ПОЛИМЕРНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ – КОНСТРУКЦИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ И МЕХАНИЗМЫ

Изначально полимерные изоляторы изготавливались из таких материалов, как керамика и стекло. Однако в 1963 году был представлен новый тип полимера. Однако последние усовершенствования в конструкции и производстве сделали их популярными среди энергетических компаний и коммунальных служб. Эти изоляторы имеют стекловолоконный сердечник и покрыты защитной частью из резины, такой как силикон, PTFE или EPDM. Они также имеют металлические детали для крепления на обоих концах. Кроме того, известны композитные изоляторы, которые сочетают в себе как минимум два различных изоляционных материала, прочный сердечник и защитную оболочку с концевой арматурой.

В этом блоге мы подробнее рассмотрим эти изоляторы, особенно 11 и 33 кВ.

Почему “полимеры” считаются изоляторами?

Полимеры считаются “изоляторами” из-за их молекулярной структуры, которая не позволяет свободно перемещаться электронам. Такое сопротивление движению электронов означает, что электрические заряды не могут легко проходить через эти материалы.

С точки зрения теплоизоляции, валентные электроны в этих полимерах плотно связаны с атомами, что не позволяет им проводить тепло. Кроме того, полимеры могут обладать высокой диэлектрической прочностью, которая означает способность материала выдерживать электрическое поле без пробоя. Благодаря этому свойству они отлично противостоят протеканию электрического тока.

Кроме того, полимерные изоляторы – это материалы, которые являются противоположностью проводников – они блокируют электрические токи. Эти изоляционные материалы жизненно необходимы в электротехнической и электронной промышленности для предотвращения поражения электрическим током и обеспечения безопасной и эффективной работы цепей.

Области применения ПОЛИМЕРНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ

Эти полимерные изоляторы выбирают за их способность противостоять электрической проводимости в условиях высокого напряжения, например, в линиях электропередач, трансформаторах и другом электрооборудовании. Эти изоляторы обычно изготавливаются из таких материалов, как силиконовый каучук, полиэтилен или эпоксидные смолы. Их гидрофобность и способность предотвращать вспышки, связанные с загрязнением окружающей среды, делают их критически важными для поддержания надежности электросетей.

Ключевыми свойствами, определяющими полимерные изоляторы, являются низкая подвижность электронов и высокое сопротивление току, что позволяет минимизировать риск теплового удара.

Давайте рассмотрим материалы, из которых изготавливаются эти изоляторы:

• Пластмассы (смолы)
• Органический кремний
• Каучук
• Нефть
• Стекло (керамические формы)
• Чистая деионизированная вода

Эти материалы выбирают за их высокую устойчивость к электрическому току, что делает их идеальными для изоляции, например, для покрытия медной проволоки, используемой в различных электрических устройствах, от бытовых приборов до высоковольтных линий электропередач.

Эффективность проводника зависит от обилия свободных электронов, которые свободно перемещаются при комнатной температуре, способствуя протеканию тока. Полимерные изоляторы, с другой стороны, имеют мало свободных электронов, что значительно уменьшает движение электронов и, следовательно, препятствует протеканию тока.

Чтобы проиллюстрировать это на примере знакомого материала, давайте рассмотрим дерево. До определенного порога напряжения древесина может выступать в качестве изолятора. За этим порогом дерево перестает быть эффективным изолятором и начинает проводить электричество.

Компоненты ПОЛИМЕРНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ

1) Оправка из стекловолокна

Стекловолоконная оправка лежит в основе конструкции полимерного изолятора и выполняет две ключевые функции. Она обеспечивает первичную механическую прочность и электрическую изоляцию. Оправка изготовлена из тысяч тонких стеклянных волокон, называемых ровингами, которые плотно скреплены между собой эпоксидной смолой. Благодаря такому сочетанию оправка выдерживает значительные механические нагрузки и при этом эффективно изолируется от электрических токов. Целостность стекловолоконной оправки очень важна, поскольку она напрямую влияет на общую долговечность и производительность изолятора.

2) Резиновый корпус и ветрозащита

Стержень сердечника окружен прорезиненной оболочкой, которая в сочетании с ветрозащитным козырьком защищает сердечник от воздействия таких факторов окружающей среды, как соль, грязь, пыль и влага. Эти компоненты необходимы для сохранения изоляционных свойств изолятора с течением времени, предотвращая деградацию, которая может привести к выходу из строя. С годами материалы, используемые для изготовления резиновых корпусов, эволюционировали: наиболее распространенными являются силикон, EPDM (этилен-пропилен-диен-мономер) и различные сплавы. Силиконы особенно ценятся за их гидрофобность, которая помогает защитить от воды и предотвратить накопление влаги на поверхности изоляторов, тем самым снижая риск вспышек загрязнения.

Сочетание этих компонентов в полимерном изоляторе позволяет получить эффективное изолирующее устройство, легкое, прочное и способное работать в широком диапазоне условий окружающей среды.

3) Концевые фитинги

Концевые фитинги – это металлические части полимерного изолятора, которые соединяют его с окружающей инфраструктурой. Материал и конструкция этих фитингов выбираются в зависимости от номинальной механической нагрузки (SML) изолятора. Для более высоких значений SML обычно используется сталь (литая или кованая) благодаря ее высокой прочности, в то время как для более низких значений SML может использоваться ковкий чугун. Для защиты от повреждений, вызванных воздействием окружающей среды, таких как коррозия и ржавчина, железные и стальные фитинги покрываются защитной оцинковкой.

Первоначально полимерные изоляторы производились методом, при котором концевые фитинги приклеивались к оправке с помощью эпоксидной смолы. Эти ранние конструкции были известны как “клиновый стиль” и имели концевые фитинги в форме чашек для удержания эпоксидной смолы в процессе ее отверждения.

Хотя некоторые из этих старых моделей все еще используются, технологический прогресс изменил предпочтение в пользу технологии сжатия, которая приводит к скручиванию концевых фитингов. Современная технология обеспечивает более эффективный и надежный процесс, который позволяет получать более компактные и легкие концевые фитинги без ущерба для прочности.

Обратите внимание, что концевые фитинги сильно различаются в зависимости от полимерного изолятора, и тип соединения является одним из немногих стандартизированных аспектов. Эти стандарты обычно определяют несколько общих типов соединений, включая:

• Втулка и шарик: это наиболее жестко определенный набор, стандарты ANSI и IEC содержат исчерпывающие спецификации.
• Y-образный U-образный зажим/шарик: широко используется в США.
• Овальный глазок/овальный глазок
• U-образный зажим/язычок: еще один четко определенный набор, широко используемый в международных условиях.
• U-образный зажим/клевант.

Хотя конструкция этих соединительных концов в основном стандартизирована, в компании Axis Electric некоторые аспекты (например, конкретные размеры картриджей для концевых фитингов) могут быть адаптированы к вашим требованиям. Стандарты на эти типы соединений, в частности муфты и шарики, очень подробны и включают в себя “проходные и непроходные калибры” для точных измерений. Другие типы, такие как U-образные зажимы/пальцы и U-образные зажимы/хомуты, также четко определены, но могут быть адаптированы для международного использования или для удовлетворения ваших уникальных спецификаций, включая нестандартные рейтинги SML.

Разработка и оценка полимерных изоляторов

Ключевые параметры, которые необходимо учитывать при разработке и оценке полимерных изоляторов, независимо от метода сборки, включают в себя:

• Расстояние между дугами в сухом состоянии: расстояние по прямой линии вдоль поверхности изоляции между металлическими фитингами на каждом конце изолятора. Это измерение имеет решающее значение для определения способности изолятора противостоять дуге в сухих условиях.
• Утечка (расстояние ползучести): общая длина пути вдоль изоляционной поверхности между металлическими фитингами, которая больше расстояния сухой дуги из-за волнистой формы ветрозащиты. Большее расстояние утечки улучшает характеристики изолятора в условиях повышенной влажности и загрязненной окружающей среды, поскольку обеспечивает более длинный путь для потенциальных токов утечки.
• Длина резины (изоляции): Длина резиновой оболочки, покрывающей стекловолоконный сердечник, напрямую влияет на общую изоляционную способность изолятора.
• Длина секции/соединения: Длина секционного материала или соединения между ветрозащитными экранами влияет на эффективность изолятора в предотвращении накопления пыли и влаги, а значит, и на его электроизоляционные характеристики.
• Эти размеры необходимы для оптимизации электрических характеристик полимерных изоляторов, обеспечивая их соответствие стандартам, предъявляемым к высоковольтным электрическим приложениям.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы преимущества использования полимерных изоляторов по сравнению с традиционными керамическими или стеклянными изоляторами?

Полимерные изоляторы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными керамическими или стеклянными изоляторами. К ним относятся:

• Легкий вес: Полимерные изоляторы значительно легче своих керамических или стеклянных аналогов, что облегчает их обработку и установку.
• Высокая механическая прочность: Стекловолоконная сердцевина полимерных изоляторов обеспечивает превосходную механическую прочность, позволяя им выдерживать высокие механические нагрузки и воздействие окружающей среды.
• Устойчивость к вспышкам загрязнения: Полимерные изоляторы обладают гидрофобными свойствами, которые предотвращают накопление влаги и снижают риск вспышек, связанных с загрязнением.
• Повышенная долговечность: Сочетание материалов, используемых в полимерных изоляторах, таких как силиконовый каучук и эпоксидные смолы, обеспечивает превосходную устойчивость к ультрафиолетовому излучению, химическим веществам и факторам окружающей среды, гарантируя долговременную прочность.
• Экономичность: Полимерные изоляторы часто имеют более низкую стоимость по сравнению с традиционными керамическими или стеклянными изоляторами, что делает их экономически эффективным выбором для проектов электрической инфраструктуры.

2.Можно ли устанавливать полимерные изоляторы на существующую инфраструктуру?

Да, полимерные изоляторы можно устанавливать на существующую инфраструктуру. Легкая конструкция и гибкость делают их пригодными для установки на существующие конструкции без значительных изменений. Однако важно проконсультироваться со специалистами и провести тщательную оценку существующей инфраструктуры, чтобы обеспечить совместимость и правильную установку.

3.Являются ли полимерные изоляторы экологически безопасными?

Полимерные изоляторы считаются экологически чистыми по нескольким причинам. Во-первых, их легкая конструкция уменьшает углеродный след, связанный с транспортировкой и установкой. Во-вторых, материалы, используемые в полимерных изоляторах, такие как силиконовый каучук и эпоксидные смолы, нетоксичны и не представляют угрозы для окружающей среды. Наконец, долгий срок службы и прочность полимерных изоляторов способствуют сокращению отходов и необходимости частой замены.

Заключение

Выбор правильной конструкции полимерного изолятора может оказаться непростой задачей, поскольку существует множество различных материалов и вариантов. Лучше всего проконсультироваться с одним из наших инженеров, чтобы он помог вам выбрать наиболее эффективную конструкцию. Вы должны четко представлять себе, что вам нужно, в том числе какие материалы должны быть использованы и каковы точные размеры детали. Очень важно понимать все варианты конструкции полимерного изолятора и то, как они влияют на его использование.

Website: https://www.wzjelec.com/
Product: https://wzjelec.com/product
Email: rose@sunjelec.com