Фарфоровые проходные изоляторы
Проходные изоляторы имеют два исполнения: внутренней установки (оба конца проходного изолятора находятся внутри помещения или аппарата) по ГОСТ 20454—79 и наружно-внутренней установки (один конец проходного изолятора находится вне помещения или аппарата) по ГОСТ 20479—83. С обоих концов проходного изолятора может быть одна и та же среда (воздух—воздух) или разные среды (воздух—масло или воздух—элегаз).
Проходные изоляторы (или вводы)* в простейшем виде представляют собой цилиндрическое тело из одного диэлектрика или нескольких слоев различных диэлектриков, вдоль оси которого проходит токоведущий стержень; снаружи в средней части тело охватывается металлическим заземленным фланцем, служащим для крепления изолятора к корпусу аппарата или к стенам зданий. Проходной изолятор может не иметь токоведущего стержня. В этом случае его заменяет шина РУ.
*Это проходные изоляторы, предназначенные для проведения токоведущих частей аппарата через его заземленные части.В проходных изоляторах применяются следующие виды внутренней изоляции, предотвращающей пробой внутри изолятора между токоведущими стержнем и фланцем: 1) воздух в комбинации с фарфором; 2) фарфор; 3) эпоксидный компаунд; 4) бакелизированная бумага; 5) бакелизированная бумага в сочетании с компаундом; 6) трансформаторное масло с бумажными барьерами, покрытыми металлическими уравнительными обкладками; 7) бумажно-масляная изоляция в сочетании с металлическими уравнительными обкладками.
При всех видах внутренней изоляции в качестве внешней изоляции проходных изоляторах, обеспечивающей необходимое напряжение перекрытия по ее поверхности, служат фарфоровые покрышки, предохраняющие внутреннюю изоляцию от неблагоприятных внешних воздействий (пыль, влага, дождь, снег). У изоляторов с масляным и компаундным заполнением полость фарфоровых покрышек служит, кроме того, резервуаром для масла или компаунда и размещения в нем внутренней изоляции. Исключение составляют проходные изоляторы из эпоксидного компаунда, которые могут устанавливаться внутри помещений без фарфоровых покрышек.
Длина внешней изоляции проходного изолятора мало зависит от вида диэлектрика, примененного для изоляции токоведущего стержня от заземленного фланца, так как напряжение перекрытия по внешней поверхности диэлектрика определяется главным образом свойствами окружающей среды и мерами по выравниванию электрического поля. Диаметр изолятора, наоборот, очень сильно зависит от свойств диэлектрика.
Проходные изоляторы с чисто фарфоровой изоляцией или с комбинацией ее с воздухом применяются при номинальных напряжениях не выше 35 кВ, а изоляторы из эпоксидного компаунда — до 35 кВ.
Кроме того, применяются проходные изоляторы на напряжение 35 кВ с заполнением полости компаундом (рис. 1) или маслом. По длине фарфоровые проходные изоляторы на 6—20 кВ имеют один фарфоровый элемент, а на 35 кВ — один или два элемента (рис. 1).
Рис. 1. Проходной изолятор на 35 кВ
1 — верхняя фарфоровая покрышка; 2 — токоведущий стержень; 3 — кабельная бумага; 4 — компаунд; 5 — чугунная втулка; 6 — нижняя фарфоровая покрышка
В проходных изоляторах максимальная напряженность электрического поля имеет место на краях среднего заземленного фланца из-за незначительного расстояния между ним и токоведущим стержнем. Следствием этого является сравнительно незначительное напряжение перекрытия по внешней поверхности проходного изолятора. Повышение напряжения перекрытия достигается увеличением наружного диаметра проходного изолятора или специальными мерами по более равномерному распределению напряжения между токоведущим стержнем и фланцем. В проходных изоляторах на напряжения свыше 35 кВ выравнивание напряжения по толще диэлектрика (радиальное) и по его длине (аксиальное) достигается разделением его концентрическими цилиндрическими прокладками из фольги на тонкие слои. В результате пространство между фланцем и токоведущим стержнем представляет собой цепь последовательно соединенных цилиндрических конденсаторов. Такая изоляция называется конденсаторной. Полное выравнивание напряжения как в радиальном, так и в аксиальном направлении приводит к существенным конструктивным усложнениям и увеличению габаритов проходных изоляторах. Поэтому обычно добиваются полного выравнивания напряжения в аксиальном направлении и частичного — в радиальном.
В аппаратах применяется конденсаторная изоляция трех видов.
Твердая конденсаторная изоляция (ТКИ), которая получается намоткой на токоведущий стержень нескольких слоев бумаги, покрытой с одной стороны лаком, до получения слоя необходимой толщины. Поверх этого слоя бумаги накладывается металлическая обкладка. Затем опять наматывается несколько слоев бумаги и снова поверх этого слоя накладывается металлическая обкладка. Таким образом получают изоляцию необходимой толщины. После этого токоведущий стержень с намотанной на него изоляцией подвергается термообработке, в результате которой происходит полимеризация лака и получается твердая бумажная конденсаторная изоляция.
Маслобарьерная конденсаторная изоляция (МБКИ), которая образуется установкой между токоведущим стержнем и заземленным фланцем нескольких концентрических бумажно-бакелитовых цилиндров разного диаметра с металлическими обкладками. Такой комплект изоляции устанавливается внутри фарфоровых покрышек и заполняется трансформаторным маслом.
Бумажно-масляная конденсаторная изоляция (ЕМКИ), которая образуется намоткой на токоведущий стержень (или на отдельный бумажно-бакелитовый цилиндр) бумажного покрытия определенной толщины и наложением на это покрытие металлической обкладки. Затем на обкладку наматывается второй слой бумажного покрытия, а на него — вторая обкладка. Таким образом происходит намотка всех последующих слоев. Полученная изоляция подвергается сушке и вакуумной пропитке маслом.