RU224427U1 - Линейный подвесной изолятор для воздушных линий постоянного тока - Google Patents

Линейный подвесной изолятор для воздушных линий постоянного тока Download PDF

Info

Publication number
RU224427U1
RU224427U1 RU2023129967U RU2023129967U RU224427U1 RU 224427 U1 RU224427 U1 RU 224427U1 RU 2023129967 U RU2023129967 U RU 2023129967U RU 2023129967 U RU2023129967 U RU 2023129967U RU 224427 U1 RU224427 U1 RU 224427U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulator
insulating part
cap
insulating
tempered glass
Prior art date
Application number
RU2023129967U
Other languages
English (en)
Inventor
Олег Николаевич Ефимов
Андрей Борисович Михайлов
Ярослав Александрович Дмитриев
Original Assignee
Акционерное общество "Южноуральский арматурно-изоляторный завод"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Южноуральский арматурно-изоляторный завод" filed Critical Акционерное общество "Южноуральский арматурно-изоляторный завод"
Application granted granted Critical
Publication of RU224427U1 publication Critical patent/RU224427U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к высоковольтным изоляторам наружной установки для воздушных линий электропередач постоянного тока. Технической проблемой является способность изолятора противостоять однонаправленному движению электронов в линиях постоянного тока. Техническим результатом является повышение механической прочности изолятора. Технический результат достигается за счет того, что в линейном подвесном изоляторе для воздушных линий постоянного тока, содержащем изоляционную деталь из закаленного стекла, соединенную в верхней части с металлической шапкой, закрепленной на изоляционной детали при помощи связующего состава, металлический стержень, закрепленный с нижней стороны изоляционной детали при помощи связующего состава и содержащий цинковую втулку, охватывающую стержень и контактирующую со связующим, согласно полезной модели, вдоль нижней поверхности шапки изолятора установлен цинковый воротник, изоляционная деталь выполнена из закаленного стекла, содержащего в составе массовую долю оксида калия в количестве (8,6±0,3)%. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к высоковольтным изоляторам наружной установки для воздушных линий электропередач постоянного тока.
На воздушных линиях электропередачи постоянного тока применяют гирлянды, состоящие из последовательно соединенных изоляторов. Количество изоляторов в гирлянде определяется номинальным напряжением линии и условиями эксплуатации.
Следует отметить, что согласно открытых данных и мировой практике, в линиях связанных с постоянным током необходимы особые изолирующие материалы и конструкция, поскольку для удовлетворительной эксплуатации изоляторов нужны особые свойства.
Известен изолятор для линий постоянного тока по патенту US 4559414, содержащий изоляционную деталь (1), стержень (2), вставленный в изоляционную деталь (1) и закрепленный в ней с помощью цементной связки (3). Изоляционная деталь (1) накрыта шапкой изолятора (4). Вокруг стержня (2) установлен расходуемый анод (5), верхняя часть которого заглублена в цементную связку (3). Верхняя часть стержня (2) вместе с расходуемым анодом (5), заглубленная в цементную связку (3) покрыта электроизолирующей пленкой (6) из синтетической смолы.
Известен подвесной изолятор по патенту RU 2262147, содержащий изолирующую юбку (1) из закаленного стекла или фарфора, имеющую нижнюю сторону, на которой при помощи связующего (4) на основе цемента закреплен штырь (3), разрушаемое металлическое кольцо (5), контактирующее со связующим и окружающее штырь, и кольцевую вставку (7) из электропроводного материала, расположенную между изолирующей юбкой (1) и разрушаемым кольцом (5) для обеспечения уплотнения, препятствующего прохождению токов утечки через связующее. Вставка также служит для исключения коррозии штыря и риска разрыва изолятора. Электропроводная вставка и разрушаемое кольцо (5) образуют кольцевую область контакта высотой от 5 до 10 мм. Связующее перекрывает часть разрушаемого кольца. Материал вставки является гибким материалом.
Существуют несколько основных проблем при передаче напряжения на воздушных линиях постоянного тока, требующие решения.
Во-первых, наличие натрия в изоляционных стеклянных деталях, не связанного со структурной атомной основой. Он может перемещаться под действием однонаправленного электрического поля на воздушных линиях постоянного тока, что приводит к ионной проводимости и дальнейшим ухудшением изоляционных свойств стеклянной детали. Ионная миграция при однонаправленном движении тока может привести к разрушению изоляционной стеклодетали.
Во-вторых, при повышенной влажности в загрязненных условиях, вследствие однонаправленного движения электронов вода может проникать между стыками стеклодетали и шапки, стержня и цементно-песчаной связки, создавая путь для прохождения токов утечки. Под действием токов утечки стержень и шапка подвергается электрохимической и электромеханической коррозии. Местом коррозии шапки является нижняя часть шапки - «юбка». Местом коррозии стержня является кольцевая область пересечения его защитного цинкового покрытия и связующей цементно-песчаной связки. Коррозия шапки вызывает разрушение юбки шапки и снижение механической прочности, на юбке шапки образуется оксид железа, шапка истощается, что в дальнейшем может привести к обрушению изолятора. Коррозия стержня снижает его механическую прочность, на стержне образуется оксид железа, стержень истощается становиться тоньше, появляется внутреннее напряжение, действующее на стеклодеталь, что может в дальнейшем привести к разрушению и обрыву изолятора.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является способность изолятора противостоять однонаправленному движению электронов в линиях постоянного тока.
Техническим результатом является повышение механической прочности изолятора.
Технический результат достигается за счет того, что в линейном подвесном изоляторе для воздушных линий постоянного тока, содержащем изоляционную деталь из закаленного стекла, соединенную в верхней части с металлической шапкой, закрепленной на изоляционной детали при помощи связующего состава, металлический стержень, закрепленный с нижней стороны изоляционной детали при помощи связующего состава, и содержащий цинковую втулку, охватывающую стержень и контактирующую со связующим, согласно полезной модели, вдоль нижней поверхности шапки изолятора установлен цинковый воротник, изоляционная деталь выполнена из закаленного стекла, содержащего в составе массовую долю оксида калия в количестве (8,6±0,3)%.
Выполнение цинковой втулки на стержне и цинкового воротника вдоль нижней части шапки изолятора способствует тому, что указанные цинковые элементы играют роль жертвенных электродов, способствуют повышению способности металлических элементов изолятора противостоять электрохимической коррозии вследствие однонаправленного движения тока и предотвращают ухудшение состояния металлических частей – стержня и шапки, что способствует повышению механической прочности изолятора.
Выполнение стеклянной изоляционной детали с содержанием оксида калия в количестве 8,6 ±0,3 %, способствует подавлению ионной проводимости. Поскольку ионы оксида калия являются более крупными в сравнении с ионами оксида натрия, электрическое сопротивление закаленного стекла такого состава повышается, в результате чего изоляционная деталь такого состава способна выдерживать ионную миграцию и тепловой разгон.
Стекло обычного состава, применяемое для изоляционных деталей переменного тока, тоже содержит и калий в форме оксида калия, и натрий в форме оксида натрия, однако количество оксида натрия превышает количество оксида калия.
В процессе лабораторных испытаний стеклянных изоляционных деталей переменного тока следующего состава, мас.%:
SiO2 - 72,4±0,3
Al2O3 - 2,4±0,2
Fe2O3 - не более 0,1
CaO - 7,5±0,2
MgO - 3,5±0,2
K2O - 3,9±0,2
Na2O - 9,9±0,3
SO3 - не более 0,3,
было установлено, что указанные детали имели сопротивление в среднем 2,4⋅1010 Ом при 90°С и 0,17⋅1010 Ом при 120°С.
Стеклянные изоляционные детали, изготовленные из стекла другого состава, включающего следующие компоненты:
SiO2 - 68,4±0,3
Al2O3 - 2,5±0,2
Fe2O3 - не более 0,1
CaO - 7,5±0,2
MgO - 3,8±0,2
K2O - 8,6±0,3
Na2O - 7,8±0,3
SO3 - не более 0,3
BaO - 1,40…2,0
показали по результатам испытаний увеличенное сопротивление, которое составило 4,62-6.131⋅1010 Ом при 90°С и 0,434-0,59⋅1010 Ом при 120 градусах.
Измерение сопротивления изоляционных деталей проводилось в специальной камере при температуре 90°С и 120°С. К изоляторам подключался проводящий электрод и подавалось напряжение, а шапка изолятора заземлялась через измеритель тока.
Измерение массовой доли химических элементов в процентном соотношении в различных образцах стекол проводилось методом «мокрой химии» в химической лаборатории.
Проведенные испытания показали существенное увеличение сопротивления изоляционных деталей, изготовленных из стекла, в котором содержание оксида калия превышало содержание оксида натрия и составляло (8,6±0,3)%.
Таким образом, применение материала с увеличенной массовой долей оксида калия повышает способность изолятора противостоять разрушающим воздействиям однонаправленного движения тока, что в свою очередь ведет к повышению механической и электрической прочности изолятора.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, где представлен пример конкретного выполнения линейного подвесного изолятора на 160 кН для воздушных линий постоянного тока.
Линейный подвесной изолятор состоит из изоляционной детали 1 из закаленного стекла тарельчатой формы с кольцевыми ребрами на внутренней поверхности с металлической шапкой 2 из высокопрочного чугуна и стержня 3, замка 4, прокладки 5, установленной между изоляционной деталью 1 и шапкой 2, цементно-песчаной связки 6, цинкового воротника 7 и цинковой втулки 8.
Металлический стержень 3 изолятора и металлическая шапка 2 другого изолятора соединяются друг с другом с образованием гирлянды изоляторов.
Металлический стержень 3 закреплен с нижней стороны изоляционной детали 1 при помощи связующего 6. Цинковая втулка 8, охватывающая стержень 3, контактирует со связующим 6.
Вдоль нижней части металлической шапки 2 изолятора установлен цинковый воротник 7, расположенный в области контакта шапки 2 с «юбкой» изолятора. Изоляционная деталь 1 выполнена из закаленного стекла, содержащего в составе оксид калия.
Пример реализации полезной модели.
На Южноуральском арматурно-изоляторном заводе (АО «ЮАИЗ») разработаны изоляторы для линий постоянного тока ПСВ 160Г, ПСВ 210А, ПСВ300Г с увеличенным вылетом ребер на нижней поверхности и увеличенной длиной пути утечки. В конструкцию введены: стеклянная изоляционная деталь специального химического состава для постоянного тока с увеличенными ребрами на нижней поверхности, цинковая втулка на стержне изолятора и цинковый воротник на шапке.
Результаты проведенных испытаний изоляторов подтверждают способность предлагаемой конструкции изолятора выдерживать испытания в элегазе, выдерживать испытания в условиях искусственного загрязнения, противостоять последствиям ионной миграции и электрохимической коррозии, показывает их стойкость к тепловому разгону согласно МЭК 61325:1995. В результате вероятность отказа изоляторов вследствие однонаправленного движения тока снижается.
Предлагаемые стеклянные изоляторы со стеклодеталью постоянного тока специального химического состава содержащей в своем составе следующую массовую долю элементов SiO2 - 68,4 ±0,3%; Al2O3 - 2,5±0,2%; Fe2O3 - не более 0,1%; CaO - 7,5±0,2%; MgO - 3,8±0,2%; K2O - 8,6±0,3%; Na2O - 7,8±0,3%; SO3 - не более 0,3%; BaO - 1,40…2,0 % были испытаны в зарубежных независимых лабораториях XIHARI (Китай), STRI (Швеция). Изоляторы были подвержены специальным испытаниям на пробой в элегазе, миграцию ионов и тепловой разгон.
Испытания изоляторов постоянного тока на пробой в элегазе проводились в специальной камере наполненной элегазом (SF6), путем приложения испытательного напряжения постоянного тока в течение 20 минут. В результате испытаний, изоляторы выдержали приложенное испытательное напряжение в диапазоне 225-255 кВ в течение 20 минут без поверхностного разряда. В сравнении с изоляторами переменного тока, для которых требование к напряжению пробоя в изоляционной среде не менее 130 кВ, изоляторы постоянного тока показывают более высокие значения.
Испытание на миграцию ионов проводилось в специальной камере. На 10 изоляторах был прикреплен проводящий электрод, и сначала было замерено сопротивление изоляционной детали, которое составило 4,62-6,131⋅1010 Ом при 90°С, 0,434-0,59⋅1010 Ом при 120 градусах и 0,037-0,064⋅1010 Ом при 150°С и рассчитана ожидаемая нагрузка.
Затем каждый изолятор был подключен параллельно к источнику постоянного тока, а шапка заземлялась через приспособление замеряющее ток. В камере была установлена температура в диапазоне 90-130°С, подавалось испытательное напряжение в диапазоне 65000-75000 В и проводилось испытание на миграцию ионов. Изоляторы испытывались до тех пор, пока ожидаемая нагрузка не достигала рассчитанной. После этого каждый изолятор испытывался выдерживаемым напряжением постоянного тока в сухих условиях при двух полярностях равным 150-160 кВ в течение одной минуты. Изоляторы прошли испытания ионной миграции без разрушений изоляционной части. Изоляторы выдержали последующее испытание выдерживаемым напряжением постоянного тока при обеих полярностях в течение одной минуты без разрушения.
Испытание изоляторов на тепловой разгон проводилось в специальной камере. Изоляторы были предварительно нагреты до температуры 80°С в течение 8 часов, затем на изоляторы подавалось испытательное напряжение постоянного тока в диапазоне 110-125 кВ и выдерживалось в течение 8 часов. После этого напряжение и нагрев выключались, и изоляторы выдерживались в камере 30 минут. После периода ожидания изоляторы были испытаны испытательным выдерживаемым напряжением постоянного тока равным 150-160 кВ в течение 1 минуты.
Проведенные испытания подтвердили повышение механической и электрической прочности изолятора.

Claims (2)

  1. Линейный подвесной изолятор для воздушных линий постоянного тока, содержащий изоляционную деталь из закаленного стекла, соединенную в верхней части с металлической шапкой, закрепленной на изоляционной детали при помощи связующего состава, металлический стержень, закрепленный с нижней стороны изоляционной детали при помощи связующего состава и содержащий цинковую втулку, охватывающую стержень и контактирующую со связующим, отличающийся тем, что вдоль нижней поверхности шапки изолятора установлен цинковый воротник, изоляционная деталь выполнена из закаленного стекла, в котором содержание оксида калия превышает содержание оксида натрия и составляет (8,6±0,3)%, причем закаленное стекло составляют следующие компоненты, мас.%:
  2. SiO2 68,4 ±0,3 Al2O3 2,5±0,2 Fe2O3 не более 0,1 CaO 7,5±0,2 MgO 3,8±0,2 K2O 8,6±0,3 Na2O 7,8±0,3 SO3 не более 0,3 BaO 1,40…2,0
RU2023129967U 2023-11-19 Линейный подвесной изолятор для воздушных линий постоянного тока RU224427U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU224427U1 true RU224427U1 (ru) 2024-03-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559414A (en) * 1983-08-26 1985-12-17 Ngk Insulators, Ltd. Electrolytic corrosion resistant insulator
RU2262147C1 (ru) * 2003-04-23 2005-10-10 Сэдивер Сосьете Эропеен Д`Изолатер Ан Вер Э Композит Подвесной изолятор с уплотнительной вставкой
CN202110896U (zh) * 2010-12-28 2012-01-11 河南博特电气有限公司 一种新型复合悬式绝缘子
CN205177516U (zh) * 2015-10-23 2016-04-20 南京电气(集团)有限责任公司 一种悬垂绝缘子用放电电极装置
RU2654076C1 (ru) * 2017-02-10 2018-05-16 Тоо Еу Гиг Электроизоляционная конструкция с гидрофобным покрытием

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559414A (en) * 1983-08-26 1985-12-17 Ngk Insulators, Ltd. Electrolytic corrosion resistant insulator
RU2262147C1 (ru) * 2003-04-23 2005-10-10 Сэдивер Сосьете Эропеен Д`Изолатер Ан Вер Э Композит Подвесной изолятор с уплотнительной вставкой
CN202110896U (zh) * 2010-12-28 2012-01-11 河南博特电气有限公司 一种新型复合悬式绝缘子
CN205177516U (zh) * 2015-10-23 2016-04-20 南京电气(集团)有限责任公司 一种悬垂绝缘子用放电电极装置
RU2654076C1 (ru) * 2017-02-10 2018-05-16 Тоо Еу Гиг Электроизоляционная конструкция с гидрофобным покрытием

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Du et al. Effects of ambient temperature on surface charge and flashover of heat-shrinkable polymer under polarity reversal voltage
Cherney et al. DC inclined-plane tracking and erosion test of insulating materials
Cherney et al. Non-ceramic insulators for contaminated environments
RU224427U1 (ru) Линейный подвесной изолятор для воздушных линий постоянного тока
US4571660A (en) Lightning arrester insulator
TW202125537A (zh) 陶瓷絕緣層導線的製造方法
US3812284A (en) Electrical insulator having additional protective insulating portion
Xidong et al. Artificial pollution test and pollution performance of composite insulators
Luo et al. Influence of pin corrosion on mechanical characteristic of UHVDC disc suspension insulators and solutions
US4443659A (en) Glaze to pin connection for an electrical insulator with embedded metal fitting
Mailfert et al. Electrical reliability of DC line insulators
Naito et al. Test methods and results for recent outdoor insulation in Japan
Matsui et al. State of the art of semiconducting glazed insulators for transmission lines in heavily contaminated area
Qiu et al. Study on glaze electrical erosion characteristics of porcelain post insulator by using inclined plane and graphite-layer-based method
George et al. Design and selection criteria for HVDC overhead transmission lines insulators
Kumar et al. Investigation of Pollution Severity and Dry Band Characteristics on 11kV Composite Insulator
GB2157094A (en) Improved glaze to pin connection for a high voltage insulator with embedded metal fitting
US4514591A (en) Glaze to pin connection for a high voltage direct current insulator with embedded metal fitting
US2879185A (en) Ceramic coating for magnet wire
Danikas Polymer outdoor insulators
Zhidong et al. Flashover mechanism of RTV coated insulators
RU139774U1 (ru) Линейно-подвесной длинностержневой фарфоровый изолятор
Ilhan et al. Electrical Performance of HTV Silicone Rubber under Different Fillers and Filler Loadings
Cheng et al. Surface flashover of water repellant insulators under moist conditions
Sindhu et al. Tracking and erosion performance of alumina trihydrate/aluminium nitride filled micro and nano silicone rubber composites