Изоляторы линии электропередачи могут изолировать, потому что их изоляционные материалы имеют очень высокое электрическое сопротивление и диэлектрическую прочность, предотвращая значительный ток от протекания между проводником под напряжением и заземленной башней или опорной конструкцией.В то же время их механическая структура поддерживает проводник физически, сохраняя при этом необходимый электрический зазор и расстояние утечки.

Однако для международных проектов передачи и распределения изоляционные характеристики не определяются только сопротивлением материала. Надежный изолятор линии электропередачи должен выдерживатьРабочее напряжение, временные перенапряжения, импульсы молнии, механические нагрузки, загрязнение, влажность, изменения температуры и старение окружающей средыНа протяжении всего срока его службы.

Поэтому, покупая изоляторы для проекта ЭПК или международного тендера, покупатели должны оценитьИзоляционный материал, электрические выдерживающие характеристики, расстояние утечки, расстояние дуги, механическая прочность, конструкция профиля, применимые стандарты и протоколы испытанийКак интегрированная система.

Какова основная функция изолятора линии электропередачи?

Изолятор линии электропередачи имеет 2 основных функции: он электрически отделяет проводник от заземленных конструкций и механически поддерживает проводник.

Надземная система передачи энергии должна нести электрическую энергию через проводники, сохраняя при этом эти проводники изолированными от:

• Башни передачи
• Поляки
• Траверс
• Структуры подстанций
• Провода заземления
• Другое проводящее оборудование

Это создает фундаментальное инженерное требование:

Проводник должен быть механически соединен с несущей конструкцией, не становясь электрически соединенным с ней.

В этом и заключается роль изолятора.

Например, в типичном расположении подвески линии передачи:

Проводник → Изолятор Строка → Башня

Проводник механически поддерживается строкой изолятора, в то время как изолирующий корпус предотвращает протекание тока от проводника под напряжением к заземленной башне.

Вот почему изолятор-это не просто кусок непроводящего материала. Это-Механический и электрический компонент работая одновременно.

Изоляционные материалы содержат очень мало свободно движущихся носителей заряда при нормальных условиях эксплуатации, что придает им чрезвычайно высокое электрическое сопротивление.Электрический ток требует мобильных носителей заряда.

В металлических проводниках, таких как медь или алюминий, электроны могут относительно легко перемещаться через материал.

В изоляционных материалах, таких как:

• Электрический фарфор
• Закаленное стекло
• Силиконовая резина
• Другие диэлектрические материалы

Электроны гораздо сильнее связаны внутри материала.

В результате, при нормальном рабочем напряжении, нет легкого пути для большого тока, чтобы пройти через большую часть изолятора.Это обеспечивает очень высокое сопротивление между двумя проводящими фитингами.

Концептуально:

Проводящий материал → много мобильных носителей заряда → высокий ток потока

Изоляционный материал → очень мало мобильных носителей заряда → чрезвычайно низкий ток

Это основная причина, по которойИзолятор линии электропередачи высокого напряжения может изолировать проводник под напряжением от заземленной башни.

Однако «очень высокое сопротивление» не означает бесконечное сопротивление.Настоящий изолятор может испытывать небольшое количество тока утечки.Инженерной целью является поддержание этого тока на достаточно низком уровне и предотвращение его превращения в повреждающий электрический разряд.

Что делает электрический фарфор и стекло хорошими изоляционными материалами?

Электрический фарфор и закаленное стекло обладают высоким удельным сопротивлением, хорошей диэлектрической прочностью и стабильными свойствами в условиях окружающей среды, с которыми сталкиваются наружные энергосистемы. Различные изоляционные материалы имеют разные физические и электрические свойства.

Электрический фарфор

Электрический фарфор широко используется в:

• Подвесные изоляторы
• Контактные изоляторы
• Почтовые изоляторы
• Линия-пост изоляторы
• Изоляторы подстанций

Его преимущества включают:

• Высокое электрическое сопротивление
• Хорошая диэлектрическая прочность
• Механическая прочность
• Низкое водопоглощение при правильном изготовлении
• Хорошая устойчивость к ультрафиолетовому излучению

Закаленное стекло

Закаленное стекло является еще одним широко используемым материалом для подвесных дисковых изоляторов.

Его соответствующие свойства включают:

• Высокая электрическая изоляционная способность
• Высокая прозрачность
• Хорошая устойчивость к воздействию ультрафиолета
• Высокая механическая прочность
• Стабильная наружная производительность
• Визуальная идентификация сломанных единиц

Композитные материалы

Композитные изоляторы обычно сочетают:

• Сердечник из полимера, армированного стекловолокном
• Силиконовый резиновый корпус
• Металлические концевой арматуры

Их изоляционное поведение исходит из диэлектрических свойств полимерных материалов и геометрии полного изолятора.

Диэлектрическая прочность описывает, сколько электрического поля изоляционный материал может выдержать до электрического пробоя.Линия электропередачи может работать на десятки, сотни или даже сотни киловольт.Изолятор должен предотвращать нанесение электрического поля, вызывающего пробой через его изоляционный материал.У каждого изоляционного материала есть предел.

Если электрическое поле становится достаточно сильным, электроны могут получить достаточно энергии, чтобы инициировать процессы, которые вызывают электрический пробой.

Это может привести к:

• Внутренний прокол
• Поверхностный пробой
• Электрическая дуги
• Постоянное повреждение изоляции

Поэтому выбор изолятора должен учитывать не только нормальное рабочее напряжение, но и аномальные электрические напряжения.

Для проектов передачи, они могут включать:

• Временные перенапряжения
• Переключение перенапряжений
• Молниеносные импульсы
• Условия неисправности

Вот почему международные тендерные спецификации обычно включают требования к электрической устойчивости, а не просто указание напряжения системы.

В чем разница между сопротивлением изоляции и диэлектрической прочностью?

Сопротивление изоляции описывает, насколько сильно изолятор сопротивляется току, в то время как диэлектрическая прочность описывает электрическое напряжение, которое изоляция может выдержать до пробоя.

Эти два понятия связаны, но не идентичны.

Сопротивление изоляции

Это касается количества тока, который протекает через изоляционный материал при указанном напряжении.

Более высокое сопротивление обычно означает меньший ток утечки.

Диэлектрическая прочность

Это касается максимального электрического поля или напряжения, которое материал может выдержать до пробоя.

Поэтому материал может иметь очень высокое сопротивление при нормальном напряжении, но все же требует соответствующей толщины и геометрии, чтобы выдерживать высокие электрические напряжения.

Электричество может перемещаться вдоль поверхности изолятора при определенных условиях, но изолятор спроектирован с достаточным расстоянием утечки, геометрией профиля и электрическим зазором для предотвращения опасного поверхностного разряда.

Это одна из самых важных концепций для понимания наружных изоляторов.Основная часть изолятора может быть очень резистивной.Тем не менее, его поверхность подвергается воздействию окружающей среды.Со временем на поверхности могут накапливаться:

• Пыль
• Соль
• Промышленные частицы
• Цементная пыль
• Сельскохозяйственное загрязнение
• Отложения дыма
• Другие загрязнители

Когда эти загрязнители становятся влажными, поверхность может стать частично проводящей.Затем ток утечки может течь вдоль поверхности.Если электрическое напряжение становится достаточно высоким, может развиться дугообразования сухой полосы.В конце концов, дуга может преодолеть значительную часть изоляции и вызватьПробой.Вот почему изолятор линии электропередачи требует больше, чем материал с высокой резистивной способностью.Это также требует соответствующегоГеометрия поверхности.

Почему важны расстояние утечки и расчистка?

Расстояние утечки контролирует путь утечки на поверхности, в то время как электрический зазор обеспечивает кратчайшее воздушное расстояние между проводящими частями; оба они необходимы для надежной наружной изоляции.Эти два расстояния часто путают.

Расстояние утечки

Расстояние утечки-это кратчайшее расстояние, измеренное вдоль изоляционной поверхности между токопроводящими фитингами.

Это становится особенно важным в загрязненных и влажных условиях.

Оформление

Электрический зазор связан с кратчайшим расстоянием по воздуху между проводящими компонентами.

Очистка особенно важна при работе с:

• Молниеносные импульсы
• Переключение скачков напряжения
• Мощность-частота электрического напряжения
• Условия на большой высоте

Следовательно:Материал изоляция расстояние утечки зазор геометрия = полная внешняя система изоляции

Для проекта ЕРС не всегда достаточно указать только "минимальное расстояние утечки".Техническая спецификация также должна устанавливать соответствующие электрические зазоры и выдерживать уровни.

Изоляторы высокого напряжения.Используйте тщательно спроектированные свойства материала, размеры, расстояния между поверхностями, зазоры воздуха и несколько изоляционных блоков для распределения и выдерживания высоких электрических нагрузок.

Один небольшой кусок изоляционного материала не обязательно может выдерживать электрические требования высоковольтной линии электропередачи. Вместо этого в системах передачи используются специально разработанные изоляционные конструкции. Для систем подвеса, множественные блоки диска можно соединить последовательно:

Башня → Диски → Диск → Проводник

Добавление единиц увеличивается:

• Общая длина изоляции
• Расстояние утечки
• Электрическая выдерживаемая способность

Точное количество зависит от дизайна проекта.

Поэтому системы изоляции высокого напряжения полагаются наПроектирование на системном уровне, А не просто использовать материал с высоким значением сопротивления.

Почему изоляторы линий электропередач спроектированы с навесами?

Сараи увеличивают эффективный путь утечки, помогая контролировать воздействие дождя, загрязнения и влаги на поверхность изолятора.

Если бы изолятор был просто гладким цилиндрическим куском материала, его поверхностный путь утечки мог бы быть относительно коротким.

Сараи создают более длинный путь поверхности в пределах компактной физической длины.

Они также могут влиять:

• Дренаж воды
• Накопление загрязнений
• Смачивание поверхности
• Естественная стирка
• Образование сухой-полосы
• Производительность flashover загрязнения

Различные среды могут потребовать разных конструкций сарая.

К примеру:

• Стандартные профили
• Профили Анти -- загрязнения
• Противотуманные профили-типа
• Дизайны с длинной утечкой

Загрязнение может создать проводящий поверхностный слой, который увеличивает ток утечки и может в конечном итоге привести к возникновению дуги сухой полосы и загрязнению.Наружный изолятор постоянно подвергается воздействию окружающей среды.Загрязнение может накапливаться со временем.В сухих условиях слой загрязнения может не сразу вызвать серьезную проблему.

Но когда вводится влага:

Загрязнение Влага → Проводящий поверхностный слой

В результате ток утечки может нагревать участки поверхности и создавать сухие участки.Эти сухие полосы имеют гораздо более высокое электрическое сопротивление, чем окружающая влажная поверхность.

Затем напряжение концентрируется через сухие полосы.Это может инициировать электрические дуги.

Если дуги простираются достаточно:

Сухая дуга → Удлинение дуги → Восплабление поверхности

Вот почему серьезность загрязнения является основным фактором при выборе изоляторов высоковольтных линий электропередачи.

Почему вода не всегда делает изолятор неэффективным?

Чистая вода обычно имеет ограниченную проводимость по сравнению с загрязненной поверхностью, и правильно спроектированные изоляторы используют геометрию и расстояние утечки для управления смачиванием поверхности. Это-важное различие. Чистая или относительно чистая вода является плохим проводником по сравнению с металлическими материалами. Однако настоящая дождевая вода на открытом воздухе не является идеально чистой. Что еще более важно, поверхность изолятора может уже содержать загрязняющие вещества. Когда влага растворяет растворимые загрязнители, полученная поверхностная пленка может стать намного более проводящей.

Почему поврежденный изолятор может перестать правильно изолировать?

Физические повреждения могут уменьшить эффективный изоляционный путь, создать внутренние дефекты, ослабить механическую поддержку или создать условия для электрического пробоя.

Различные материалы имеют разные характеристики отказа.

Фарфор

Трещины, проколы, внутренние дефекты или механические повреждения могут поставить под угрозу изоляционные характеристики.

Закаленное стекло

Сильное повреждение может привести к разрушению стеклянного корпуса, что сделает неисправный блок визуально узнаваемым.

Композитные изоляторы

Повреждение корпуса, сердечника, уплотнений или интерфейсов может повлиять на долгосрочные изоляционные характеристики.

Вот почему контроль качества имеет важное значение.

В случае международных торгов покупатели должны удостовериться в том, что изготовитель располагает надлежащими процедурами для:

• Осмотр сырья-материала
• Инспекция процесса
• Габаритный контроль
• Электрические испытания
• Механические испытания
• Обычное тестирование
• Окончательный осмотр

Изолятор линии электропередачи должен поддерживать механические нагрузки, одновременно обеспечивая электрическую изоляцию, поэтому одних электрических характеристик недостаточно.Изоляторы линии электропередачи могут испытывать значительные механические силы от:

• Вес проводника
• Напряжение проводника
• Ветер
• Лед
• Установка
• Условия короткого замыкания
• Движение проводника
• Строка аппаратных нагрузок

Таким образом, подвесной изолятор выполняет 2 функции:

Электрическая изоляция

И

Механическая передача нагрузки

Например, изолятор фарфорового или стеклянного диска может иметь определенную механическую неисправную нагрузку, такую как:

• 40 кН
• 70 кН
• 100 кН
• 120 кН
• 160 кН
• 210 кН
• 240 кН
• Более высокие рейтинги для специальных приложений

Почему изоляторы линий электропередач должны выдерживать молнии?

Молния может создавать импульсы напряжения намного выше нормального рабочего напряжения, поэтому внешняя система изоляции должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать определенные импульсные напряжения. Линия электропередачи может работать непрерывно при определенном напряжении, но молния вводит совсем другое электрическое состояние.

Молниеносный импульс имеет:

• Очень высокое напряжение
• Очень короткая продолжительность
• Быстрое повышение напряжения

Поэтому система изоляции должна иметь адекватную способность выдерживать импульсы.

Вот почему технические спецификации для высоковольтных изоляторов могут включать:

• Выдерживаемое напряжение молниеносного импульса
• Выдерживаемое напряжение питания и частоты
• Требования к выдерживаемым импульсам переключения для применимых классов напряжения

Для проектов EPC эти параметры должны быть согласованы с общим исследованием по координации изоляции проекта.

Зачем тестируются изоляторы перед их доставкой?

Испытание проверяет, что изготовленный изолятор соответствует требуемым электрическим, механическим, размерным и материальным требованиям к производительности, прежде чем он будет установлен в энергосистеме. Проект передачи может потребовать тысячи отдельных изоляторов.

Сбой в обслуживании может вызвать:

• Отказы линии
• Эксплуатационные расходы
• Риски безопасности
• Расходы на замену
• Задержки проекта

Поэтому обеспечение качества имеет важное значение. В зависимости от применимого стандарта, тестирование может включать:

Электрические испытания

• Мощность-частота выдерживает
• Импульс выдерживает
• Тесты, связанные с проколами, где применимо

Механические испытания

• Механическая аварийная нагрузка
• Проверка механической нагрузки
• Термально-механические испытания где определено

Контроль материалов и размеров

• Проверка фарфора
• Проверка стекла
• Проверка металлических фитингов
• Размерная проверка
• Проверка остекления
• Проверка цинкования

Обычные тесты

Плановые испытания проводятся во время производства для выявления дефектных единиц перед отправкой.

В отношении международных закупок покупатели должны проводить различие между:

Испытания типа-Продемонстрировать, что конструкция соответствует установленным требованиям.

Обычные тесты-Проверять качество отдельных изготовленных единиц или производственных партий по мере необходимости.

Материал определяет большую часть объемной изоляционной способности, в то время как физическая конструкция определяет, насколько эффективно изолятор справляется с электрическим напряжением, утечкой поверхности, загрязнением и воздействием окружающей среды.Рассмотрим 2 изолятора, изготовленные из одного и того же материала.

Они все еще могут иметь разную производительность из-за различий в:

• Диаметр
• Геометрия сарая
• Расстояние утечки
• Расстояние
• Профиль
• Монтажное устройство
• Общая длина

Следовательно, изолятор следует рассматривать какИнженерный электрический компонент, А не просто блок изоляционного материала.

Что происходит, если изолятор линии электропередачи откачается?

Отказ изолятора может привести к электрическому пробою, неисправностям проводника к земле, механической потере опоры или прерыванию обслуживания, в зависимости от режима отказа.

Возможные механизмы отказа включают:

• Электрический прокол
• Поверхностный пробой
• Загрязнение flashover
• Механическая поломка
• Растрескивания
• Провал установки
• Цемент-сбой интерфейса
• Острая деградация окружающей среды

Последствия могут включать:

• Передача-отключение линии
• Повреждение оборудования
• Техническое вмешательство
• Замена изоляторных струн
• Опасности безопасности
• Снижение надежности сети

Это объясняет, почему закупку изолятора следует рассматривать какНадежность-критическое решение о покупке, А не простая покупка оборудования.

1. Почему изоляторы линии электропередач могут изолировать электричество?

В изоляторах линий электропередач используются материалы с очень высоким электрическим сопротивлением и диэлектрической прочностью, которые значительно ограничивают ток между проводниками под напряжением и заземленными конструкциями.

2. Какие материалы использованы для того чтобы сделать изоляторы линии электропередачи?

Общие материалы включают электрический фарфор, закаленное стекло и композитные полимерные материалы, такие как силиконовая резина в сочетании с армированными стекловолокном сердечниками.

3. Может ли изолятор полностью остановить электрический ток?

Ни один настоящий изоляционный материал не обладает бесконечным сопротивлением. Может существовать очень небольшой ток утечки, но изолятор предназначен для поддержания его в допустимых пределах.

4. Почему высоковольтный изолятор требует расстояния утечки?

Расстояние утечки обеспечивает более длинный поверхностный путь для тока утечки и помогает снизить риск поверхностного пробоя, особенно при наличии загрязнения и влаги.

5. В чем разница между расстоянием утечки и зазором?

Расстояние утечки следует за изолирующей поверхностью, а зазор относится к кратчайшему соответствующему расстоянию через воздух между проводящими частями.

6. Почему передающие линии используют несколько изоляционных дисков?

Несколько дисков могут быть подключены последовательно, чтобы обеспечить необходимую общую длину изоляции, расстояние утечки, механическую прочность и электрическую выдерживаемую способность для приложений с более высоким напряжением.

7. Почему загрязнение может сделать изолятор проводящим?

Загрязнители, осажденные на поверхности, могут растворяться или становиться проводящими при намокании, создавая путь утечки тока вдоль поверхности изолятора.

8. Можно ли использовать как стекло, так и фарфор для высоковольтных линий электропередачи?

Да. Как закаленное стекло, так и электрический фарфор являются установленными материалами для изоляции линий электропередачи при условии, что выбранный продукт соответствует электрическим, механическим, экологическим и стандартным требованиям проекта.