WO2007120076A1 - High-voltage suspended insulator - Google Patents

Abstract

The invention relates to electric engineering and is embodied in the form of a high-voltage suspended insulator arrangement. The inventive high-voltage insulator comprises a metal cap, a metal rod provided with a head or with another increased thickness and an electroinsulating part. Said insulator is characterised in that the electroinsulating part is made of a tracking-resistant organosilicon rubber and the head thereof is pressed-in between the metal rod and metal cap.

Description

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПОДВЕСНОЙ ИЗОЛЯТОР HIGH VOLT SUSPENDED INSULATOR

Изобретение относится к электротехнике. В частности, кThe invention relates to electrical engineering. In particular, to

высоковольтным подвесным изоляторам воздушных линийhigh voltage overhead line insulators

электропередачи, рассчитанным на напряжение преимущественно 6-power transmission, designed for voltage mainly 6-

1150 кB.1150 kB.

Обычно такие изоляторы имеют соосно установленные шапку,Typically, such insulators have a coaxially mounted cap,

стержень и изоляционную деталь, выполненную изrod and insulating part made of

электротехнического фарфора или закаленного стекла (Стандарт IEEEelectrical porcelain or tempered glass (IEEE standard

Роwеr Епg.-Rеv., 1982, v2, NlO, p.35, fig.З, а также Цимберов Л.И.Rover Epg. -Rev., 1982, v2, NlO, p. 35, fig. 3, as well as Zimberov L.I.

Линейные изоляторы, M.: Энергия, 1976, с.14). Для разных классовLinear insulators, M .: Energy, 1976, p.14). For different classes

напряжения такие изоляторы собирают в гирлянды с количествомvoltage such insulators are collected in garlands with a number

изоляторов, соответствующим напряжению. Например, для линийinsulators corresponding to voltage. For example, for lines

35кB используют 3 последовательно соединенных изолятора, для35kB use 3 series-connected insulators, for

линий 110 кВ используют от 9 до 11 последовательно соединенных110 kV lines use from 9 to 11 series-connected

изоляторов. Шапка и стержень подвесных изоляторов имеютinsulators. The cap and the rod of the suspension insulators have

шарнирное крепление, позволяющее последовательно соединятьswivel mount for serial connection

шапку одного изолятора со стержнем другого изолятора. Такоеthe cap of one insulator with the rod of another insulator. Such

соединение традиционно применяется в конструкции подвесныхconnection traditionally used in suspension design

изоляторов (стандарт IEC60120, ГОСТ 6490) и не является предметомinsulators (standard IEC60120, GOST 6490) and is not subject

рассмотрения в данном изобретении. Известны также высоковольтные изоляторы, имеющие соосноconsideration in this invention. Also known are high voltage insulators having coaxially

установленные шапку, стержень и изоляционную деталь,mounted cap, rod and insulating part,

выполненную из электротехнического фарфора или закаленногоmade of electrical porcelain or hardened

стекла с различными усовершенствованиями, не меняющимиglass with various improvements that do not change

совокупность этих деталей и материал изоляционной деталиthe combination of these parts and the material of the insulating part

(SU1619957, SU1644667, SU1579303, US4792647, US4670624,(SU1619957, SU1644667, SU1579303, US4792647, US4670624,

US4803311, US2157094, GB2157094, US4406918, US4689445).US4803311, US2157094, GB2157094, US4406918, US4689445).

Наиболее близким аналогом является изолятор по патенту USThe closest analogue is the isolator according to US patent

5,147,984 (1992), состоящий из металлической шапки,5,147,984 (1992), consisting of a metal cap,

металлического стержня, изоляционной детали, выполненной изa metal rod, an insulating part made of

фарфора с прикрепленными к ней юбками из полимерныхporcelain with polymer skirts attached to it

материалов.materials.

Существенным недостатком указанных аналогов являетсяA significant drawback of these analogues is

использование в качестве материала изоляционной детали фарфораuse of porcelain insulating part as a material

или закаленного стекла как наиболее механически прочного изor tempered glass as the most mechanically strong of

известных общеупотребительных электроизоляционных материалов.well-known commonly used insulating materials.

Закалка обеспечивает повышенную термостойкость стекляннойTempering provides increased heat resistance of glass

детали, сопротивление сжатию и изгибу. Но вместе с твердостью иparts, resistance to compression and bending. But along with hardness and

статической прочностью изолятор приобретает свойства, характерныеstatic strength of the insulator acquires properties characteristic

для любого стекла и фарфора: хрупкость, низкая ударнаяfor any glass and porcelain: fragility, low impact

динамическая прочность. Кроме того, вследствие разного коэффициента термического расширения металла и стекла (фарфора)dynamic strength. In addition, due to different coefficient of thermal expansion of metal and glass (porcelain)

необходимо компенсировать разные величины расширения в местахit is necessary to compensate for different expansion values in places

соединения изоляционной детали с металлической шапкой иconnecting the insulating part to the metal cap and

стержнем. Это достигается путем демпфирующих прокладок,the core. This is achieved by damping pads,

промазок и т.д. Изоляторы со стеклянной или фарфоровой детальюsmear, etc. Glass or porcelain insulators

обладают большим весом, создающим неудобства при монтаже,have a large weight that creates inconvenience during installation,

подвержены вандализму, имеют большой процент боя приsubject to vandalism, have a large percentage of battle with

транспортировке, что удорожает монтаж.transportation, which increases the cost of installation.

Целью изобретения является повышение эксплуатационнойThe aim of the invention is to increase operational

надежности изоляторов, упрощение конструкции и снижениеinsulator reliability, simplified design and reduced

стоимости.cost.

Этот результат достигается за счет того, что высоковольтныйThis result is achieved due to the fact that the high-voltage

изолятор содержит металлическую шапку, металлический стержень сthe insulator contains a metal cap, a metal rod with

головкой или иным утолщением и электроизоляционную деталь.head or other thickening and electrical insulating part.

Изолятор отличается тем, что электроизоляционная деталь выполненаThe insulator is characterized in that the insulating part is made

из трекингостойкой кремнийорганической резины, и ее головкаfrom tracking resistant silicone rubber, and its head

запрессована между металлическим стержнем и металлическойpressed between the metal rod and the metal

шапкой.a hat.

Для эффективного применения устройства толщина стенкиFor effective use of the device, wall thickness

электроизоляционной детали должна быть не менее S(мм)=electrical insulating part must be at least S (mm) =

Uпp(кB)/E(кB/мм), где Uпр - необходимое напряжение пробоя изолятора в изоляционной среде (масле), E- электрическая прочностьUpr (kB) / E (kB / mm), where Upr is the required breakdown voltage insulator in an insulating medium (oil), E- dielectric strength

силиконовой резины. Обычно подвесные изоляторы из стекла иsilicone rubber. Usually pendant insulators made of glass and

фарфора имеют напряжение пробоя около 13OKB. Для изолятора изchina have a breakdown voltage of about 13OKB. For insulator of

резины с аналогичными характеристиками потребуется толщинаrubber with similar characteristics will require thickness

стенки изоляционной детали не менее 6 мм.walls of insulating part not less than 6 mm.

Резина под металлической шапкой обеспечивает необходимыеRubber under a metal cap provides the necessary

механические свойства изоляционному телу изолятора благодаряmechanical properties of the insulating body of the insulator due

конструкции шапки и стержня, показанной на рисунке 1.the design of the cap and rod shown in Figure 1.

Механическую нагрузку от металлического стержня вниз и в стороныMechanical load from the metal rod down and to the sides

воспринимает металлическая шапка через слой резины. Диаметрperceives a metal cap through a layer of rubber. Diameter

утолщения на металлическом стержне в головке должен быть большеthe thickness on the metal rod in the head should be greater

диаметра отверстия в шапке. Этим достигается распределениеdiameter of the hole in the cap. This achieves the distribution

растягивающей нагрузки от стержня к шапке в сжимающую нагрузкуtensile load from rod to cap into compressive load

стержня на слой силиконовой резины и от нее на шапку. В сжатомrod on a layer of silicone rubber and from it to the cap. In compressed

состоянии резина передает нагрузки вниз и боковые нагрузки наstate rubber transfers loads down and lateral loads on

металлический штырь, так как указанные нагрузки также направленыmetal pin, as these loads are also directed

на сжатие.for compression.

Кремнийорганическая резина помещается между шапкойSilicone rubber is placed between the cap

изолятора и стержнем следующими способами: 1) при изготовленииinsulator and rod in the following ways: 1) in the manufacture

сырая резина под давлением заполняет полость между шапкой иcrude rubber under pressure fills the cavity between the cap and

стержнем, заложенными заранее в форму, повторяющую очертания юбок, в которой происходит последующая вулканизация; шапка иa rod laid in advance in a shape that repeats the outlines skirts in which subsequent vulcanization takes place; hat and

стержень до этого совместно отлиты из металла, имеют зазор междуthe rod is previously jointly cast from metal, have a gap between

собой, но стержень не может быть вынут из шапки из-за разностиby itself, but the rod cannot be removed from the cap due to the difference

диаметров утолщения стержня и отверстия шапки; 2) головкаdiameters of thickening of the rod and the opening of the cap; 2) head

изолирующей детали отливается или прессуется на стержне,an insulating part is cast or pressed onto a rod,

вулканизируется, металлическая шапка из деформируемого металлаvulcanized, metal cap made of deformable metal

надевается на изготовленную головку изолирующей детали сput on the manufactured head of the insulating part with

последующей деформацией металлической шапки до необходимойsubsequent deformation of the metal cap to the required

формы, радиальным прессованием от радиуса к центру, поперечнойform, radial pressing from radius to center, transverse

прокаткой или концентрической накаткой, когда при вращенииrolling or concentric knurling when during rotation

заготовка шапки давильным роликом последовательноcap blank by pressure roller sequentially

деформируется до необходимой формы и диаметр отверстия станетdeforms to the required shape and the diameter of the hole becomes

меньше диаметра утолщения стержня (Рисунки 2 и 3); 3) головкаsmaller diameter of the core thickening (Figures 2 and 3); 3) head

изолирующей детали из силиконовой резины отливается илиa silicone rubber insulating part is cast or

прессуется совместно с особым элементом 4 в виде диска сpressed together with special element 4 in the form of a disk with

отверстием (Рисунок 4). При этом данный элемент имеет отверстиеhole (Figure 4). At the same time, this element has a hole

диаметром меньше чем диаметр утолщения стержня в головке иdiameter less than the diameter of the thickening of the rod in the head and

больше диаметра нижнего (для шарнирного соединения) утолщенияlarger diameter of the lower (for articulation) thickening

стержня. Благодаря этому элемент 4 одевается на стержень дляthe rod. Due to this, the element 4 is put on the rod for

последующей отливки или прессования силиконовой изоляционнойsubsequent casting or pressing of silicone insulating

детали между ними. После вулканизации силиконовой изоляционной детали на элемент 4 монтируется шапка. Монтаж шапки на деталь 4details between them. After vulcanization of silicone insulating details on element 4 is mounted header. Mounting caps on part 4

может производиться любым способом: резьбовым соединением,can be made in any way: threaded connection,

сваркой, пайкой, штифтовым методом.welding, soldering, pin method.

Электроизоляционная деталь, выполненная из такой резины,An insulating part made of such rubber,

является прекрасным диэлектриком между колпаком и штырем.is an excellent dielectric between cap and pin.

Термическая стойкость такого изолятора составляет более 350The thermal resistance of such an insulator is more than 350

градусов, и ограничена только термостойкостью силиконовой резиныdegrees, and limited only by the heat resistance of silicone rubber

и температурой плавления металла колпака и штыря.and the melting point of the cap and pin metal.

Электроизоляционная деталь сама становится демпфирующейThe insulating part itself becomes damping

прокладкой, компенсирующей возможные разные коэффициентыa gasket compensating for possible different coefficients

температурного расширения материала колпака и штыря. Вследствиеthermal expansion of the cap and pin material. Due to

этого изолятор может выдерживать резкие перепады температуры доthis insulator can withstand sudden changes in temperature up to

300 градусов (термошок), что на порядок выше, чем у всех300 degrees (thermal shock), which is an order of magnitude higher than all

существующих изоляторов. Упругие свойства изолятора и отсутствиеexisting insulators. Elastic properties of the insulator and lack

хрупких деталей, позволяют транспортировать изоляторы без боя.fragile parts, allow transporting insulators without a fight.

Отсутствие стеклянной детали исключает вандализм в отношенииThe absence of a glass part precludes vandalism regarding

изоляторов и снижает риск расстрела изоляторов из оружия.insulators and reduces the risk of shooting insulators from weapons.

Уменьшение веса изолятора дает экономию на транспортныхReducing the weight of the insulator provides savings on transport

расходах.expenses.

Часть силиконовой электроизоляционной детали, выступающаяProtruding silicone insulating part

за пределы металлической шапки, может иметь разнообразную конфигурацию. Эта часть может иметь вид одной гладкойoutside the metal cap, can have a diverse configuration. This part may look like one smooth

концентрической юбки (Рисунок 5 ), концентрической юбки сconcentric skirt (Figure 5), concentric skirt with

ребрами для увеличения пути утечки тока по поверхности (Рисунокedges to increase the surface leakage path (Figure

1,2,3, 4), двух юбок (Рисунок 6) и более. Такая выступающая часть1,2,3,4), two skirts (Figure 6) and more. Such a protruding part

силиконовой изоляционной детали может быть изготовлена вместе сsilicone insulating parts can be made together with

частью находящейся под металлической шапкой, а можетpart located under a metal cap, or maybe

изготавливаться отдельно с последующим приклеиванием кmanufactured separately followed by gluing to

силиконовой части заранее изготовленной отдельно, с образованиемthe silicone part prefabricated separately to form

неразъемной без зазоров силиконовой изоляционной детали.one-piece without gaps silicone insulating parts.

Кремнийорганическая резина в подвесных изоляторах иногдаSilicone rubber in suspended insulators sometimes

используется как покрытие на изоляционную деталь из фарфора илиused as a coating on an insulating piece of porcelain or

стекла. Также как в прототипе отдельно изготовленные из резиныglass. Also as in the prototype separately made of rubber

внешние части изоляционной детали приклеены к той частиthe outer parts of the insulating part are glued to that part

изоляционной детали, которая изготовлена из фарфора и находитсяinsulating part, which is made of porcelain and is located

под металлической шапкой. В прототипе, как и в других аналогах,under a metal hat. In the prototype, as in other analogues,

механическую нагрузку выдерживает фарфоровая частьporcelain part withstands mechanical stress

изоляционной детали. Изоляционная деталь подвесного изолятораinsulating parts. Suspension Insulation Part

никогда не выполнялась полностью из трекингостойкой силиконовойnever performed entirely from tracking resistant silicone

резины. Применение специальной конструкции шапки и стержня, аrubber. The use of a special design of the cap and the rod, and

также способа формирования между ними силиконовойalso a method of forming between them silicone

изоляционной детали дало возможность получения изолятора, в котором изоляционная деталь несет механическую нагрузку,insulating parts made it possible to obtain an insulator, in where the insulating part carries a mechanical load,

достаточную для работы подвесного изолятора. В опытных образцах,sufficient for the operation of a suspension insulator. In prototypes,

изготовленных на заводе, изоляторы выдержали нагрузки до 16OKHfactory-made insulators withstand loads up to 16OKH

без потери электрической прочности.without loss of electric strength.

Использование кремнийорганической резины в качествеThe use of silicone rubber as

материала для электроизоляционной детали придает изоляторуattached to the insulator

свойства гидрофобности и грязеотталкивающей способности, что вhydrophobic and dirt-repellent properties that

сравнении с традиционными фарфором и стеклом позволяетcompared with traditional porcelain and glass allows

эксплуатировать изоляторы на открытых распределительныхoperate insulators in open distribution

устройствах в условиях высокой загрязненности атмосферы безdevices in conditions of high atmospheric pollution without

перекрытия электрической дугой по поверхности изолятора. Вoverlapping electric arc on the surface of the insulator. AT

результате высокой трекингостойкости кремнийорганической резиныresult of high tracking resistance of organosilicon rubber

изоляторы выдерживают большие перенапряжения вinsulators withstand large overvoltages in

эксплуатируемых воздушных линиях электропередачи. Резкиеoperated overhead power lines. Sharp

изменения температуры, в изоляторе, в том числе локальные, вtemperature changes in the insulator, including local ones, in

результате протекания тока по поверхности и местного нагрева неthe result of current flowing on the surface and local heating is not

приводят к разрушению изолятора из-за термических напряжений,lead to the destruction of the insulator due to thermal stresses,

как, например, в фарфоре или стекле, ввиду эластичности материалаas, for example, in porcelain or glass, due to the elasticity of the material

изоляционной детали.insulating parts.

На рисунке 1 изображена общая стандартная схема устройства,Figure 1 shows the general standard circuit of the device,

где 1 - металлическая шапка, 2 - электроизоляционная деталь, 3 - металлический стержень, За - утолщение металлического стержня.where 1 is a metal cap, 2 is an electrical insulating part, 3 is metal rod, Over - thickening of the metal rod.

На рисунке 2 и 3 изображен способ сборки изолятора путемFigures 2 and 3 show a method of assembling an insulator by

деформирования заготовка шапки давильным роликом, где 1 -deformation of the workpiece caps with a pressure roller, where 1 -

металлическая шапка, 2 — электроизоляционная деталь, 3 —metal cap, 2 - electrical insulating part, 3 -

металлический стержень, P - давильный ролик.metal rod, P - pressure roller.

На рисунке 4 изображен способ сборки изолятора сFigure 4 shows a method of assembling an insulator with

использованием особого элемента 4, где остальные элементыusing special element 4, where the rest of the elements

обозначены теми же цифрами.marked with the same numbers.

На рисунке 5 и 6 изображены различные варианты конфигурацииFigure 5 and 6 show various configuration options.

электроизоляционной детали. electrical insulating parts.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM

1. Высоковольтный подвесной изолятор, содержащий металлическую1. High voltage suspension insulator containing metal

шапку, металлический стержень с утолщением иcap, metal rod with a thickening and

электроизоляционную деталь с головкой и юбкой, отличающийсяelectrical insulating part with head and skirt, characterized

тем, что электроизоляционная деталь выполнена изthe fact that the insulating part is made of

трекингостойкой кремнийорганической резины, а ее головкаtracking resistant silicone rubber, and its head

запрессована между металлической шапкой и металлическимpressed between the metal cap and the metal

стержнем в процессе изготовления.core during the manufacturing process.

2. Высоковольтный подвесной изолятор по п. 1 отличающийся тем,2. The high-voltage suspension insulator according to claim 1, characterized in that

что содержит соединяющий металлическую шапку иthat contains connecting the metal cap and

электроизоляционную деталь элемент, выполненный в формеelectrical insulating part

диска с отверстием.disk with a hole.

3. Изолятор по п. 1 , отличающийся тем, что электроизоляционная3. The insulator according to claim 1, characterized in that the insulating

деталь выполнена составной путем неразъемного соединения ееthe part is made integral by its permanent connection

головка и кольцевых юбок.head and ring skirts.

4. Изолятор по п.l, отличающийся тем, что электроизоляционная4. The insulator according to claim 1, characterized in that the insulating

деталь имеет более одной кольцевой юбки.The item has more than one annular skirt.

5. Изолятор по п.l, отличающийся тем, что юбка и/или юбки5. The insulator according to claim 1, characterized in that the skirt and / or skirts

электроизоляционной детали имеют концентрические ребра наelectrical parts have concentric ribs on

нижней поверхности. bottom surface.