Ce este un izolator de sticlă? Structura, principiul de lucru, tipuri și aplicații
Lăsaţi un mesaj
Izolatoarele din sticlă sunt componente importante utilizate în sistemele aeriene de transport și distribuție a energiei. Ele asigură izolarea electrică între conductorii sub tensiune și structurile de susținere, suportând în același timp și sarcina mecanică a conductorilor.
În comparație cu izolatorii ceramici și polimeri, izolatorii din sticlă au caracteristici distinctive de inspecție electrică, mecanică și vizuală. Acestea sunt utilizate pe scară largă în liniile de transport aeriene de tensiune medie-, înaltă- și extra-înaltă-.
Acest articol explică ce este un izolator de sticlă, cum funcționează, componentele sale principale, tipurile comune, caracteristicile cheie de performanță și aplicațiile tipice.
1. Ce este un izolator de sticlă?
Un izolator de sticlă este un dispozitiv de izolare electrică fabricat în principal din sticlă special formulată și călită. Este proiectat pentru a izola electric conductorii sub tensiune de stâlpi, turnuri, traverse și alte structuri împământate.
Într-o linie de transmisie aeriană, conductorul transportă energie electrică la o tensiune înaltă. Turnul sau stâlpul de susținere este în mod normal conectat la pământ. Fără un dispozitiv de izolație eficient între ele, curentul electric ar putea circula de la conductor la structura de susținere.
Izolatorul de sticlă îndeplinește două funcții principale:
Izolatie electrica:Previne fluxul de curent nedorit între conductor și structura împământată.
Suport mecanic:Sprijină conductorul și rezistă la sarcini mecanice cauzate de greutatea conductorului, vânt, gheață, tensiune și alte condiții de mediu.
Pentru sistemele de transmisie de -înaltă tensiune, mai multe unități izolatoare din sticlă pot fi conectate împreună pentru a forma unsfoară izolatoare.
2. Cum funcționează un izolator de sticlă?
Principiul de funcționare al unui izolator de sticlă se bazează pe rezistența electrică ridicată a sticlei.
Când un conductor sub tensiune este suspendat dintr-un turn de transmisie printr-un izolator, corpul de sticlă creează o barieră izolatoare între conductor și turnul împământat.
Performanța electrică a unui izolator este afectată de mai mulți factori, printre care:
Tensiunea nominală a sistemului
Distanța de izolare
Distanța de scurgere
Tensiune intermitentă
Poluarea mediului
Umiditate și precipitații
Altitudine
Configurația conductorului
În condiții normale de funcționare, izolatorul împiedică curgerea curentului de scurgere semnificativ către turn.
Cu toate acestea, dacă tensiunea pe izolator devine suficient de mare sau dacă suprafața devine puternic contaminată și umedă, poate apărea o descărcare electrică de-a lungul suprafeței. Acest fenomen este cunoscut caflashover.
Prin urmare, proiectarea unui izolator de sticlă trebuie să asigure o izolație electrică suficientă și o distanță de curgere a suprafeței pentru mediul de operare prevăzut.
3. Componentele principale ale unui izolator de sticlă
Un izolator tipic de sticlă de suspensie este format din mai multe componente majore.
3.1 Corp din sticlă securizată
Corpul de sticlă este principalul element izolator.
Sticla special formulată este prelucrată și călită pentru a asigura izolația electrică și rezistența mecanică necesare. Forma include în mod normal o serie de șoproane sau fuste care măresc distanța de curgere la suprafață.
3.2 Capac metalic
Capacul metalic este instalat în partea superioară a izolatorului și asigură o conexiune mecanică la hardware-ul adiacent.
În funcție de design, capacul poate folosi o conexiune cu bilă-și-după sau o altă configurație de cuplare standardizată.
3.3 Pin de metal
Pinul metalic este conectat la partea inferioară a corpului de sticlă. Acesta permite izolatorului să se conecteze cu un alt fiting sau unitate izolatoare.
3.4 Racord de ciment
Cimentul sau un sistem de lipire adecvat este utilizat în mod obișnuit pentru a conecta corpul de sticlă cu fitingurile metalice.
Conexiunea trebuie să reziste la sarcini mecanice, menținând în același timp fiabilitatea structurală pe termen lung-.
3.5 Șopuri sau fuste
Şopronele măresc distanţa de scurgere de-a lungul suprafeţei izolatorului.
Un traseu mai lung de scurgere ajută la îmbunătățirea performanței izolației în condiții de mediu umede sau poluate.
4. Principalele tipuri de izolatoare de sticlă
Izolatoarele din sticlă pot fi clasificate în funcție de structura lor, aplicație, nivelul de tensiune și metoda de instalare.
4.1 Izolatoare de suspensie din sticlă
Izolatoarele de sticlă de suspensie sunt utilizate pe scară largă pe liniile aeriene de transport.
Mai multe unități pot fi conectate vertical sau în alte configurații pentru a forma un șir izolator. Numărul de unități poate varia în funcție de tensiunea sistemului, condițiile de mediu, nivelul de izolație necesar și cerințele mecanice.
4.2 Izolatoare cu discuri de sticlă
Izolatoarele de sticlă de tip disc-au un corp izolator în formă de disc-și fitinguri metalice pe ambele părți.
Ele sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații de suspensie și tensiune pe liniile aeriene de transmisie.
4.3 Izolatoare de sticlă
Izolatoarele de sticlă de tip -stift sunt montate pe știfturi sau pe hardware de sprijin similar.
Ele sunt utilizate în general pentru aplicații de distribuție în care conductorul este susținut direct de izolator.
4.4 Izolatoare pentru stâlpi de sticlă
Izolatoarele de sticlă de tip -post oferă suport mecanic și izolație electrică pentru conductori sau echipamente electrice.
Designul lor specific depinde de nivelul de tensiune și de cerințele de instalare.
5. Caracteristicile cheie de performanță ale izolatoarelor de sticlă
Performanța unui izolator de sticlă este determinată atât de caracteristicile electrice, cât și mecanice.
5.1 Performanța electrică
Parametrii electrici importanți pot include:
Tensiune de rezistență la frecvența de putere{0}
Tensiune de stingere uscată
Tensiune umed flashover
Tensiunea de rezistență la impulsul fulgerului
Distanța de scurgere
Distanța de arc
Rezistenta de izolare
Acești parametri ajută la determinarea dacă un izolator poate rezista solicitărilor electrice generate în timpul funcționării normale și evenimentelor tranzitorii.
5.2 Performanță mecanică
Izolatoarele din sticlă utilizate pe liniile de transmisie trebuie să reziste și la forțe mecanice.
Parametrii mecanici importanți pot include:
Sarcina de defectare mecanică
Rezistență la tracțiune
Rezistenta la impact
Capacitate de încărcare mecanică pe termen lung{0}
Rezistența mecanică necesară depinde de configurația conductorului, lungimea deschiderii, structura de instalare și condițiile de mediu.
5.3 Performanța de mediu
Mediul de operare poate afecta semnificativ performanța izolatorului.
Factorii importanți de mediu includ:
Contaminarea cu sare
Poluarea industrială
Praf
Ploaie
Umiditate
Vânt puternic
Gheață și zăpadă
Altitudine mare
Expunerea la UV
Pentru mediile puternic poluate sau de coastă, o distanță de curgere adecvată și un design adecvat al izolatorului sunt deosebit de importante.
6. Ce este Creepage Distance?
Distanța de curgere este cea mai scurtă distanță măsurată de-a lungul suprafeței unui material izolator între două părți conductoare.
Este un parametru important pentru izolatoarele de-înaltă tensiune.
Când o suprafață izolatoare este contaminată cu praf, sare, particule industriale sau alți poluanți, umiditatea poate face stratul de contaminare parțial conductiv. Acest lucru poate crește curentul de scurgere de-a lungul suprafeței.
O distanță mai mare de curgere oferă o cale de suprafață mai lungă pentru curentul de scurgere și poate îmbunătăți rezistența la erupția de suprafață.
Din acest motiv, izolatoarele din sticlă proiectate pentru medii puternic poluate pot utiliza diferite configurații de șofer sau distanțele de scurgere mai mari.
7. Izolatoare de sticlă vs. Izolatoare ceramice
Sticla și ceramica sunt ambele materiale izolatoare tradiționale utilizate în sistemele electrice.
Cele două tipuri au caracteristici diferite.
|
Caracteristică |
Izolator de sticla |
Izolator ceramic |
|
Material principal |
Sticlă călită |
Porțelan/ceramică |
|
Inspecția suprafeței |
Starea vizibilă a sticlei poate facilita inspecția |
Defectele interne pot fi mai puțin vizibile vizual |
|
Performanta mecanica |
Rezistență ridicată atunci când este fabricat corespunzător |
Rezistență mecanică ridicată |
|
Izolație electrică |
Excelent |
Excelent |
|
Performanța la poluare |
Depinde de design și de distanța de fuga |
Depinde de design și de distanța de fuga |
|
Aplicații comune |
Linii de distributie si transport |
Distribuție, transport și substații |
|
Vizibilitatea eșecului |
Sticla spartă poate fi identificabilă vizual |
Eșecul poate necesita metode de inspecție suplimentare |
Selecția efectivă ar trebui să se bazeze pe nivelul de tensiune, cerințele mecanice, condițiile de mediu, standardele aplicabile și specificațiile proiectului, mai degrabă decât pe material.
8. Aplicații ale izolatorilor de sticlă
Izolatoarele de sticlă sunt utilizate în mod obișnuit în infrastructura de energie electrică.
8.1 Linii aeriene de transmisie
Izolatoarele de sticlă de suspensie și tensiune sunt utilizate pentru a izola electric conductorii de turnurile de transmisie.
Ele pot fi asamblate în șiruri izolatoare pentru aplicații de înaltă-tensiune și de foarte-înaltă-tensiune.
8.2 Linii aeriene de distribuție
Izolatoarele de sticlă pot fi utilizate și în rețelele de distribuție pentru a susține și izola electric conductorii de stâlpi și traverse.
8.3 Substații
În funcție de designul echipamentului, componentele izolatoare pe bază de sticlă-poate fi utilizate pentru izolarea electrică și suport mecanic în instalațiile electrice exterioare.
8.4 Proiecte de înaltă-tensiune și foarte-înaltă-tensiune
Sistemele cu tensiune mai mare-în general necesită o capacitate de izolație mai mare. Prin urmare, mai multe unități izolatoare pot fi conectate pentru a forma șiruri mai lungi.
Configurația exactă depinde de tensiunea sistemului, coordonarea izolației, condițiile de mediu, sarcina mecanică și standardele aplicabile.
9. Corzi izolatoare de sticlă
Pentru sistemele de transmisie de -înaltă tensiune, izolatoarele individuale de sticlă cu disc sunt de obicei conectate împreună pentru a crea un șir de izolatori.
Un ansamblu tipic poate include:
Turn de transmisie → Hardware turn → String izolator → Hardware de linie → Conductor
Hardware-ul asociat poate include:
Cârlige cu bile
Clese cu priză
Cătușe
Plăci de jug
Legături
Cleme de suspensie
Cleme de tensiune
Numărul și aranjarea unităților izolatoare din sticlă depind de performanța electrică și mecanică necesară.
Aceasta înseamnă că izolatorul de sticlă nu ar trebui să fie selectat independent de hardware-ul și sistemul conductor asociat.
10. Probleme frecvente de eșec
Deși izolatoarele din sticlă sunt proiectate pentru funcționarea pe termen lung-in aer liber, mai multe condiții le pot afecta performanța.
Spărgerea sticlei
Impactul mecanic, deteriorarea transportului, erorile de instalare sau alte forțe externe pot cauza spargerea sticlei.
Flashover
Pot apărea erupții atunci când tensiunea electrică depășește capacitatea efectivă de izolație a izolatorului.
Poluare Flashover
Contaminarea suprafeței, combinată cu umiditatea, poate crește curentul de scurgere și poate duce la fulgerarea poluării.
Coroziunea armăturii metalice
Expunerea pe termen lung-la umiditate, pulverizare de sare și poluanți industriali poate provoca coroziunea componentelor metalice dacă materialele sau straturile de protecție nu sunt potrivite pentru mediu.
Deteriorări mecanice
Încărcarea mecanică excesivă, instalarea necorespunzătoare sau forțele anormale ale conductorului pot deteriora izolatorul sau hardware-ul său de conectare.
Inspecția regulată și întreținerea adecvată pot ajuta la identificarea problemelor potențiale înainte ca acestea să afecteze funcționarea liniei.
11. Cum să alegeți izolatorul de sticlă potrivit
Selectarea unui izolator de sticlă necesită luarea în considerare a mai multor parametri tehnici.
Pasul 1: Confirmați tensiunea sistemului
Determinați tensiunea de funcționare a sistemului de transport sau distribuție.
Pasul 2: Determinați sarcina mecanică necesară
Rezistența mecanică necesară trebuie să corespundă greutății conductorului, tensiunea, condițiile de deschidere, sarcina vântului, sarcina cu gheață și cerințele de proiectare ale liniei.
Pasul 3: Evaluați condițiile de mediu
Luați în considerare:
Nivelul de poluare
Contaminarea cu sare
Umiditate
Precipitaţii
Altitudine
Vânt
Temperatură
Gheață și zăpadă
Pasul 4: Verificați distanța de curgere
Distanța de curgere necesară trebuie selectată în funcție de nivelul de poluare a mediului și de cerințele tehnice aplicabile.
Pasul 5: Confirmați tipul de conexiune
Verificați dacă izolatorul are nevoie de:
Conexiune bilă și priză
Conexiune clevis și limbă
Conexiune pin
Alt hardware specificat
Pasul 6: Confirmați standardele aplicabile
Produsul trebuie să respecte standardele și specificațiile tehnice cerute de proiect sau de utilitatea locală.
12. Ce informații ar trebui furnizate atunci când cumpărați izolatoare de sticlă?
Atunci când solicitați o ofertă de la un producător sau furnizor de izolatoare de sticlă, furnizarea de informații tehnice complete poate face selecția și ofertarea produselor mai eficiente.
Cumpărătorii ar trebui să ia în considerare furnizarea:
Tip de produs
Tensiune nominală
Sarcina de defectare mecanică
Distanța de scurgere
Tip conexiune
Standard obligatoriu
Cantitate
Aplicație
Condiții de mediu
Cerințe de ambalare
Țara de destinație
Pentru proiecte personalizate, desenele sau specificațiile tehnice pot fi furnizate și pentru confirmare detaliată.
13. Concluzie
Izolatoarele din sticlă sunt componente esențiale pentru menținerea atât a izolației electrice, cât și a suportului mecanic în sistemele electrice aeriene.
Performanța lor depinde de mai mulți factori, inclusiv materialul din sticlă, designul structural, distanța de curgere, rezistența mecanică, caracteristicile electrice, hardware-ul de conectare și mediul de operare.
Pentru proiectele de transport și distribuție, alegerea izolatorului de sticlă adecvat necesită luarea în considerare a aplicației complete, mai degrabă decât a unei singure specificații. Nivelul de tensiune, sarcina mecanică, condițiile de poluare, cerințele de mediu, configurația conexiunii și standardele aplicabile trebuie evaluate înainte de cumpărare.
Un izolator din sticlă selectat și fabricat corespunzător poate oferi izolație electrică fiabilă și suport mecanic pentru funcționarea pe termen lung-în rețelele electrice aeriene.
