Как устроены изоляторы ЛЭП

Изолятор ЛЭП — устройство для подвешивания и изоляции провода на опорах при прокладке воздушной линии электропередачи (ВЛ). Изолятор — ответственный элемент воздушной ЛЭП, выполняющий одновременно крепежную и защитную функцию. От правильного выбора и качества диэлектрического устройства зависит безопасность монтажа и надежность эксплуатации воздушных линий электропередачи.

В этой статье мы расскажем о видах и устройстве линейных изоляторов, их обозначении и области применения.

Классификация изоляторов по способу крепления на опоре

По способу фиксации на опоре изоляторы подразделяются на:

• • Штыревые изоляторы — крепятся на траверсах опорных элементов при помощи металлических штырей. Такие изоляторы применяются на воздушных линиях напряжением до 35 кВ. В зависимости от типа и конфигурации, штыревые изоляторы могут устанавливаться на ВЛ с неизолированными и защищенными проводами.
  • Подвесные изоляторы — применяются на линиях электропередач напряжением 35 кВ и более для крепления проводов среднего и большого сечения методом подвеса. Подвесные изоляторы тарельчатого типа последовательно объединяют в гирлянды, при этом количество задействованных устройств подбирается в зависимости от рабочего напряжения линии.
  • Линейные опорные изоляторы — предназначены для крепления и изоляции незащищенных и изолированных проводов. Применяются на воздушных линиях напряжением до 154 кВ. Опорные изоляторы крепятся к траверсам посредством болтового соединения.

Основные материалы изоляторов

Для изготовления изоляторов используют фарфор, стекло и полимерные материалы.

Фарфоровые (керамические) изоляторы изготавливают из особого электротехнического силикатного фарфора, в состав которого входит глина (каолин), кварц и полевой шпат. Изделия покрывают толстым слоем стекловидной глазури, после чего обжигают в печах. Электротехнический фарфор обладает высокой диэлектрической прочностью и имеет отличную теплостойкость. Более 100 лет фарфор применяется для изготовления изоляторов для ВЛ.

Электротехническое (электроизоляционное) стекло — материал, для которого характерны высокие показатели удельного электросопротивления, большая диэлектрическая и механическая прочность, малые значения диэлектрических потерь.

Полимерные (композитные) изоляторы отливают из специальных композитов. Этот материал в несколько раз легче стекла и фарфора, что делает его более удобным в транспортировке и монтаже. При этом полимерные изоляторы менее долговечны, поскольку материал разрушается под действием ультрафиолета и солнечной радиации.

Устройство штыревых изоляторов

Штыревые изоляторы были и остаются ключевым изоляционным элементом на воздушных линиях электропередачи. Конструкция такого устройства крайне проста. В классическом исполнении штыревые изоляторы представляют собой монолитное изоляционное тело из стекла, фарфора или полимерного материала.

Для установки изолятора на металлическом штыре в его теле предусмотрено глухое отверстие с резьбой. Установка изолятора на штырь осуществляется с применением специальных пластиковых колпачков. Для крепления проводов на головке изолятора имеются специальные канавки.

Существуют и более современные модификации штыревых изоляторов, которые монтируются на штыре затяжкой гайки стягивающего хомута. До сих пор используются классические стеклянные и керамические изоляторы, для фиксации которых применяют паклю и свинцовый сурик.

Современные варианты штыревых изоляторов для изолированных проводов снабжены разрезной поворотной пластиковой втулкой в верхней части, что позволяет проводить монтаж провода без раскаточных роликов.

Устройство подвесных изоляторов

Диэлектрическая часть подвесных изоляторов состоит из фарфора или специального закаленного стекла. Внутри изолирующей части расположены металлические детали (головка) — шапка из ковкого чугуна и стальной стержень. Для соединения изоляционного тела с металлической арматурой используется специальный цемент.

Подвесные изоляторы тарельчатого типа объединяются в гирлянды путем последовательного соединения, что позволяет получить гирлянды на необходимое номинальное напряжение.

Применение изоляторов тарельчатого типа исключает падение провода на землю в случае повреждения изоляционного тела, поскольку механическая прочность всей гирлянды не нарушается. Для эксплуатации в условиях повышенной загрязненности окружающей среды разработаны тарельчатые изоляторы, которые имеют более сложную форму изоляционного тела. Такие устройства отличаются повышенными разрядными показателями и увеличенной длиной пути утечки.

Устройство опорных изоляторов

Классический опорный изолятор стержневого типа состоит из фарфорового корпуса цилиндрической формы, внутри которого находится фасонная гайка для крепления к траверсе. Гайка закреплена внутри изоляционного тела (в нижней его части) на цемент. В верхней части фарфор армирован металлической шапкой.

Улучшить разрядные характеристики изолирующего устройства можно путем внедрения внутреннего экрана, который снижает напряженность электрического поля. Роль такого экрана выполняют металлические элементы внутренней заделки арматуры.

Опорные изоляторы различают по номинальному напряжению и механической прочности, поскольку устройства в процессе эксплуатации подвержены изгибающим механическим нагрузкам.

Преимущества стеклянных изоляторов

Одним из ключевых преимуществ стеклянных изоляторов является прозрачность материала. Благодаря этому можно визуально установить наличие/отсутствие скрытых дефектов внутри изоляционного тела.

Отдел технического контроля на предприятии-изготовителе проверяет каждое изделие на отсутствие пузырьков в силовой головке изолятора (оптический контроль).

Стеклянные изоляторы не подвержены старению, они не разрушаются под действием ультрафиолета. Стекло обладает нулевой водопроницаемостью.

При выходе из строя стеклянные изоляторы можно идентифицировать визуально при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

Преимущества фарфоровых изоляторов

К преимуществам изоляторов из электротехнического фарфора можно отнести высокую термостойкость. Фарфоровые изделия выдерживают несколько циклов резких изменений температуры с перепадом в 700℃. Материал устойчив к воздействию ультрафиолета и солнечной радиации. Высокие диэлектрические свойства электротехнического фарфора практически исключают пробой изолятора.