Выбирается: конструктивная схема изолятора. Расчет ведется в следующей последовательности.

1. Расчетные выдерживаемые напряжения внешней изоляции в сухом состоянии принимаются на 10-20% выше соответствующих испытательных напряжений 50 Гц и импульсных (см. табл. 13-1).

Рис. 13-16. Формы и размеры ребер для изоляторов внутренней установки.

в -й<;20 мм; г=.6 мм; б-~й>20 wi&, г=!0-.5г.14 мм.

Рис. 13-17. Формы и размеры ребер для изоляторов наружной установки.

Л=30-5-7Б мм: £=(0,25-0.30) А; B=(0,75-v-0,8!i) А: г=5-7-8 мм; г,=.10ть15 мм; Д=15:24 мм.

2. Определяется активная изоляционная высота /акт изолятора, равная полной его высоте за вычетом аксиальных размеров металлической арматуры. Величину ккх определяют по принятым значениям выдерживаемых напряжений в сухом состоянии и характеристикам воздушных промежутков вдоль поверхности изолятора (см. § 13-2).

3. На изоляционном теле изолятора внутренней установки предусматривают ребра по рис 13-16: одно для напряжений 6-10 кВ в верхней части у колпачка; 2-3 для напряжений 15-20 кВ; 3-5 для 35 кВ.

У изоляторов наружной установки ребра вьшолняют по рис. 13-17. Число ребер, ориентировочно, =1,5-Ь0,060{/в, где Uh - номинальное напряжение, кВ. Вылет ребра А принимается равным половине промежутка между ребрами.

4. Для изоляторов наружной установ--ки по результатам предыдущих расчетов строят очертания поверхности изоляционного тела и определяют длину 1с пути перекрытия в сухом состоянии и длину L пути утечки по поверхности. По 4 и данным, приведенным § 132, проверяют способность

изолятора выдержать испытательное на-пряжен1-1е под дождем. По L определяется удельная длина пути утечки к, которая сравнивается с нормами (см. табл. 13-2 или 13-4). В случае необходимости увеличиваются активная высота 4кт или размеры ребер.

5. По условиям механической прочности определяется диаметр тела изолятора. Расчетное условие:

au.W

где h - высота изолятора, принимается равной /акт; г-расчетное механическое усилие, принимается в 2-3 раза больше рабочей нагрузки изолятора; Сп к W - см. расчет механической прочности изолятора; fean= 1,05- 1,20-коэффициент запаса.

Расчет проходного изолятора

Задаются: номинальное напряжение и , расчетное механическое усилие F на изолятор, диаметр токоведущего стержня (по номинальному току), место установки и условия работы.

Выбирается: конструктивная схема изолятора и его внутренней изоляции.

Расчет проходного изолятора с воздушной полостью проводится в следующей последовательности.

1. По испытательным напряжениям в сухом состоянии (см. табл. 13-1) определяются расчетные значения выдерживаемых напряжений: для внешней изоляции - на 10-207о выше испытательных; для внутренней - в 1,6 раза больше, чем для внешней (см. § 13-1).

2. По выдерживаемым напряжениям для внешней изоляции определяется активная длина одного из концов изолятора (см. расчет опорного изолятора). Если оба конца изолятора работают в воздухе, длины их принимаются одинаковыми, если один из концов работает в масле, его длина определяется по выдерживаемым напряжениям и характеристикам промежутков в масле вдоль поверхности твердого диэлектрика (см. § 13-2). В последнем случае обычно длина конца изолятора в масле получается примерно в 2 раза меньшей, чем на воздухе.

На поверхности изоляционного тела предусматривают ребра (см. расчет опорного изолятора); для изолятора наружной установки проверяют разрядное напряжение под дождем и длину пути утечки по поверхности (см. расчет опорного изолятора). В случае необходимости увеличивают активную длину концов изолятора или размеры ребер.

3. По условию механической прочности определяют наружный D и внутренний d диаметры изоляционного тела (см. расчет механической прочности изолятора), при этом внутренний диаметр d принимается на 5-6 мм больше диаметра токоведущего

стержня. Толщргау фарфора берут не менее 20 и не более 40 мм. В случае необходимости повысить механическую прочность увеличивают диаметр d при сохранении неизменной толщины стенки.

4. Проверяют пробиврюе напряжение фарфорового тела, т. е. внутренней изоля-цнн. При этом предполагают, что воздушная полость в изоляторе полностью ионизована н все напряжение прикладывается к фарфору. Пробиврюе напряжение оцеиива-

d D

ется по формуле t/np=£np~ In--, гдеЕпр

для фарфора определяется с учетом толпщ-ны стенкн (см. рис. 13-13), Полученное значение t/np должно в 1,6 раза превышать расчетное выдерживаемое напряжение 50 Гц для внешней изоляции в сухом сос-тояиин. В случае необходимости увеличивают толщину стенки фарфора н принимают меры, исключающие возможность ионизации внутренней полости в изоляторе (заполнение полости маслом нлн компаундом, покрытие токоведущего стержня твердой изоляцией). В последнем случае изолятор образует двухслойнвш цилиндрический конденсатор, в котором на фарфор падает только часть приложенного напряжения.

5. Проверяется отсутствие коронного разряда у края заземленного фланца при наибольшем рабочем напряжении. Напряжение Uk появления корояы, кВ, определя-

/ D D \0.4S

ется по формуле к=* 1~ J )

D и d даны в миллиметрах.

Методы расчета более сложных изоляторов изложены в [13-7, 13-8].

13-4. ИЗОЛЯТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 50 Гц

Назначение и классификация изоляторов

По условиям эксплуатации изоляторы подразделяются на конструкции для работы в помещеини (для внутренней установки) й для работы в открытой атмосфере (для наружной установки).

Изоляторы для внутренней установки изготовляют в климатическом исполнении для районов умеренного (У), холодного (ХЛ) н тропического (Т) климата категорий размещения 2 п 3 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70, а изоляторы для наружной установки - для районов У и ХЛ категории размещения 1 (см. разд. 6).

По назначению изоляторы подразделяются на опорные, проходные н линейные. Каждый тип изолятора имеет разновидности, отличающиеся по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и условиям эксплуатации. Для каждого класса напряжения однотипные изоляторы изготовляют на различные механические нагрузки. Классификация изоляторов приведена в табл. 13-5.

Таблица 13-5 Классификация изоляторов

По назначению

По конструктивному исполнению

для внутренней установки

Опорные

Проходные Линейные

1. С наружной заделкой арматуры

2. С внутренней заделкой арматуры

3. С комбинированной заделкой арматуры

Для работы в помещении

для наружной установки

1. Опорно-щты-ревые

2. Опорно-стержневые

Для наружно-внутренней установки

1. Штыревые

2. Тарельчатые

3. Стержневые

Приведенные ниже электрические характеристики изоляторов соответствуют нх установке на высоте не более 1000 м над уровнем моря. При эксплуатации изоляторов на высоте более 1000 м н при температуре выше 40°С следует руководствоваться ГОСТ 1516.1-76.

Опорные изоляторы

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления токоведущйх частей в электрических аппаратах и для монтажа шин распределительных устройств электрических станций и подстанций.

Опорные изоляторы для внутренней установки изготовляют по ГОСТ 15131-77Е на номинальные напряжения 6, 10, 20, 35 кВ. Минимальная механическая прочность изоляторов на изгиб (разрыв) должна соответствовать следующему ряду: 3750, 7500, 12 500, 20 000, 30 000, 42 500, 60 ООО Н. Климатическое исполнение изоляторов У, ХЛ, Т, категорий размещения 2 и 3.

Изоляционная деталь изолятора с наружной заделкой арматуры (рис. 13-18) представляет собой полое тело вращения, армированное верхней и нижней арматурой. Форма верхней арматуры - колпачок изолятора- круглая. На его торцевой поверхности предусмотрены резьбовые отверстия для крепления токопроводов или деталей аппаратов. Нижняя арматура - основание изолятора, с помощью которой осуществляется его монтаж, может быть круглой, овальной или квадратно формы.

Конструкция изолятора с внутренней заделкой арматуры (рис. 13-19) отличается меньшей высотЬй и материалоемкостью, однако изготовить такой изолятор на большие механические нагрузки затруднительно. Поэтому перспективной является конструкция изолятора с комбинированной заделкой арматуры, в которой верхЕкя арматура имеет внутреннюю эад.еяку, а ниж-

Таблица 13-6

Технические характеристики опорных изоляторов для внутренней установки

Ркс. 13-18. Опорный изолятор с наружной заделкой арматуры.

Рис. 13-19. Опорный изолятор с внутренней заделкой арматуры.

Ркс. 13-20. Опорный изолятор с комбинированной заделкой арматуры.

Рис. 13-21. Опорный изолятор с ребристой поверхностью и комбинированной заделкой арматуры.

няя -наружную (рис. 13-20). Изоляторы с внутренней и комбинированной заделкой арматуры изготовляются и с ребристой боковой поверхностью (рис. 13-21). *

Техничес№е характеристики опорных изоляторов приведены в табл. 13-6.

В условном обозначении типов изоляторов буквы и цифры означают: И - изолятор; О - опорный; Р - ребристый; кв - с нижним квадратным основанием (ов - с овальным, кр - с круглым); первая цифра - номинальное напряжение, кВ; вторая - минимальное разрушающее усилие на изгиб, даН (1 даН=10 Н); У. ХЛ, Т - климатическое исполнение; 2, 3- KaieropHH размещения (ГОСТ 1D797-74). Срок службы изоляторов - не менее 20 лет при интенсивности отказов не более 6-10 ч .

Конструкция опорно-штыревого изолятора для наружной установки состоит из изоляционного тела, армированного верхней и нижней металлической арматурой.

Тело изолятора на напряжение 6- 10 кВ выполняется одноэлементным (рис. 13-22), а иа напряжение 35 кВ - двух- и даже трехэлементным (рис. 13-23). Для изготовления и.золяторов на 6-10 кВ применяют электротехнический фарфор или стекло, на напряжение 35 кВ - только фарфор. Обозначение опорно-штыревых изоляторов включает в себя: О - опорный; Н - наружной установки; Ш - штыревой; первая цифра - номинальное напряжение, кВ; вторая цифра - механическая прочность на изгиб, даН. У стеклянных изоляторов после цифры добавляется буква С.

Опорно-стержневые изоляторы состоят из сплошного фарфорового стержня, армированного верхним и нижним металлическими фланцами (рис. 13-24). Опорно-стержневые изоляторы выпускают по ГОСТ 9984-72 на номинальные напряжения 10, 20, 35, ПО, 150 и 220 кВ исполнения У, ХЛ, категории 1. Для изоляторов на напряжение