Ізолятором називається закінчена електромеханічна конструкція, призначена для електричної ізоляції і механічного зв'язку частин електроустановок, що знаходяться під різними потенціалами.
У більшості випадків в установках високої напруги (ВН) ізолятори використовуються для ізоляції та механічного кріплення фаз по відношенню до землі - шин розподільних пристроїв (РУ), проводів повітряних ліній (ПЛ), струмоведучих частин електричних апаратів та ін .; рідше вони використовуються в якості междуфазовая ізоляції (в основному в електричних апаратах).
Все ізолятори виготовляються на певні класи напруги (U н): 3; 6; 10; 15; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750 і 1150кВ. Чим вище Uн ізоляторів, тим більше їх габарити і маса, тим вони складніше у виготовленні, монтажі та експлуатації.
навантаженням 7,5кН (750кГс).
Вимоги, що пред'являються до ізоляторів
Вимоги, що пред'являються до ізоляторів, визначаються умовами їх експлуатації [1]:
1. Ізолятори повинні мати достатню електричну міцність не тільки при робочій напрузі, але і при впливі перенапруг, яким вони можуть піддатися в електроустановках.
2. Ізолятори повинні мати достатню механічну міцність, тобто не руйнуватися як при нормальних навантаженнях, так і при електродинамічних зусиль, що виникають в результаті дії струмів короткого замикання.
3. Ізолятори повинні витримувати без пошкодження різка зміна температури при перепаді в 45 - 80ºС (в залежності від розмірів). Лінійні ізолятори повинні також витримувати без пошкодження повільне зміна температури від -60 до + 50ºС.
4. Ізолятори повинні бути стійкими до дії вологи (дощ, сніг) і поверхневим електричним розрядам.
5. Форма ізоляторів повинна бути по можливості такої, щоб електричне поле як усередині ізолятора, так і на його зовнішній поверхні було однорідним або наближалося до однорідного.
6. При температурному розширенні або стисненні металевої арматури і керамічного, скляного або полімерного діелектрика в ізоляторах не повинно бути ознак механічного пошкодження або пробою.
1.3 Класифікація ізоляторів високої напруги (рис. 1.1)
За умовами роботи поділяються на ізолятори зовнішньої і внутрішньої установки. Ізолятори, що працюють на відкритому повітрі (зовнішня установка), мають сильно розвинену поверхню спідниці, а ізолятори внутрішньої установки (для роботи в приміщеннях) мають гладку поверхню або невеликі ребра (рис.1.1.).
Рис 1.1 Класифікація ізоляторів високої напруги
Ізолятори внутрішньої установки виготовляються на напруги 35кВ і нижче; для закритих РУ (ЗРУ) більш високих класів напруги (110 і 220кВ) використовуються ізолятори зовнішньої установки на відповідні номінальні напруги.
Ізолятори зовнішньої зупинки виготовляються на всі класи напруг.
За своїм призначенням ізолятори поділяються на лінійні і станційні [1].
Лінійні ізолятори поділяються на штирові і підвісні. Штирові ізолятори застосовуються для ізоляції проводів ПЛ напругою 35кВ і нижче, підвісні - для ізоляції проводів ПЛ 35кВ і вище. Підвісні в свою чергу поділяються на тарілчасті і стрижневі. Тарілчасті комплектуються в гірлянди на відповідні номінальні напруги, стрижневі використовуються на напрузі 27кВ для ізоляції (фіксації) контактної мережі електрифікованих залізниць, а на 35 і 110 кВ - в основному для ізоляційних розтяжок в апаратах високої напруги (хоча і належать до класу лінійних). Штирові і тарілчасті ізолятори виконуються з порцеляни і скла, стрижневі - з порцеляни і полімерів.
Станційні ізолятори поділяються на опорні і прохідні. Ізолятори, використовувані в електричних апаратах, називаються апаратними (електричні машини, трансформатори, вимикачі і т.п.). Конструкції останніх відрізняються великим різноманіттям і в цьому посібнику не розглядаються.
Опорні ізолятори поділяються на штирові і стрижневі. Штирові ізолятори застосовуються для зовнішньої установки і випускаються промисловістю на напруги 35кВ і нижче. Для більш високої напруги (110 і 220кВ) використовуються колонки з штирьових ізоляторів 35кВ.
Стрижневі ізолятори випускаються на напруги 220кВ і нижче на все напруги, в тому числі Uн ≤ 35кВ - для внутрішньої установки. Для більш високих напруг (330кВ і вище) вони комплектуються в «триноги» з колонок стрижневих ізоляторів на меншу номінальну напругу, зазвичай 35кВ.
Прохідні ізолятори на все напруги виконуються з порцелянової покришкою, яка є основною ізоляцією для ізоляторів напругою 35кВ і нижче. Це - ізолятори з повітряною порожниною.
В якості основної ізоляції, що заповнює повітряну порожнину, можуть використовуватися бар'єри в маслі (маслонаполненние або Маслобарьерний ізолятори) або папір з маслом (на напрузі 35кВ - папір на бакелітовій лаку). Для вирівнювання напруженостей поля в шарах паперу застосовані прокладки з фольги, що утворюють ряд послідовно включених конденсаторів, тому такі ізолятори називаються конденсаторними.
Маслобарьерний прохідні ізолятори випускаються на напруги 110 і 220кВ, а паперово-масляні конденсаторні - на 110кВ і вище. На напругу 330кВ і вище - це єдиний тип прохідного ізолятора.