Izolatory energetyczne

Izolatory energetyczne (ang. insulator) – ogólna nazwa aparatów stosowanych w elektroenergetyce do podtrzymywania i izolowania elementów przewodzących.

Izolacja ta ma zasadniczy wpływ na parametry linii, a od przyjętych układów izolacyjnych zależy kształt słupów, gabaryty linii, parametry i warunki eksploatacji. Oprócz właściwości izolacyjnych izolatory muszą wytrzymywać siłę naciągu przewodu, jak i przewodu w warunkach krytycznych obciążenia szadzią, lodem czy wiatrem.

Podstawowe parametry

Podstawowe parametry charakteryzujące izolatory w elektroenergetyce to:

napięcie znamionowe (kV)
droga upływu (mm)
droga przeskoku (mm)
droga przebicia (mm)
napięcie probiercze 50 Hz pod deszczem (kV)
napięcie probiercze udarowe o kształcie 1,2/50 μs (kV)
napięcie przeskoku 50 Hz na sucho (kV)
napięcie przeskoku 50 Hz pod deszczem (kV)
obciążenie probiercze (kN)
wytrzymałość mechaniczna (kN)
wytrzymałość elektromechaniczna (kN)

Oznaczenia izolatorów

Izolator kołpakowy ceramiczny

Do oznaczania izolatorów w elektroenergetyce stosuje się symbole:

L - izolatory liniowe
S - izolatory stojące
W - izolatory wsporcze
K - izolatory kołpakowe
G - izolatory odciągowe
Z - izolatory przeciwzabrudzeniowe
D - izolatory o konstrukcji w kształcie litery delta (deltowe)
P - izolatory o konstrukcji pniowej (nieprzebijalne)

Izolatory pniowe o długości pnia co najmniej trzy razy większej od średnicy nazywamy izolatorami długopniowymi. W przypadku, gdy wnętrze izolatora pniowego nie zawiera szczeliny powietrznej (jest pełne), mówimy o izolatorach pełnopniowych.

Podział

Izolator deltowy (LSD)

Najczęściej spotykane izolatory w elektroenergetyce to:

izolatory liniowe stojące,
izolatory liniowe wiszące,
izolatory stacyjne wsporcze,
izolatory przepustowe.

Izolatory liniowe wsporcze

Izolatory liniowe wsporcze (dawniej stojące) to rodzaj izolatorów stosowanych w liniach elektroenergetycznych średniego napięcia i wysokiego napięcia oraz w rozdzielniach napowietrznych jako wsporniki szyn i części odłączników oraz bezpieczników.

Najczęściej spotykane typy izolatorów stojących to już nie stosowane: izolatory deltowe (LSD - o niezbyt korzystnym kształcie i podatne na wyładowania niezupełne), szerokokloszowe (szerszy górny klosz bardziej niewrażliwe na przeskoki) i powszechnie stosowane izolatory pniowe (LSP - o znacznej odporności na uderzenia i dobrej wytrzymałości elektrycznej przy zanieczyszczeniach).

Izolatory liniowe wiszące

Izolatory liniowe wiszące to rodzaj izolatorów stosowanych w liniach elektroenergetycznych głównie wysokiego napięcia i przeznaczone są one do pracy mechanicznej tylko na rozciąganie. Najczęściej spotykane izolatory wiszące są typu łańcuchowego.

Łańcuch izolatorów

Łańcuchem izolatorowym nazywamy jeden lub więcej izolatorów wiszących połączonych szeregowo wraz z osprzętem, a rozróżnia się układy łańcuchów:

jednorzędowy - złożony z jednego lub więcej izolatorów wiszących połączonych szeregowo,
wielorzędowy - zespół dwóch lub więcej takich samych łańcuchów izolatorowych jednorzędowych połączonych równolegle,
złożone - zespół dwóch lub więcej jednorzędowych albo wielorzędowych łańcuchów izolatorowych w układzie zapewniających określone właściwości elektryczne lub mechaniczne np. układy V i Y.

Najczęściej w Polsce na liniach 110, 220 i 400 kV stosuje się izolatory długopniowe ceramiczne lub kompozytowe (LP) oraz izolatory kołpakowe szklane (LK). Izolatory te zawieszane są w typowych układach izolacyjnych:

na słupach przelotowych: łańcuchy wiszące ŁP i ŁP2 oraz ŁPV i ŁPV2,
na słupach mocnych: łańcuchy odciągowe ŁO, ŁO2, ŁO3,
w IV strefie zabrudzeniowej na słupach przelotowych: specjalne łańcuchy figurowe ŁPA, ŁPY, ŁPX lub ŁPX2.

Na świecie coraz częściej stosowane są też izolatory z kauczuku silikonowego z uwagi na około 20% niższą cenę od porcelanowych, mniejszą wagę i większą odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Izolatory stacyjne wsporcze

Izolatory stacyjne wsporcze służą do mocowania szyn, styków w odłącznikach oraz bezpieczników. Izolatory nie są obciążone mechanicznie, a istotne są tu siły elektrodynamiczne przy zwarciach - stąd konieczność zwiększania średnicy izolatora ku dołowi. Oprócz tradycyjnie wykonanych izolatorów stosuje się też izolatory żywiczne i silikonowe.

Izolatory wsporcze napowietrzne kiedyś realizowane były podobnie jak izolatory łańcuchowe wiszące jako wieloczłonowe o sztywnych połączeniach między ogniwami. Obecnie wieloczłonowe izolatory występują tylko dla najwyższych napięć - wtedy człony niższe mają większe średnice.

Izolatory przepustowe

Izolatory przepustowe służą do przeprowadzenia szyny pod napięciem (wysokim, średnim czy niskim) przez ścianę uziemioną. Po dwóch stronach ściany mogą występować jednakowe lub różne warunki:

powietrze w urządzeniu wnętrzowym,
powietrze w urządzeniu napowietrznym,
olej w transformatorze lub kondensatorze,
olej w wyłączniku olejowym.

W związku z tym spotyka się typy izolatorów przepustowych:

ścienny wnętrzowy - do przejścia przez ścianę lub przegrodę w rozdzielni wnętrzowej,
napowietrzno-wnętrzowy - na wejściu linii napowietrznej lub kablowej do rozdzielni wnętrzowej,
wnętrzowo-transformatorowy,
napowierzno-transformatorowy,
wnętrzowo-wyłącznikowy,
napowietrzno-wyłącznikowy.

W przypadku napięć niskich i średnich można spotkać izolatory przepustowe wyłącznie porcelanowe, ale powyżej 20 kV mogą wystąpić iskry ślizgowe co wymaga skomplikowania konstrukcji izolatora (tzw. kieszenie zametalizowane czy zametalizowanie lub zagrafitowanie powierzchni wewnętrznej); stosuje się też izolatory wielorurowe. W przypadku wysokich napięć izolatory porcelanowe nie są stosowane z uwagi na mechanizm przebicia cieplnego - tu zastosowanie znalazły izolatory kondensatorowe z papieru bakelizowanego w osłonie porcelanowej, izolatory przepustowe olejowe (porcelana jest zbiornikiem na olej), izolatory przepustowe papierowo-olejowe (dodatkowo izolacja z papieru bakelizowanego, papierowe bariery lub metalowe przegrody do sterowania kondesatorowego). Coraz częściej spotykane są też izolatory wsporcze silikonowe.

Bibliografia

PN-IEC 60050-151:2003 Międzynarodowy słownik terminologiczny elektryki -- Część 151: Urządzenia elektryczne i magnetyczne
Jan Maksymiuk: Aparaty elektryczne w pytaniach i odpowiedziach. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1997, s. 88-95. ISBN 83-204-2101-2.

Linki zewnętrzne

Izolatory. izolatory.republika.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-04-10)].