоляционное уплотнение 7 охватывает поверхность ближайшего к колпаку 4 ребра изоляционной детали 1. To increase the mechanical strength of fastening of the cap 4 to the insulating part 1, the rod support insulator can be made so (Fig. 3) that the annular insulating seal 7 covers the surface of the edges of the insulating part 1 closest to the cap 4.

Для снижения стоимости изоляционного уплотнения 7 стержневого опорного изолятора ближайшее к металлическому колпаку ребро 8 на изоляционной детали может иметь меньший диаметр по сравнению с остальными ребрами (фиг. 4). To reduce the cost of the insulating seal 7 of the rod support insulator, the fin 8 closest to the metal cap on the insulating part may have a smaller diameter compared to the rest of the ribs (Fig. 4).

Для повышения механической прочности соединения изоляционного уплотнения 7 с металлическим колпаком 4 последний выполнен с наружным кольцевым выступом (фиг. 4). To increase the mechanical strength of the connection of the insulating seal 7 with a metal cap 4, the latter is made with an outer annular protrusion (Fig. 4).

Для повышения прочности крепления изоляционного уплотнения 7 к металлическому колпаку 4 с фланцем 10 оно может быть выполнено так (фиг. 5), что охватывает и часть поверхности фланца 10. To increase the strength of fastening of the insulating seal 7 to the metal cap 4 with the flange 10, it can be made so (Fig. 5) that covers a part of the surface of the flange 10.

Установка изоляционных уплотнений 7 на стыках металлических колпаков 3 и 4 с фарфоровой изоляционной деталью изолятора 1 производится на полностью собранном изоляторе с закрепленными на нем металлическими колпаками после затвердевания цементного камня 5 и 6. Подготовка к монтажу поверхностей фарфорового тела изолятора и колпаков производится путем протирания их тряпкой или ветошью от пыли и грязи. После этого производится подсушка поверхностей с помощью газовой горелки с нагревом до температуры 40-60^oC.Installation of insulating seals 7 at the joints of metal caps 3 and 4 with the porcelain insulating part of insulator 1 is carried out on a fully assembled insulator with metal caps fixed to it after the cement stone 5 and 6 have hardened. Preparation for installation of the surfaces of the porcelain body of the insulator and caps is done by wiping them with a rag or rags from dust and dirt. After that, the surfaces are dried using a gas burner with heating to a temperature of 40-60 ^o C.

Монтаж изоляционного уплотнения на стыке изоляционной детали 1 с металлическим колпаком 3 или 4 выполняется в следующей последовательности (см. фиг 6 и 7). The installation of the insulation seal at the junction of the insulation part 1 with a metal cap 3 or 4 is carried out in the following sequence (see Fig. 6 and 7).

На конец изолятора с колпаком в вертикальном положении надвигается изоляционная трубка 11 из термоусадочного материала. С помощью газовой горелки 12 нагревается часть термоусадочной трубки таким образом, чтобы она, уменьшаясь в диаметре, охватила кольцевую впадину между металлическим колпаком и ближайшим к нему ребром изоляционной детали 1. При этом оператор перемещает газовую горелку по окружности изолятора, создавая кольцевую зону нагрева трубки. После охвата "шейкой", образовавшейся на части трубки всей кольцевой впадины оператор перемещает зону нагрева ближе к другой нижней кромке термоусадочной трубки 11, совершая при этом кольцевые движения газовой горелкой вокруг изолятора. At the end of the insulator with the cap in an upright position, an insulating tube 11 of heat-shrinkable material is slid. Using a gas burner 12, a part of the heat shrink tube is heated so that it decreases in diameter and encompasses the annular cavity between the metal cap and the edge of the insulating part 1 nearest to it. In this case, the operator moves the gas burner around the insulator circumference, creating an annular tube heating zone. After covering the "neck" formed on the part of the tube of the entire annular cavity, the operator moves the heating zone closer to the other lower edge of the heat-shrink tube 11, while making circular motions with a gas burner around the insulator.

Для установки изоляционного уплотнения на изоляторе электрического аппарата без его разборки изоляционное уплотнение может быть выполнено из термоусадочного полотна, которое оборачивается вокруг изолятора. Для этого из полотна вырезается по выкройке полоса материала и сворачивается в трубку нужного диаметра с краями "внахлест" Края трубки предварительно прогреваются горелкой, а на стыке ее краев накладываются полосы клейкой термоусадочной ленты, которые разогреваются газовой горелкой, прижимаются к краям шва трубки и с помощью горелки приклеиваются к трубе, образуя "замок" на ее вертикальном шве. To install an insulating seal on the insulator of an electrical apparatus without disassembling, the insulating seal can be made of heat-shrink cloth that is wrapped around the insulator. To do this, a strip of material is cut out from the fabric and cut into a tube of the desired diameter with overlapping edges. The edges of the tube are preheated by the burner and strips of adhesive heat-shrink tape are applied at the junction of its edges, which are heated by a gas burner, pressed to the edges of the tube seam and, using burners stick to the pipe, forming a “lock” on its vertical seam.

Дальнейший монтаж образовавшейся термоусадочной трубки на стыке металлического колпака с телом изолятора производится в указанной выше последовательности до полного прилегания уплотнения к поверхностям соединяемых деталей. Further installation of the resulting heat-shrink tube at the junction of the metal cap with the body of the insulator is carried out in the above sequence until the seal completely adheres to the surfaces of the parts being joined.

Как показано на фиг 7, кольцевое изоляционное уплотнение 7 может быть установлено на составном изоляторе из двух стержневых опорных изоляторов в месте их соединения и может быть выполнено единым для стыков изоляционных деталей изоляторов с нижним колпаком для верхнего изолятора и верхним колпаком для нижнего изолятора. При этом уплотнение может охватывать болты и гайки, соединяющие фланцы изоляторов колонки. As shown in FIG. 7, the annular insulating seal 7 can be mounted on a composite insulator of two rod support insulators at the junction and can be made uniform for the joints of the insulating parts of the insulators with a lower cap for the upper insulator and an upper cap for the lower insulator. In this case, the seal may cover bolts and nuts connecting the flanges of the column insulators.

Источники информации
1. Справочник по фарфоровым изоляторам и изоляционным частям. -М.: Энергия, 1966, с. 56, фиг. 110.Sources of information
1. Handbook of porcelain insulators and insulating parts. -M.: Energy, 1966, p. 56, FIG. 110.

Claims

1. A rod support insulator comprising an insulating piece of porcelain made in the form of a body of revolution with annular ribs, and metal caps fixed to the ends of the insulating part using cement stone, characterized in that at least one annular moisture protection seal is inserted from insulating material superimposed on the cap mounting location on a part of its surface and a part of the surface of the insulating part.

2. The rod support insulator according to claim 1, characterized in that the seal covers the annular edge of the insulating part closest to the cap.

3. The rod support insulator according to claim 1 or 2, characterized in that the annular rib of the insulating part closest to the cap has a smaller diameter than the rest of the ribs.

4. The rod support insulator according to claim 1, characterized in that the cap is made with an outer annular protrusion, and the seal covers this protrusion.

5. The rod support insulator according to claim 1, characterized in that the cap, on the part of which the seal is applied, is made with a flange, and the seal covers part of the surface of the flange.

6. The rod support insulator according to claim 1, characterized in that the seal is made of heat-shrinkable material.