В последние годы в конструкциях воздушных и маломасляных выключателей широко применяются цилиндрические полые и толстостенные изоляционные колонны из фарфора или иного высокопрочного керамического материала.
К этим изоляторам предъявляются следующие требования:
- Высокая механическая прочность, в частности, высокая ударная прочность.
Действительно, изоляционные колонны в конструкциях как воздушных, так и маломасляных выключателей либо заключают в себе дугогасительные устройства, где имеют место резкие толчки давления, либо механически поддерживают дугогасительные конструкции выключателя, и в этом случае при каждом включении и отключении они испытывают сильные механические сотрясения.
- Арматура изоляционных колонн выключателей обычно должна быть плотной: в воздушных выключателях необходимы уплотнения против просачивания воздуха, в маломасляных выключателях они необходимы против просачивания масла.
На рис. 8-6 показана опорная изоляционная колонна воздушных выключателей отечественной конструкции на напряжения 110— 500 кВ. В табл. 8-1, 8-2 и 8-3 приведены конструктивные размеры и технические данные этих колонн. В выключателях на 220 кВ опорная колонка состоит из двух изоляторов ИП-257, поставленных один на другой, а в выключателях на 400 кВ и 500 кВ — из трех таких изоляторов.
Изоляционные колонки являются опорой для дугогасительных камер воздушных выключателей и для приводов их отделителей и заполнены воздухом при атмосферном давлении. Внутри этих колонн могут также проходить воздуховоды высокого давления. Эти колонны испытываются в течение одной минуты гидравлическим давлением, указанным в табл. 8-2.
Разрушение опорной колонны, изображенной на рис. 8-6, может вызвать в эксплуатации тяжелую аварию, поскольку одновременно будет выведен из строя ответственнейший элемент распределительного устройства — воздушный выключатель.
Причиной разрушения могут быть местные перенапряжения в механическом креплении фарфора вследствие неравномерной затяжки болтов, отпотевания внутренней полости изолятора с последующим разрядом вдоль этой поверхности и повреждения по каким-либо причинам изоляционного воздуховода высокого давления, проходящего внутри колонны, в момент подачи в него сжатого воздуха. Ввиду этого весьма высоки требования к прочности воздуховодов высокого давления и к тщательности их сборки.
Таблица 8-1
Рис. 8-6. Опорная колонна для воздушных выключателей.
Таблица 8-2. Технические данные опорных колонн для воздушных выключателей
Конструктивные размеры опорных колонн для воздушных выключателей
В новейших конструкциях воздушных выключателей применяются опорные колонны, одновременно являющиеся воздуховодами высокого давления. Это значительно упрощает конструкцию и сборку, уменьшая число слабых и плохо контролируемых мест.
Таблица 8-3. Конструктивные данные изоляторов высокого давления для воздушных выключателей
Примечание. Испытательное давление — в течение 1 мин. Испытание — гидравлическое.
Рис. 8-7. Изолятор высокого давления для воздушных выключателей.
На рис. 8-7 изображен полый изолятор, в котором располагаются дугогасительные части воздушного выключателя, а в табл. 8-3 приведены конструктивные данные для некоторых типов изоляторов такого рода.
Подобные изоляторы должны удовлетворять чрезвычайно жестким требованиям. Они подвергаются при отключениях тока ударным толчкам давления (10—20 ати). В зависимости от конструкции выключателя· во время процесса отключения могут прибавиться также ударные растягивающие, сжимающие или изгибающие механические нагрузки, обусловленные реактивными силами при истечении газов из выхлопных отверстий выключателя. В некоторых выключателях реактивные усилия уравновешены благодаря соответствующему расположению выхлопных отверстий.
Изоляторы дугогасительных камер при отключении тока должны выдерживать амплитуду восстанавливающегося напряжения, приходящегося на один разрыв.
Испытательное давление этих изоляторов равно приблизительно трехкратному номинальному рабочему давлению аппарата. Имеется тенденция к повышению этой кратности.
Изоляционные колонны для маломасляных выключателей по виду мало отличаются от колонн для выключателей воздушных. Например, изолятор для маломасляных выключателей наружной установки на 35 кВ типа МГ-35 в отличие от изоляторов для воздушных выключателей армирован металлическими фланцами на цементе. Эта армировка значительно более дешева, чем механическое крепление колонн, применяемое на воздушных выключателях; она оказывается допустимой, поскольку требования к механической прочности этих изоляторов ниже, чем для изоляторов воздушных выключателей. Назначение полого изолятора — закрывать от атмосферных воздействий находящиеся в его полости изоляционные части конструкции выключателя — бакелитовую конденсаторную втулку и штанги из лигнофоля. При этом во внутренней полости этого изолятора всегда находится воздух. Для предотвращения отпотевания здесь предусмотрены естественная и принудительная циркуляция и подогрев воздуха внутри изолятора с помощью нагревательных элементов, устанавливаемых в корпусе выключателя.
На рис. 8-8 дан чертеж изоляторов маломасляного выключателя наружной установки на 110 кВ типа МГ-110; эти изоляторы (опорный и консольный) по типу также являются изоляционными колоннами.
Одиннадцатиреберный опорный изолятор выключателя МГ-110 рассчитан на полное рабочее напряжение аппарата.
Рис. 8-8. Изоляторы для маломасляного выключателя МГ-110.
Опорный изолятор — А = 1110 мм, число ребер — 11; консольный изолятор — А =670 мм, число ребер — 6.
Во время работы он заполнен маслом. Этот изолятор поддерживает V-образную гасительную часть аппарата, составленную из двух консольных изоляторов, с шестью ребрами. Каждый консольный изолятор рассчитан на половину рабочего напряжений (с запасом, учитывающим возможную неравномерность распределения напряжения между двумя консольными изоляторами).
Как консольные, так и опорные изоляторы испытываются гидравлическим давлением 10 ати.
