Как дискообразные стеклянные изоляторы предотвращают электрические поломки?

Электрические стеклянные изоляторы Nooa: Защитники от электрических пробоев

Электрические сети полагаются на надежную изоляцию для предотвращения непреднамеренных путей тока и обеспечения надежной подачи электроэнергии. Среди различных типов изоляторов дискообразные стеклянные изоляторы являются вездесущим видом на воздушных линиях электропередачи. Их, казалось бы, простая конструкция не подчинена сложным инженерным принципам, которые эффективно предотвращают электрические поломки, в первую очередь за счет смягчения пробоя и пробоя.

Прежде чем углубляться в то, как работают дискообразные стеклянные изоляторы, важно понять основные механизмы электрического пробоя. В контексте изоляторов, это:

Мигающий: Это происходит, когда дуга образуется над поверхностью изолятора, обеспечивая проводящий путь для тока, чтобы обойти изоляционный материал. Это часто инициируется загрязнением (пыль, соль, влага) на поверхности изолятора, что снижает его удельное сопротивление поверхности и создает токи утечки.
Прокол: это катастрофический сбой, когда сам изоляционный материал ломается внутри, что приводит к проводящему пути непосредственно через изолятор. Обычно это связано с чрезмерным напряжением напряжения, превышающим диэлектрическую прочность материала.
Конструктционные особенности для повышения диэлектрической прочности и управления траектории утечки
Дискообразные стеклянные изоляторы спроектированы со специфическими особенностями, которые непосредственно касаются этих механизмов разрушения.

Наиболее заметная особенность, форма диска, далеко не произвольна. Его конструкция по своей сути удлиняет путь утечки вдоль поверхности изолятора. Представьте себе путь, по которому электрический ток должен пройти по поверхности простого цилиндрического изолятора по сравнению с дискообразным. Вихревая поверхность диска, часто имеющая навесы или юбки, заставляет ток проходить гораздо большее расстояние, тем самым увеличивая поверхностное сопротивление и делая пробоин менее вероятным. Этот расширенный путь также обеспечивает большую площадь поверхности для рассеивания загрязняющих веществ, уменьшая вероятность непрерывного образования проводящей пленки.

Свойства материала: невоспетый герой

Помимо формы, выбор материала-стекла-имеет решающее значение. Стекло, особенно закаленное стекло, обладает отличными диэлектрическими свойствами. Его высокая диэлектрическая прочность означает, что он может выдерживать значительное напряжение напряжения без проколов. Кроме того, стекло непроницаемы для влаги, не впитывает воду, а его гладкая, непористая поверхность менее подвержена накоплению загрязнений по сравнению с некоторыми другими изоляционными материалами. Даже при загрязнении стекло легче чистить, а его прозрачность позволяет проводить визуальный осмотр внутренних дефектов.

Смягчение экологических проблем

Эффективность дискообразных стеклянных изоляторов распространяется на их способность надежно работать в разнообразных и часто суровых условиях окружающей среды.

Выдерживает загрязнение и влагу

Навесы или юбки на нижней стороне дисковых изоляторов играют жизненно важную роль в предотвращении образования непрерывных пленок воды во время дождя или тумана. Эти сараи создают сухие зоны, разрушая проводящий путь, который в противном случае могли бы создать влага и загрязнения. Эта конструкция также способствует самоочистке, так как дождь может смыть поверхностные загрязнения.

Термическая и механическая устойчивость

Изоляторы из закаленного стекла выдерживают значительные термические и механические нагрузки. Они обладают высокой устойчивостью к тепловому удару, что означает, что они могут выдерживать быстрые изменения температуры без растрескивания. Механически они достаточно сильны, чтобы выдерживать вес проводников и выдерживать ветровые нагрузки. В случае катастрофического разрушения закаленное стекло разбивается на мелкие тупые кусочки, снижая риск травм от падающих осколков, в отличие от фарфора, который может разбиться на большие острые кусочки.

В: Почему дискообразные изоляторы предпочтительнее более простых форм, таких как цилиндры, для высоковольтных применений?
Дискообразные изоляторы значительно увеличивают расстояние утечки вдоль поверхности, что значительно затрудняет формирование электрической дуги (пробоя), особенно в загрязненных или влажных условиях. Более простые формы предложили бы более короткий и легкий путь для тока, чтобы обойти изоляцию.

В: Как конструкция «сарая» или «юбки» способствует предотвращению электрических поломок?
О: Навесы или юбки создают более длинный извилистый путь для течений утечки, а также обеспечивают «сухие зоны» во время дождя или тумана. Эти сухие зоны разбивают непрерывные пленки воды, которые в противном случае могли бы действовать как проводящий путь для flashover.

В: Является ли стекло лучшим изоляционным материалом, чем фарфор, для наружного применения, и если да, то почему?
О: Хотя оба являются эффективными изоляторами, стекло имеет несколько преимуществ. Он не пористый, что делает его менее восприимчивым к поглощению влаги и накоплению загрязнений. Его прозрачность обеспечивает легкий визуальный осмотр внутренних дефектов, а закаленное стекло разбивается на более безопасные, более мелкие кусочки при отказе.

В: В чем основная разница между «пробоем» и «проколом» с точки зрения отказа изолятора?
A: Мигающий-это внешний пробой, при котором дуга образуется над поверхностью изолятора, минуя изоляционный материал. Прокол, с другой стороны, является внутренним пробоем, когда сам изоляционный материал выходит из строя, что приводит к проводящему пути непосредственно через изолятор.