Изоляторы

Изоляторы – устройства для изоляции проводов контактной сети, находящихся под напряжением. Различают изоляторы по направлению приложения нагрузок и месту установки – подвесные, натяжные, фиксаторные и консольные; по конструкции – тарельчатые и стержневые; по материалу – стеклянные, фарфоровые и полимерные; к изоляторам относят также изолирующие элементы.

Подвесные изоляторы – фарфоровые и стеклянные тарельчатые – обычно соединяют в гирлянды по 2 на линиях постоянного тока и по 3-5 (в зависимости от загрязнения воздуха) на линиях переменного тока. Натяжные изоляторы устанавливают в анкеровках проводов, в несущих тросах над секционными изоляторами, в фиксирующих тросах гибких и жестких поперечин. Фиксаторные изоляторы (рис. 8.29 и 8.30) отличаются от всех других наличием внутренней резьбы в отверстии металлической шапки для закрепления трубы. На линиях переменного тока применяют обычно стержневые изоляторы, а постоянного – и тарельчатые. В последнем случае в основной стержень сочлененного фиксатора включают еще один тарельчатый изолятор с серьгой. Консольные фарфоровые стержневые изоляторы (рис. 8.31) устанавливают в подкосах и тягах изолированных консолей. Эти изоляторы должны иметь повышенную механическую прочность, т. к. работают на изгиб. В секционных разъединителях и роговых разрядниках применяют обычно фарфоровые стержневые, реже тарельчатые изоляторы. В секционных изоляторах на линиях постоянного тока используют полимерные изолирующие элементы в виде прямоугольных брусков из пресс-материала, а на линиях переменного тока -в виде цилиндрических стеклопластиковых стержней, на которые надеты электрозащитные чехлы из фторопластовых труб. Разработаны полимерные стержневые изоляторы с сердечниками из стеклопластика и ребрами из кремнийорганического эластомера. Их применяют в качестве подвесных, секционирующих и фиксаторных; они перспективны для установки в подкосах и тягах изолированных консолей, в тросах гибких поперечин и т. п. В зонах промышленного загрязнения воздуха и в некоторых искусственных сооружениях проводится периодическая очистка (обмывка) фарфоровых изоляторов с помощью специальных передвижных средств.


Изоляторы являются важным элементом контактной сети и должны удовлетворять требованиям в отношении электрической и механической прочности. Электрическая прочность изолятора характеризуется сухоразрядным, мокроразрядным и пробивным напряжением, механическая—допускаемой, испытательной и разрушающей нагрузкой на растяжение и изгиб. Различают изоляторы по направлению приложения нагрузок и месту установки — подвесные, натяжные, фиксаторные и консольные, по конструкции — тарельчатые и стержневые, по материалу — стеклянные, фарфоровые и полимерные. Крат кое описание и основные технические характеристики серийно выпускаемых заводами РФ и находящихся в эксплуатации изоляторов имеются в каталоге изоляторов для КС и ВП электрифицированных железных дорог.

Поверхность фарфора изолятора покрывают ровным слоем гладкой и блестящей глазури, сам фарфор изолятора в изломе должен быть однородным по структуре и не иметь открытой пористости. Металлическую арматуру изоляторов оцинковывают. Стеклянные изоляторы легче фарфоровых и лучше их противостоят ударным нагрузкам, к тому же в случае электрического пробоя или разрушающего механического или термического воздействия закаченное стекло не растрескивается, а рассыпается. Это помогает найти поврежденный изолятор в гирлянде, т.е. позволяет отказаться от профилактической дефектировки изоляторов.

Для изготовления стеклянных изоляторов из щелочного стекла применяют состав, принятый для производства обычного оконного стекла. Высокая механическая прочность и термостойкость достигаются специальной термической обработкой — закалкой, которая повышает прочность на разрыв и изгиб.

На контактной сети эксплуатируются тарельчатые, стержневые и полимерные изоляторы. Условные обозначения тарельчатых изоляторов: первая буква указывает назначение изолятора: П — подвесной, Ф — фиксаторный; вторая — обозначает материал изоляционной детали: Ф — фарфор, С — стекло; третья — указывает конфигурацию изоляционной детали: В — с вытянутым ребром; Д — двукрылая, С — сферическая, А — антивандальная; цифра указывает класс изолятора в кН; буква после цифры обозначает модификацию изо.лятора. Например, ПС70Е — подвесной, стеклянный, 70 кН, модификация Е.

В условных обозначениях стержневых фарфоровых изоляторов первая буква указывает назначение: П — подвесной, Н — натяжной, Ф — фиксаторный, К — консольный; вторая — обозначает конструктивное исполнение: С — стержневой; третья — материал изоляционной части: Ф — фарфор; первая цифра указывает класс изолятора в кН; вторая—номинальное напряжение в кВ; третья—длину пути утечки в м. Например, НСФ — 70-25/0,95 — натяжной; стержневой; фарфоровый; 70 кН; 25 кВ; 0,95 м.

Первая буква условных обозначений полимерных стержневых изоляторов обозначает назначение: Н—натяжной, Ф—фиксаторный, К — консольный; вторая — конструктивное исполнение: С—стержневой; третья — материал и конфигурацию защитной оболочки: К или Кр — гладкая или ребристая из кремнийорганической резины, Фт — гладкая из фторопласта; первая цифра — класс изоляции в кН; вторая — номинальное напряжение в КС в кВ: третья — длину пути утечки в м.

Например, HCKp120-3/0,6 — натяжной, стержневой, ребристый из кремнийорганической резины, 120 кН, 3 кВ. 0,6 м.

Кроме того, на контактной сети эксплуатируются специальные фиксаторные тарельчатые изоляторы типа ФТФЗ,3/3; ФТФ-40; ФФ40А, тарельчатые изоляторы с серьгой СФ-70А, ПТФ70. На участках переменного тока (а в последнее время и на участках постоянного) применяют также стержневые фарфоровые изоляторы, представляющие собой сплошной фарфоровый цилиндрический стержень с кольцевыми ребрами, армированный по концам двумя шапками из ковкого чугуна. Стержневые изоляторы имеют ряд преимуществ по сравнению с тарельчатыми: они электрически непробиваемы, изготовление их механизировано, расход металла и фарфора меньше. Однако такие изоляторы менее надежны в механическом отношении.

Недостатком тарельчатых изоляторов на участках постоянного тока является подверженность электрической коррозии их стержней, которая уменьшает нормативный срок службы изоляторов в 2 — 4 раза. Для предотвращения электрокоррозии стержней рекомендуются частая очистка поверхности от загрязнений, применение грязестойких изоляторов ПСД70-Е, ПСВ120Б, ПФГ-5А, ПФГ-6А, ПФГ-8А с большой длиной пути утечки.

Полимерные изоляторы представляют собой изолирующие элементы, которые могут быть установлены в различных узлах и устройствах контактной сети. Они имеют высокую механическую прочность и дугостойкость, небольшую массу и поперечные размеры, не повреждаются от ударов. При работе на открытом воздухе загрязненная и увлажненная поверхность полимерной изоляции может разрушаться токами утечки с образованием токопроводящих дорожек-треков, способствующих перекрытию изоляции. Трекингостойкость полимерных изоляторов зависит от состава и структуры материала, из которого они изготовлены, удельной длины пути утечки, состава загрязняющего вещества, формы изоляторов. При напряжении 3 кВ длина изоляторов и их форма определяется выдерживаемым напряжением под дождем, а при напряжении 25 кВ — трекингостойкостью. Механическая прочность в процессе эксплуатации полимерных материалов снижается.

Электрическая изоляция контактной сети подвергается воздействию длительно действующего рабочего напряжения (уровень напряжения на токоприемнике ЭПС должен быть не менее 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе и 2,7 кВ и 4 кВ при постоянном); кратковременных внутренних перенапряжений, возникающих при включениях и отключениях различных элементов КС. а также при аварийных режимах. Грозовые (атмосферные) перенапряжения также повреждают изоляцию при прямых ударах молнии в опору или контактную подвеску. Принятый уровень изоляции должен соответствовать воздействующим на изоляцию перенапряжениям, иметь достаточные коэффициенты запаса и обеспечивать необходимую надежность. Уровень изоляции в анкеровках проводов КС должен быть на 25 —30 % выше уровня изоляции для других узлов и составлять 125—130 кВ.