Опорный полимерный изолятор
Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в качестве опорных полимерных изоляторов для аппаратов высокого напряжения. Изолятор состоит из стеклопластикового стержня (1), защитной оболочки (2) из трекингостойкого материала и оконцевателей (4) из полимерного композиционного материала. Стержень (1) крепится в оконцевателях (4) посредством клеевой массы, в состав которой вводится графит или ровинг. Оконцеватели (4) и клеевая масса могут быть выполнены токопроводящими. На внутренней полости оконцевателей (4) делаются продольные углубления, а на фланцевой части - вертикальные конусообразные выступы. На наружной поверхности фланцевой части оконцевателей (4) выполняются выборки материала и ребра жесткости. Техническим результатом является существенное уменьшение материалоемкости и веса изолятора, а также снижение затраты на его изготовление. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к высоковольтной технике, именно высоковольтным опорным полимерным изоляторам, используемым в распределительных устройствах подстанций, воздушных линиях электропередачи и других объектах электроэнергетического строительства.
Известен опорный полимерный изолятор, содержащий корпус из изоляционного материала, выполненный в виде тела вращения, и установленную по его торцам металлическую арматуру в виде залитых в изоляционный корпус деталей [1].
Существенными недостатками такого изолятора являются высокая материалоемкость, а также низкая стойкость используемых для изготовления корпуса термопластов к комплексному воздействию электрического поля и внешних факторов окружающей среды, а именно ультрафиолетового излучения, дождевых осадков и различных загрязнений, что ведет к быстрому разрушению материала корпуса, вызывает его эрозию и развитие науглероженных дорожек (треков) на поверхности, приводящих к снижению электрической прочности изолятора; кроме того, из-за недостаточной надежности узла армирования при воздействии вибрационных и ударных нагрузок большая вероятность, что изолятор будет выходить из строя вследствие расшатывания закладных деталей.
Известна также опорно-изоляционная конструкция, содержащая диэлектрический ребристый корпус, например, из силикона-эластомера с металлическими наконечниками, размещенными на концах корпуса, внутри которого равномерно по периферии размещены по меньшей мере три профильных элемента из высокопрочного однонаправленного стеклопластика, торцы которых закреплены в металлических наконечниках [2].
Известная опорно-изоляционная конструкция предназначена для использования в аппаратах высокого напряжения (110 кВ и выше), в результате чего ее конструктивное исполнение чрезвычайно усложняется и удорожается. Потому такие дорогостоящие изоляторы применять на электроэнергетических объектах более низкого напряжения нецелесообразно.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предлагаемому является опорный полимерный изолятор, содержащий покрытый защитной оболочкой из трекингостойкого материала стеклопластиковый стержень и установленные на его концевых участках оконцеватели [3].
В конструкции данного опорного полимерного изолятора элементы, обеспечивающие соединение изолятора с аппаратами высокого напряжения, а именно оконцеватели (наконечники), выполняются металлическими, что делает конструкцию не чисто изоляционной, вызывая определенные трудности технологического процесса изготовления изоляторов такого типа. Наличие в изоляционной конструкции металлических деталей приводит к увеличению затрат при производстве изоляторов, удорожает конечную продукцию изготовления. Высокая стоимость такого изолятора обуславливается исключительно высокой стоимостью металлических оконцевателей из-за большой их материалоемкости, особенно при использовании способа обработки металлов резанием; при этом требуются значительные затраты на их установку в стеклопластиковый стержень, вызванные необходимостью применения специального оборудования (прессов) и оснастки, а также затраты, связанные с обязательным нанесением на металлические поверхности защитных покрытий, например, проводить цинкование или хромирование.
Заявитель и авторы изобретения ставили перед собой задачу создания опорного полимерного изолятора нового типа без каких-либо неизоляционных элементов в конструкции, например, металлических частей, с тем, чтобы существенно упростить процесс изготовления изолятора, не теряя при этом его высоких механических свойств, в частности, обеспечивая надежность работы изолятора при изгибе, кручении, а также других действующих в ходе эксплуатации нагрузок. Применение предложенного изобретения позволяет получить положительный технический результат, заключающийся в существенном упрощении технологического процесса изготовления изолятора, снижении продажной цены конечного продукта при сохранении требуемой по техническим нормам степени эксплуатационной надежности в сложных условиях окружающей среды. Указанный результат достигается за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков, зафиксированной в нижеследующей формуле изобретения: «опорный полимерный изолятор, содержащий покрытый защитной оболочкой из трекингостойкого материала стеклопластиковый стержень и установленные на его концевых участках оконцеватели; указанные оконцеватели выполнены из полимерного композиционного материала, изготовленного на основе высокопрочных стеклонаполненных термопластов, на внутренней поверхности полости каждого оконцевателя по поперечному сечению выполнены продольные углубления, а внутри фланцевой части - вертикальные конусообразные выступы, соответственно, исключающие возможность свободного перемещения стержня внутри оконцевателей при воздействии крутящих и растягивающих усилий и обеспечивающие гарантированный зазор для размещения клеевой массы с введенным в ее состав графитом или ровингом, посредством которой концевые участки стеклопластикового стерженя соединены с оконцевателями; полимерный композиционный материал оконцевателей выполнен на основе полиамида; материал, из которого выполнены оконцеватели, и клеевая масса являются токопроводящими; стеклопластиковый стержень выполнен полым в форме трубы; внутренняя полость каждого оконцевателя выполнена конусообразной; во фланцевой части оконцевателей выполнен ряд выборок материала и ряд ребер жесткости».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез полимерного опорного изолятора, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг.2 - общий вид в разрезе оконцевателя изолятора, показанного на фиг.1; на фиг.3 - схематический вид узла соединения стеклопластикового стержня с оконцевателем изолятора, представленного на фиг.1.
Предлагаемый опорный полимерный изолятор состоит из стержня 1, выполненного из диэлектрического материала, например стеклопластика. Как вариант, стержень 1 может быть выполнен полым в форме трубы. На наружной поверхности стрежня 1 закрепляется защитная ребристая оболочка 2 из трекингостойкого материала, например кремнийорганической композиции. К обоим концевым участкам 3 стержня 1 подсоединяются оконцеватели 4, которые выполняются из полимерного композиционного материала, изготовленного на основе высокопрочных стеклонаполненных термопластов. В качестве композиционного материала может быть выбран полиамид или какой-либо другой изоляционный материал с подходящими для этих целей характеристиками. На внутренней поверхности полости 5 оконцевателей 4 по поперечному сечению выполнены продольные углубления 6, а внутри фланцевой части 7 - вертикальные конусообразные выступы 8, обеспечивающие гарантированный зазор и исключающие возможность свободного перемещения стержня внутри оконцевателей 4 при воздействии крутящих и растягивающих усилий. Стеклопластиковый стержень 1 соединен с оконцевателями 4 с помощью клеевой массы 9, в состав которой входит графит или ровинг. Клеевая масса 9 и сам материал оконцевателей 4 могут быть выполнены токопроводящими. Конструкция оконцевателей 4 предусматривает выполнение на наружной поверхности 10 фланцевой части 7 выборок 11 материала и ребер жесткости 12; внутренняя полость 5 оконцевателей 4 может быть не цилиндрической, а конусообразной с тем, чтобы обеспечить более надежное (клиновое) соединение стеклопластикового стержня 1 с оконцевателями 4.
Изготовление (сборка) заявляемого опорного полимерного изолятора производится в следующей технологической последовательности.
Внутренние полости 5 двух (верхнего и нижнего) оконцевателей 4, изготовленных по специальным пресс-формам методом термического прессования, покрываются слоем клеевой массы 9; затем готовый стеклопластиковый стержень 1 с определенным усилием обоими концами вводится во внутренние полости 5 оконцевателей 4, при этом выдавленные излишки клеевой массы 9 удаляются. Полученная таким образом подготовленная деталь, называемая изоляционной тягой, выдерживает предусмотренное технологическими картами время при комнатной температуре до окончательного затвердевания клеевой массы 9. После соответствующей временной выдержки изоляционная тяга на расчетную по электрическим характеристикам длину покрывается диэлектрической защитной ребристой оболочкой 2, например, способом горячей вулканизации под давлением с использованием кремнийорганической смеси в качестве связующего материала. После этого партия из серии готовых изоляторов проходит механические и электрические испытания и изоляторы отправляются заказчику.
Предложенный опорный полимерный изолятор отличается низкими стоимостными и трудоемкостными показателями при одновременном сохранении всех его электрических и механических характеристик, прежде всего за счет того, что металлические оконцеватели, составляющие основную весовую и трудоемкостную составляющую изолятора, удалось заменить на изоляционные оконцеватели, более легкие по весу и менее трудоемкие по изготовлению и использованию оборудования для их изготовления.
Заявленный изолятор прошел всесторонние испытания с положительными результатами. Заявителем в настоящее время налажен серийный выпуск опорных полимерных изоляторов, изготавливаемых по настоящему изобретению.
Источники информации
1. Патент ФРГ № 1904389 «Опорный полимерный изолятор», кл. 21 С 14/02, 1970 г.
2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2107349 «Опорно-изоляционная конструкция», кл. Н01В 17/14, заявлено 18.07.96 г., опубликовано 20.03.98 г. Бюллетень № 8.
3. Описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2074425 «Полимерный изолятор», кл. Н01В 17/02, заявлено 20.07.94 г., опубликовано 27.02.97 г. Бюллетень № 6.
1. Опорный полимерный изолятор, содержащий покрытый защитной оболочкой из трекингостойкого материала стеклопластиковый стержень и установленные на его концевых участках оконцеватели, отличающийся тем, что указанные оконцеватели, выполнены из полимерного композиционного материала, изготовленного на основе высокопрочных стеклонаполненных термопластов, на внутренней поверхности полости каждого оконцевателя по поперечному сечению выполнены продольные углубления, а внутри фланцевой части - вертикальные конусообразные выступы, соответственно исключающие возможность свободного перемещения стержня внутри оконцевателей при воздействии крутящих и растягивающих усилий и обеспечивающие гарантированный зазор для размещения клеевой массы с введенным в ее состав графитом или ровингом, посредством которой концевые участки стеклопластикового стерженя соединены с оконцевателями.
2. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что полимерный композиционный материал оконцевателей выполнен на основе полиамида.
3. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что материал, из которого выполнены оконцеватели, и клеевая масса являются токопроводящими.
4. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что стеклопластиковый стержень выполнен полым в форме трубы.
5. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость каждого оконцевателя выполнена конусообразной.
6. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что во фланцевой части оконцевателей выполнен ряд выборок материала и ряд ребер жесткости.
