RU2544840C2 - Suspended polyethylene insulator for overhead transmission lines - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: polyethylene suspended insulator for overhead transmission lines is proposed, its cap and core are made from composite materials and the insulating part is made from cross-linked polyethylene. The head of the insulating part is pressed-in between the cap and the core when being manufactured. The core is formed by unidirectional reinforcing fibres and a polymeric compound.

EFFECT: improved operation reliability, longer and more stable preservation of the insulating ability and easy use due to the reduced weight of the unit, prevention of corrosion, higher resistance to dynamic loads.

6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройству высоковольтных подвесных изоляторов воздушных линий электропередачи.The invention relates to electrical engineering, in particular to a device for high-voltage suspended insulators of overhead power lines.

Известна конструкция подвесного изолятора, содержащего: шапку, стержень и изоляционную деталь из фарфора или закаленного стекла (стандарт IEEE Power Eng. - Rev., 1982, v. 2, N 10, р.35, fig.3). Шапка и стержень соосно установлены на изоляционной детали и обеспечивают шарнирное крепление нескольких изоляторов в гирлянде, позволяющее последовательно соединять шапку одного изолятора со стержнем другого изолятора (стандарт IEC60120, ГОСТ 6490). Известны также высоковольтные изоляторы, имеющие соосно установленные шапку, стержень и изоляционную деталь, выполненную из электротехнического фарфора или закаленного стекла, с различными усовершенствованиями (SU 1579303, SU 1619957, SU 1644667.A known design of a suspension insulator comprising: a cap, a rod and an insulating part made of porcelain or tempered glass (IEEE Power Eng. - Rev., 1982, v. 2, N 10, p. 35, fig. 3). The cap and the rod are coaxially mounted on the insulating part and provide articulation of several insulators in a garland, which allows you to sequentially connect the cap of one insulator with the rod of another insulator (standard IEC60120, GOST 6490). High-voltage insulators are also known, having a coaxially mounted cap, rod and insulating part made of electrical porcelain or tempered glass, with various improvements (SU 1579303, SU 1619957, SU 1644667.

Наиболее близким прототипом является изолятор по патенту RU 2297056 С1 (заявка 2006112286/09 от 14.04.2006) содержащий металлическую шапку, металлический стержень с утолщением и электроизоляционную деталь из кремнийорганической резины, с головкой детали, запрессованной между металлическим стержнем и металлической шапкой.The closest prototype is the insulator according to patent RU 2297056 C1 (application 2006112286/09 of 04/14/2006) containing a metal cap, a metal rod with a thickening and an insulating part made of organosilicon rubber, with a part head pressed between the metal rod and the metal cap.

Недостатком аналогов является использование в качестве материала изоляционной детали закаленного стекла или фарфора, обладающих значительной механической прочностью и термостойкостью, но вместе с тем хрупкостью (низкой стойкостью к динамическим нагрузкам) и достаточно большим весом. Большой вес связан также с использованием металлических конструктивных элементов (шапка и стержень). Большой вес изделия отражается на трудоемкости и удорожании монтажа гирлянды изоляторов, большей весовой нагрузке на подвеску в целом. Хрупкость влияет на высокий процент боя при транспортировке изделий.The disadvantage of analogues is the use of tempered glass or porcelain as an insulating part material, which have significant mechanical strength and heat resistance, but at the same time brittleness (low resistance to dynamic loads) and a sufficiently large weight. A large weight is also associated with the use of metal structural elements (cap and shaft). The large weight of the product is reflected in the complexity and cost of installing a string of insulators, a greater weight load on the suspension as a whole. Fragility affects a high percentage of battle during the transportation of products.

Кроме этого, всем аналогам и прототипу присуще явление коррозии в деталях конструкции (шапка и стержень) из-за использования металла для их изготовления.In addition, all analogues and prototypes inherent in the phenomenon of corrosion in the structural parts (cap and rod) due to the use of metal for their manufacture.

В прототипе хрупкость и большой вес (отчасти) устранены посредством выполнения изоляционной детали из кремнийорганической резины. Тем не менее, кремнийорганическая резина при всех преимуществах является мягким материалом и имеет недостаточную прочность к сдавливанию. Крепление стержня в головке изоляционной детали осуществлено нежестко, возможно его раскачивание и переменная сдавливающая нагрузка на головку детали.In the prototype, fragility and heavy weight (in part) are eliminated by making an insulating part of silicone rubber. Nevertheless, silicone rubber with all the advantages is a soft material and has insufficient compressive strength. The rod is not rigidly mounted in the head of the insulating part; its swinging and variable compressive load on the part head are possible.

Вследствие этого вероятно временное изменение толщины изоляционного слоя и сокращение изоляционного промежутка. Как мягкий материал резина более подвержена порезам и разрывам. С течением времени возможно возникновение трещин и крошение фрагментов изоляционной детали в местах сочленений со стальными элементами. В условиях значительной сдавливающей нагрузки действующей длительное время, слой резины также изменит толщину. Во всех перечисленных случаях ухудшаются изолирующие свойства изоляционной детали.As a result, a temporary change in the thickness of the insulating layer and a reduction in the insulating gap are likely. As a soft material, rubber is more prone to cuts and tears. Over time, cracks and crumbling of fragments of the insulating part at joints with steel elements are possible. Under conditions of significant compressive load acting for a long time, the rubber layer will also change the thickness. In all these cases, the insulating properties of the insulating part deteriorate.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности и удобства применения изоляторов за счет более значительного снижения веса изделия, исключения коррозии, повышения устойчивости к динамическим нагрузкам и изолирующей способности гирлянды из нескольких изоляторов.The aim of the present invention is to increase the operational reliability and usability of insulators due to a more significant reduction in the weight of the product, elimination of corrosion, increased resistance to dynamic loads and the insulating ability of a garland from several insulators.

Указанный результат достигается за счет, того что высоковольтный изолятор содержит изоляционную деталь 2 из сшитого полиэтилена, шапку 1 и стержень 3 из композитного материала (см. фиг.1).The specified result is achieved due to the fact that the high-voltage insulator contains an insulating part 2 of cross-linked polyethylene, a cap 1 and a rod 3 of composite material (see figure 1).

Стержень сформирован в полимерном компаунде продольными упрочняющими волокнами, равномерно расположенными по всему объему стержня. Упрочняющие волокна выполнены из стойкого к нагрузке на разрыв диэлектрического материала. Возможно исполнение в варианте с органическими (например, арамидными) или неорганическими (например, базальтовыми) волокнами. Стержень имеет фигурное утолщение - 3а на одном конце и сфероидное утолщение 3б на другом (см. фиг.1).The core is formed in a polymer compound by longitudinal reinforcing fibers uniformly spaced throughout the entire volume of the core. Reinforcing fibers are made of a tear-resistant dielectric material. Execution in a variant with organic (for example, aramid) or inorganic (for example, basalt) fibers is possible. The rod has a curly thickening - 3A at one end and a spheroidal thickening 3b at the other (see figure 1).

Фигурным концом стержень жестко запрессован в изоляционную деталь, при этом максимальный диаметр фигурного конца стержня 3а несколько меньше внутреннего диаметра входного отверстия шапки 1.The curved end of the rod is rigidly pressed into the insulating part, while the maximum diameter of the curved end of the rod 3A is slightly less than the inner diameter of the inlet of the cap 1.

Сфероидный конец 3б входит в свободное отверстие шапки другого изолятора 1а и обеспечивает шарнирное крепление изолятора в составной гирлянде из одинаковых изоляторов. Шапка сформирована из компаунда с многослойным армированием тканью из тех же волокон, что и стержень. При этом она отличается от традиционной формы шапки, получаемой отливкой из чугуна, и представляет собой втулку со сфероидной внутренней поверхностью. Выходные отверстия выполнены с меньшим диаметром относительно внутреннего диаметра шапки.The spheroidal end 3b enters the free hole of the cap of another insulator 1a and provides articulation of the insulator in a composite garland of identical insulators. The cap is formed of a compound with multilayer reinforcement with a fabric of the same fibers as the core. At the same time, it differs from the traditional shape of the cap obtained by casting from cast iron, and is a sleeve with a spheroidal inner surface. The outlet openings are made with a smaller diameter relative to the inner diameter of the cap.

Трекингостойкий сшитый полиэтилен высокой плотности (например, аналогичный Hendrix Molded Products www.hendrix-wc.com) обладает невысокой хрупкостью и при этом существенно более твердый материал в сравнении с резиной. Из-за значительно большей твердости изоляционная деталь из сшитого полиэтилена более устойчива к длительным сдавливающим нагрузкам и раскачиванию стержня изолятора.Tracking resistant cross-linked high-density polyethylene (for example, similar to Hendrix Molded Products www.hendrix-wc.com) has a low brittleness and at the same time a significantly harder material compared to rubber. Due to the significantly higher hardness, the cross-linked polyethylene insulating part is more resistant to long compressive loads and rocking of the insulator rod.

Кроме этого, за счет диэлектрического свойства стержня и шапки повышаются изолирующая способность гирлянды изоляторов. Применение более легких материалов: сшитого полиэтилена и композитов, снижает весовую нагрузку. Замена металлических деталей на композитные элементы исключает коррозию.In addition, due to the dielectric properties of the rod and cap increase the insulating ability of a string of insulators. The use of lighter materials: cross-linked polyethylene and composites, reduces the weight load. Replacing metal parts with composite elements eliminates corrosion.

Возможны варианты исполнения с одной изоляционной деталью в шапке (фиг.1) и с двумя деталями (фиг.4) и дополнительным крепежным элементом - металлическим стаканом (фиг.5).Options are possible with one insulating part in the cap (Fig. 1) and with two parts (Fig. 4) and an additional fastener - a metal cup (Fig. 5).

Возможно также жесткое соединение из нескольких секций изоляционных деталей (фиг.6)A rigid connection of several sections of insulating parts is also possible (Fig. 6)

На фиг.1 изображена схема устройства, где 1 - шапка, 2 - электроизоляционная деталь, 3 - стержень, 3а - фигурное (коническое) утолщение стержня, 3б-сфероидное утолщение стержня.Figure 1 shows a diagram of a device where 1 is a cap, 2 is an electrical insulating part, 3 is a rod, 3a is a figured (conical) thickening of the rod, 3b is a spheroidal thickening of the rod.

На фиг.2 изображен вид сверху на шапку изолятора 1 с фигурным вырезом для входа сфероидного конца стержня и шплинтовым замком 4.Figure 2 shows a top view of the cap of the insulator 1 with a figured notch for the entrance of the spheroid end of the rod and cotter pin 4.

На фиг.3 изображен вид снизу на сфероидный конец композитного стержня.Figure 3 shows a bottom view of the spheroidal end of the composite rod.

На фиг.4 изображен вариант исполнения с одной композитной шапкой 1, двумя изоляционными деталями из сшитого полиэтилена 2 и двумя композитными стержнями 3.Figure 4 shows an embodiment with one composite cap 1, two insulating parts made of cross-linked polyethylene 2 and two composite rods 3.

На фиг.5 изображен металлический крепежный элемент «стакан» 5 со шплинтовым замком 4.Figure 5 shows a metal fastener "glass" 5 with a cotter pin 4.

На фиг.6 изображен вариант соединения из нескольких секций изоляторов, включая дополнительный композиционный стержень с двумя коническими утолщениями 6.Figure 6 shows a variant of the connection of several sections of insulators, including an additional composite rod with two conical bulges 6.

Claims (1)

Высоковольтный подвесной изолятор с шапкой и стержнем из композитных материалов и электроизоляционной деталью с головкой и юбкой, отличающийся тем, что электроизоляционная деталь выполнена из сшитого полиэтилена, а ее головка запрессована между шапкой и стержнем в процессе изготовления, стержень и шапка сформированы из однонаправленных упрочняющих волокон и полимерного компаунда. A high-voltage pendant insulator with a cap and a rod made of composite materials and an electrical insulating part with a head and a skirt, characterized in that the insulating part is made of cross-linked polyethylene, and its head is pressed between the cap and the rod during manufacturing, the rod and cap are formed of unidirectional reinforcing fibers and polymer compound.

Images