1.4. Содержание отчета

1) Схемы пролетов (простого и переходного).

2) Результаты выполнения работы в виде таблицы.

3) Ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа 2

УЗЛЫ ИЗОЛЯЦИИ СИСТЕМЫ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИХ МОНТАЖА

Цель работы: изучить назначение, виды конструкции, характеристики и технологию монтажа узлов изоляции контактной сети и высоковольтных воздушных линий.

2.1. Краткие теоретические сведения

Изоляторами называются устройства, предназначенные для электрической изоляции и механического закрепления токоведущих частей и аппаратов высокого напряжения. Изоляторы делятся на три основные группы: линейные, стационарные и аппаратные. Линейные изоляторы применяются для крепления изоляции проводов высоковольтных линий электропередач и по конструкции делятся на подвесные и штыревые. Штыревые изоляторы применяются в распределительных устройствах электрических станций и подстанций и в свою очередь подразделяются на опорные, которые применяются для создания неподвижных изолирующих опор, и проходные – для пропуска токоведущих голых проводов и шин через стены и перекрытия. Аппаратные изоляторы (проходные и опорные) входят непосредственно в конструкцию любого электрического аппарата [1 – 3, 5].

Основным классом среди изолирующих элементов являются изоля- торы [1, 3, 5]; их классифицируют по конструкции – тарельчатые, стержневые, вставки, втулки, скользуны, опорные, штыревые, орешковые, седлообразные; по направлению приложения нагрузок и месту установки – подвесные, натяжные, фиксаторные, консольные, штыревые; по материалу, из которого они изготавливаются, – стеклянные, фарфоровые, полимерные, из дельта-древесины (один из видов древесно-слоистых пластиков, который изготавливается путем прессования или склеивания березового шпона, пропитанного фенольной или крезолоформальдегидной смолой); по напряжению – 1, 3, 10, 20, 25 и 35 кВ и т. д. Кроме того, изоляторы классифицируют по группам, условиям работы, номинальному напряжению, механической прочности, номинальному току (только проходные).

Благодаря рациональной форме тарельчатые подвесные стеклянные изоляторы при меньших габаритах по сравнению с аналогичными фарфоровыми имеют с ними одинаковые значения сухо- и мокроразрядного напряжения.

Выдерживая гораздо бóльшую электромеханическую нагрузку, стеклянные изоляторы оказываются экономичнее фарфоровых, особенно в сетях переменного тока. Кроме того, преимуществом стеклянных изоляторов перед фарфоровыми является их способность к самодефектировке – при пробое стекло осыпается и повреждение изолятора может быть выявлено визуально. Полимерные изоляторы намного прочнее, надежнее и легче фарфоровых и стеклянных, но дороже и требуют специальных мер защиты. Кремнеоргани-ческие изоляторы защищены от вандализма за счет гибкости материала [3, 5]. Стеклянные, полимерные и стержневые фарфоровые изоляторы не подверга-ются электрическим испытаниям и измерениям сопротивления изоляции.

Основными характеристиками для всех изолирующих элементов контактной сети (КС) и ЛЭП (в том числе изоляторов) являются геометри-ческие параметры, сухо-, мокроразрядное и импульсное разрядное напряжение, механическая прочность при различных условиях приложения нагрузки. Параметрами, характеризующими свойства изоляторов, являются строительная высота h, наибольший диаметр d, длина пути утечки тока по поверхности l_и, кратчайшее расстояние между электродами l_с, мокроразрядное расстояние l_м [5].

Коэффициент запаса механической прочности изоляторов по отношению к их нормированной разрушающей силе должен быть не менее 5,0 при средней эксплуатационной нагрузке и 2,7 – при наибольшей. В натяжных изоляционных узлах, когда суммарные нагрузки превышают 14 кН (1400 кгс), устанавливают изоляторы класса 120 либо две параллельно соединенные гирлянды изоляторов класса 70. Отклонение гирлянды подвесных изоляторов от вертикали вдоль пути не должно превышать 15° [1, 5].

В конструкции тарельчатых изоляторов имеется изолирующий элемент в виде «тарелки» с несколькими нижними «юбками». Передача механической нагрузки обеспечивается закрепленной на «тарелке» сверху чугунной «шапкой» с узлом крепления под пестик или под трубную резьбу (у фиксаторных изоляторов) и стержнем, установленным в «тарелку» снизу и закрепленным с помощью специального цемента. При этом нижний конец стержня оканчивается серьгой или пестиком. Тарельчатые подвесные изоляторы (фарфоровые и стеклянные) соединяют в поддерживающие или натяжные гирлянды (по два – три изолятора на линиях контактной сети постоянного тока и по три – пять изоляторов (в зависимости от условий загрязнения воздуха) – переменного). Количество изоляторов в гирляндах высоковольтной воздушной линии (ВЛ) зависит от ее напряжения.

Натяжные гирлянды изоляторов устанавливают в узлах анкеровки контактных проводов, проводов ВЛ, в несущих тросах контактной сети над секционными изоляторами, в фиксирующих тросах гибких и жестких поперечин (секционирующие) [2]. Фиксаторные тарельчатые изоляторы отличаются от других изоляторов внутренней резьбой для закрепления трубы в чугунной «шапке». На сети электрифицированных железных дорог эксплуатируются тарельчатые подвесные стеклянные изоляторы нормального исполнения (ПС70-Е, ПСВ120-Б) и грязестойкие (ПСД70-Е, ПСВ120-Б), а также изоляторы марок ПСС70-А, ПСС70-Б, ПС70-Д, ПФ70-А, ПФ70-Д, ПФ70-Ж, ПТФ70, ПТФ70-3,3/5, СФ70-А, ПФС70-А, ПСС120-Б, ПСА120-А, ССА120-А.

Первая буква условного обозначения тарельчатого изолятора определяет его назначение (П – подвесной), вторая – материал изоляционной детали (С – стекло, Ф – фарфор), третья – конфигурацию «тарелки» (В – с вытянутым ребром, Д – двукрылая, С – сферическая, А – антивандальная); цифры обозначают класс изолятора (механическую разрушающую силу при растяжении в килоньютонах); буква после цифры – модификацию изолятора. Часть подвесных тарельчатых изоляторов имеет в обозначении первую букву «С», означающую вид соединения типа «серьга» (СФ70-А, ССА120-А). Пример условного обоз-начения изолятора подвесного тарельчатого стеклянного с вытянутым ребром класса 120 кН, модификации Б: ПСВ120-Б.

Стержневые изоляторы представляют собой протяженные конструкции, оконцованные с обеих сторон металлическими шапками; средняя часть (изолирующая деталь) изолятора выполнена в виде ребристого цилиндра из диэлектрика (фарфор, стеклопластик). Такие изоляторы применяются в качестве натяжных (секционирующих) с двумя серьгами; фиксаторных, у которых с одной стороны имеется серьга, а с другой – внутренняя трубная резьба диаметром 1 дюйм; консольных, у которых с одной стороны имеется серьга, а с дру- гой – втулка с отверстием под трубу диаметром 2 дюйма.

Полимерные изоляторы эксплуатируются в контактных сетях переменного тока напряжением 25 кВ и постоянного тока напряжением 3 кВ. Основными элементами таких изоляторов являются стержень из однонаправленного стекло-пластика, защитная полимерная оболочка и металлические оконцеватели [1 – 3, 5]. По назначению изоляторы подразделяются на подвесные, консольные, натяжные и фиксаторные. Для включения в провода контактной подвески разработаны полимерные стержневые изоляторы, например, натяжные, секционирующие, имеющие изолирующую часть длиной 1200 мм. Такие изоляторы могут устанавливаться в тягах изолированных консолей, тросах гибких поперечин. Полимерные стержневые изоляторы с сердечниками из стеклопластика и ребрами из кремнеорганического эластомера применяют в качестве анти-вандальных, подвесных, секционирующих и фиксаторных.

Серийно выпускаются изоляторы НСФт120-3/0,6; НСФт120-3/0,8; НСК120-25/1,2; НСКр120-3/0,6; ФСК120-3/0,6; КСК120-6-3/0,6; ЭСФт70-3/0,6; ЭСФт70-25/1,0; НСК120-3/0,6; НСК120-3/0,8; НСФт120-15/1,2.

Первая буква в условном обозначении изолятора определяет его назначение (Н – натяжной, Ф – фиксаторный, К – консольный, Э – элемент изолирующий), вторая – конструктивное исполнение (С – стержневой), третья буква или сочетание прописной и строчной букв – материал и конфигурацию защитной оболочки (К – гладкая из кремнийорганической резины, К_р – ребристая из кремний органической резины, Ф_т – гладкая из фторопласта); первая цифра – класс изолятора (нормативную разрушающую силу при растяжении в килоньютонах); вторая – номинальное напряжение контактной сети в киловольтах (для натяжных и фиксаторных изоляторов) или нормированную разрушающую силу при изгибе в килоньютонах (для консольного изолятора), третья – длину пути утечки в метрах (для натяжных и фиксаторных изоляторов) или номинальное нап-ряжение в килоньютонах (для консольного изолятора), четвертая цифра (для консольного изолятора) – длину пути утечки тока в метрах. Пример условного обозначения полимерного натяжного стержневого изолятора с гладкой оболочкой из фторопласта класса 120 кН на номинальное напряжение 25 кВ с длиной пути для тока утечки 1,2 м: НСФ_т 110-25/1,2 [3, 5].

Изолирующие вставки в основном применяют в конструкциях секционных изоляторов постоянного и переменного тока (в этом случае некоторые вставки («скользуны») при соответствующем покрытии допускают скольжение по ним токоприемников), а также как антивандальные в местах крепления проводов контактной сети к искусственным сооружениям.

В секционных изоляторах на линиях постоянного тока применяют полимерные изолирующие элементы в виде прямоугольных брусков из прессованного стеклопластика (АГ-4С), а на линиях переменного тока – в виде цилиндрических стеклопластиковых стержней, на которые надеты электрозащитные чехлы из фторопластовых труб. При наличии чехла длина вставки для постоянного тока может быть уменьшена вдвое. Для таких изоляторов разработана также комбинированная полимерная вставка, состоящая из сердечника (АГ-4С), воспринимающего механическую нагрузку, и электрозащитного облицовочного слоя из стеклоткани СТК-9, пропитанной кремнийорганическим лаком КМ-9 [5]. Опорные изоляторы предназначены для восприятия вертикальных и боковых сил от токопроводящих элементов (токопроводов, шин, ножей, губок и пр.). Растягивающие усилия у опорных изоляторов не нормируются. Металлические шапки изоляторов имеют отверстия для болтового крепления.

Конструкция изоляторов определяется уровнем напряжения. Изоляторы ОНС-35 рассчитаны на напряжение 35 кВ, а ИШД-10 – на 10 кВ. Конструктивно оба вида изоляторов имеют аналогичные изолирующие элементы разной высоты с ребрами различных диаметров [3, 5].

Монтаж устройств изоляции в контактной сети, высоковольтных воздушных линиях и на открытых распределительных устройствах тяговых подстанций выполняется в соответствии с технологическими картами [2, 4].