С развитием электроэнергетики, постоянным расширением пропускной способности, повышением уровня напряжения линий электропередачи и подстанций требования к изоляторам в энергосистемах становятся все более жесткими. Традиционные фарфоровые или стеклянные изоляторы, используемые более 100 лет в линиях электропередачи высокого напряжения, имеют как преимущества, так и недостатки. К ним относятся тяжесть и хрупкость, низкая устойчивость к загрязнениям и склонность к разрушению внутренней изоляции. Поэтому существует острая необходимость в изоляторе нового типа для замены традиционных фарфоровых изоляторов. С бурным развитием химической промышленности и появлением новых композиционных материалов появилось новое поколение изоляторов, изготовленных преимущественно из органических материалов, — композиционные изоляторы.
Композитные изоляторы являются отличным выбором для легкой установки или для использования в зонах с высоким уровнем загрязнения. Они состоят из сложной структуры, состоящей из двух или более типов органических материалов. Композитные изоляторы, применяемые в электрических сетях, представляют собой преимущественно подвесные стержневые изоляторы.
Основная конструкция изолятора представлена на схеме ниже:
1. Концевые фитинги: Концевые фитинги представляют собой металлические части композитного изолятора, служащие компонентами передачи механической нагрузки. Они соединяют изолятор с опорой и проводниками, и их качество напрямую влияет на механическую прочность и характеристики композитного изолятора.
2. Стержень с сердечником: Стержень с сердечником, также известный как стержень из эпоксидной смолы, армированный пултрудированным стекловолокном, является основной несущей частью композитного изолятора и основным компонентом внутренней изоляции. Он должен обладать высокой механической прочностью, отличными изоляционными свойствами и долговременной стабильностью. Материал сердцевины стержня обычно представляет собой армированный смолой однонаправленный пултрузионный стержень из стекловолокна. Он действует как основа композитного изолятора, поддерживая навесы, обеспечивая внутреннюю изоляцию, соединяя концевую арматуру и воспринимая механические нагрузки. При пределе прочности на разрыв, обычно превышающем 600 МПа, стержень с сердечником в два раза прочнее обычной стали и в 5-8 раз прочнее фарфора. Кроме того, он обладает хорошими диэлектрическими свойствами, химической стойкостью, сопротивлением усталости при изгибе, сопротивлением ползучести и ударопрочностью.
3. Навесы (корпус). Навесы или корпус образуют внешнюю изоляционную часть композитного изолятора. Их роль заключается в обеспечении высокой устойчивости к влажным и загрязненным пробам, защищая стержень сердечника от атмосферного воздействия. Навесы подвергаются воздействию внешних условий, суровых погодных условий и промышленных загрязнений, а также могут страдать от искровых разрядов или частичной дуговой эрозии во время работы. Таким образом, навесы должны иметь превосходную устойчивость к пробоям, отслеживанию и эрозии, а также устойчивость к озону, высоким температурам и атмосферному старению.
Дополнительный компонент
Клейкий слой: Клейкий слой представляет собой границу раздела между стержнем и корпусом, простирающийся между двумя концевыми фитингами. Это еще одна важная часть внутренней изоляции композитного изолятора. Плохое качество клея может стать слабым местом в работе изолятора.
В совокупности эти компоненты обеспечивают превосходные электроизоляционные характеристики, механическую прочность и долговечность композитного изолятора, что делает его подходящей заменой традиционным фарфоровым изоляторам, особенно в условиях высокого напряжения и в загрязненных средах.