2. Лінійні ізолятори

Ізолятори є одними з найбільш важливих елементами повітряних ліній. Правильний вибір ізоляції та її висока якість є основними умовами, виконання яких забезпечує надійну експлуатацію ліній. На відміну від ізоляторів, які використовують в інших електроустановках, наприклад в електричних апаратах, ізолятори повітряних ліній називають лінійними.

Лінійні ізолятори повітряних ліній призначені для ізолювання проводів від опор та інших конструкцій кріплення, а також для кріплення проводів та тросів до опор. В більшості випадків вони витримують значні механічні навантаження. Кожен ізолятор складається з ізоляційного елемента та металевої арматури для кріплення проводів та тросів до ізоляторів, а ізоляторів до опор. Матеріал ізоляторів повинен витримувати діяння змінних температур, опадів, сонця тощо, а також бути хімічно стійким по відношенню до агресивного впливу у вигляді диму та пари, яка містить кислоти, луги чи відкладення морських солей. Таким матеріалом в основному є загартоване скло та фарфор. В перспективі для виготовлення ізоляторів передбачається використання склопластиків.

Фарфорові ізолятори характеризуються високою стійкістю до атмосферних впливів, перепадів температур, хімічно активних речовин, механічною та електричною стійкістю. Вони негігроскопічні та добре відчищаються від бруду та пилюки.

Механічна стійкість скляних ізоляторів вища, а розміри та маса менші, ніж у фарфорових. Крім того, термін їх служби значно довший, після електричного пробою скляні ізолятори розсипаються, що значно спрощує контроль за ними. Скляні ізолятори набагато дешевші, ніж фарфорові. В даний час на ПЛ високих та надвисоких напруг встановлюють лише скляні ізолятори. Це пояснюється наступним:

• весь технологічний процес виготовлення ізоляторів зі скла може бути повністю автоматизованим та механізованим;

• висока механічна міцність скла дозволяє значно зменшити будівельну масу ізоляторів та їх вагу;

• прозорість скла дозволяє легко виявити під час зовнішнього огляду дрібні тріщини та різного роду внутрішні дефекти та пошкодження;

• використання скляних ізоляторів дозволяє відмовитись від проведення в процесі експлуатації періодичних профілактичних випробувань гірлянд під напругою.

Залежно від способу кріплення ізолятори поділяють на:

• штирьові;

• стержневі;

• підвісні.

а) б) в)

Рис. 2. Штирьові ізолятори: а - типу ШФ10-В; б - типу ШСС-10; в - типу ШФ35-Б

Штирьові ізолятори (рис. 2) кріплять на крюках та штирях, їх використовують на напругу до 35 кВ, при чому на напругу 6-10 кВ їх виготовлюють суцільними, а на напругу 20-35 кВ - з кількох збірних частин. У маркуванні штирьових ізоляторів літери означають конструкцію та призначення ізолятора (наприклад, ШФ - штирьовий фарфоровий), цифри - робочу напругу, літери А, Б, В після цифр – тип виконання ізолятора.

Підвісні ізолятори (рис.3) мають більш високі механічні характеристики ніж штирьові. Вони використовуються на напругу 35 кВ та вище. Підвісні ізолятори складаються з ізолюючого елемента (фарфорова чи скляна тарілка), шапки, виконаної з ковкого чавуну, та стержня. Шапку та стержень скріплюють з ізолюючим елементом портландцементом марки не нижче 500. Електричні характеристики ізоляторів безпосередньо залежать від розмірів та форми ізолюючої тарілки. Така форма конструкції підвісних ізоляторів передбачена для збільшення шляху поверхневого електричного розряду. Залежно від умов забруднення навколишнього середовища використовують різні види підвісних ізоляторів, зокрема спеціальні ізолятори з більш розвиненою поверхнею.

В маркування підвісних ізоляторів входять дві букви ( П - підвісний, Ф - фарфоровий, С - скляний), цифри, які вказують їх гарантовану механічну міцність в тонах, та букви після цифр (А,Б або В) позначають модифікацію ізоляторів.

Рис. 3. Підвісний ізолятор

Щоб забезпечити необхідну ізоляцію проводів, підвісні ізолятори збирають у ланки (гірлянди) та підвішують до проводів. Кількість ізоляторів в гірлянді залежить від їх типу, від класу напруги лінії, матеріалу опор та степені забрудненості атмосфери (табл.1). Гірлянди бувають підтримуючими (для кріплення проводів до проміжних опор) та натяжними (для кріплення проводів до анкерних опор).

Механічна міцність гірлянди буде така ж, як і кожного ізолятора з якого вона скомплектована. Якщо механічні навантаження перевищують міцність стандартних ізоляторів, використовують гірлянди з однієї або кількох ланок. У деяких випадках замість підтримуючих та натяжних гірлянд використовують різні модифікації цих конструктивних рішень, які дозволяють зменшити габарити опор та підсилити ізоляцію лінії.

Стержневі ізолятори використовують і як штирьові, і як підвісні. В порівнянні з підвісними ізоляторами (гірлянди) стержневі ізолятори підвісного типу більш економічні внаслідок менших витрат металу та ізоляційного матеріалу, а також зменшених витрат на контроль та експлуатацію завдяки їх електричній непробивності. Недоліком стержневих ізоляторів є їх невисока механічна міцність (при механічних пошкодженнях відбувається розрив ізолятора), що знижує надійність лінії. Однак, використання нових синтетичних матеріалів, склопластику та спеціального покриття є перспективною основою для створення стержневих ізоляторів не тільки з хорошими електричними характеристиками, але й з високою механічною міцністю, що дозволить їх використовувати під час спорудження повітряних ліній.

Таблиця 1

Тип ізолятора	Напруга U, кВ
	35	110	220	330	750
ПФК-Б	3	7	14	20	-
ПФ16-А	-	6	11	17	-
ПФ20-А	-	-	10	14	-
ПС6-А	3	8	14	21	-
ПС12-А	-	7	12	17	3(38-41)
ПС22-А	-	-	10	15	29-34

Вихідні дані:

cosφ=0,85

Рис.4.Принципова схема електричної мережі