Диэлектрики, используемые во внешней изоляции

Диэлектрики, из которых изготавливаются изоляторы, должны отвечать следующим требованиям.

1. Они должны иметь высокую механическую прочность, поскольку изоляторы, являясь элементом конструкции, несут значительную нагрузку. Изоляторы ЛЭП несут нагрузку от тяжения проводов, исчисляемую тоннами, а иногда и десятками тонн. Опорные изоляторы, на которых крепятся шины РУ, выдерживают громадные нагрузки от электродинамических сил, возникающих между шинами при коротких замыканиях.

2. Диэлектрики должны иметь высокую электрическую прочность, позволяющую создавать экономичные и надежные конструкции изоляторов. Нарушение электрической прочности изолятора может происходить или при пробое твердого диэлектрика, из которого он изготовлен, или в результате развития разряда в воздухе вдоль внешней поверхности изолятора. Разряд по поверхности при условии быстрого отключения напряжения не причиняет изолятору повреждений, а пробой твердого диэлектрика означает выход изолятора из строя. Поэтому пробивное напряжение твердого диэлектрика в изоляторе в 1,5 раза выше, чем напряжение перекрытия по поверхности, которым и определяется электрическая прочность изолятора.

3. Диэлектрики должны быть негигроскопичны и не должны изменять своих свойств под действием различных метеорологических факторов.

4. Так как при дожде и увлажненных загрязнениях на поверхностях изоляторов длительное время могут существовать частичные электрические дуги, диэлектрики должны обладать высокой трекингостойкостью (не разлагаться при воздействии поверхностного разряда).

5. Диэлектрики должны быть высокотехнологичными, т.е. допускать применение высокопроизводительных технологических процессов.

Всем указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют глазурированный электротехнический фарфор и электротехническое стекло, получившие широкое распространение, а также некоторые пластмассы.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления полностью автоматизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и другие внутренние дефекты; повреждение стекла приводит к разрушению диэлектрической части подвесного изолятора, которое легко обнаружить при осмотре ЛЭП эксплуатационным персоналом.

Сравнительные характеристики стекла и фарфора можно представить следующим образом.

ФАРФОР СТЕКЛО

Электрическая прочность

в однородном поле при 30-40 кВ/мм 45 кВ/мм

толщине образца 1,5 мм

Механическая прочность

при сжатии 450 Мпа 400-450 Мпа

при изгибе 70 Мпа 80 Мпа

при растяжении 30 Мпа 25-30 Мпа

Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоолифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекингостойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на ЛЭП позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов.

В закрытых распределительных устройствах (ЗРУ) изоляторы не подвержены влиянию атмосферных осадков, поэтому для их изготовления в некоторых случаях используется бакелизированная бумага. Для уменьшения гигроскопичности такие изоляторы порываются снаружи водостойкими лаками. Однако наибольшее распространение для внутренней установки получили изоляторы из фарфора и стекла, отличающиеся от изоляторов наружной установки более простой формой.

Условия развития разряда по поверхности изоляторов открытых распределительных устройств (ОРУ) существенно изменяются, если на их поверхностях имеются увлажненные загрязнения или же они смачиваются дождем. Разрядные напряжения значительно уменьшаются. При измерениях мокроразрядных и влагоразрядных напряжений искусственный дождь и увлажненные загрязнения создаются по стандартным методикам. Это обеспечивает возможность сопоставления результатов, полученных в разное время или в разных лабораториях, и объективность оценки изоляторов различной конструкции.