Внутренние размеры покрышек разрядников — высота и диаметр — определяются конструкцией разрядника, количеством и размерами деталей и узлов, которые необходимо разместить в элементе разрядника. Поэтому расчету подлежат внешняя изоляция и механическая прочность покрышки. Как правило, высота разрядников превышает или, по крайней мере, равна высоте опорной колонки изоляторов соответствующего класса напряжения. Поэтому сухоразрядное расстояние внешней изоляции разрядников обычно соответствует принятым нормам и рассчитывать приходится только длину пути утечки по внешней изоляции. Принятые на отечественных предприятиях технологические процессы изготовления фарфоровых покрышек позволяют на 1 м высоты покрышки1 иметь длину пути утечки до 2—2,5 м. Приведенные данные позволяют оценить длину пути утечки по внешней изоляции проектируемого разрядника. Длина пути утечки должна быть затем скорректирована по результатам проверки опытных образцов покрышек.
Механическая прочность фарфоровой покрышки определяется материалом фарфора, диаметром и толщиной стенки покрышки, конфигурацией фарфора в месте заделки арматуры, способом заделки и высотой арматуры, а в случае армированных покрышек — маркой цемента или материалом другого связующего, принятого для армирования металлического фланца. Как показали исследования, прочность фарфоровой покрышки в месте заделки арматуры ниже прочности фарфора в других сечениях покрышки, что, по- видимому, объясняется концентрацией напряжений в месте заделки арматуры.1 Строительная высота покрышки pа вычетом высоты металлической арматуры.
Поэтому в рационально сконструированной покрышке при минимальной толщине фарфора в других сечениях сечение фарфора в месте заделки арматуры должно быть увеличено либо выполнено по специальной конфигурации (например, с усиленным поясом).
На рис. 4-32 показан разрез фарфоровой покрышки. Если требования к механической прочности покрышки невысоки (например, если покрышка предназначена для разрядников на классы напряжения до 35—60 кВ), то диаметр D2 определяется только технологическими возможностями завода—изготовителя разрядников, а диаметр D3 может совпадать с диаметром D2. Ниже приведены значения минимальной толщины стенки фарфора в зависимости от внутреннего диаметра покрышки, допускаемые технологическими процессами, принятыми на отечественных предприятиях
Диаметр D1, мм
До100 .....100—200 ............... 200—300 ........................Свыше 300
Толщина стенки фарфора,
t, мм, не менее .....
10—20......20—25...............................25—30 ..........................30—35
В общем случае диаметры D2 и D3 выбираются из условия механической прочности покрышки в сечениях АА и ВВ, но с учетом приведенных данных.
Естественно, что допустимые напряжения в фарфоре в сечениях АА и ВВ следует принимать различными — большими для сечения ВВ и меньшими для сечения А А.
Механическая прочность армированной цементом фарфоровой покрышки в сечении АА зависит от отношения H/D3, где Н — высота фланца. С увеличением этого отношения σρ растет и достигает максимальной величины при Н = 0,5 D3. Как уже указывалось, на механическую прочность влияет конфигурация фарфора в месте заделки фланца и форма внутренней поверхности фланца. Повышению механической прочности покрышки способствуют создание шероховатости или канавок на внутренней поверхности фланца, нанесение накатки или создание волнистости на наружной поверхности фарфора в месте заделки фланца, создание небольшого обратного конуса (4—6o) на фарфоре в месте заделки фланца, выполнение покрышки по специальной конфигурации.
При низких температурах вследствие различного коэффициента температурного расширения материала фланцев, цемента и фарфора, а также вследствие возможного набухания цемента и замерзания воды, проникшей в узел армирования покрышки, возникают механические напряжения, которые понижают механическую прочность покрышек и в ряде случаев могут привести к разрушению фарфора либо к повреждению фланцев (см. § 5-5). Для снижения таких механических напряжений на поверхность фарфора и фланцев в местах армирования наносится эластичная пленка. В качестве такой пленки может быть использован асфальтовый лак, который наносится слоем толщиной 0,2—0,3 мм (двукратное покрытие лаком).
Для предотвращения попадания влаги в узел армирования необходимо поверхность цементного шва с обеих сторон защитить влагостойким покрытием при выпуске разрядников с завода-изготовителя и периодически восстанавливать это покрытие в течение всего времени эксплуатации разрядников.
Исключительное значение следует придавать вопросу герметизации рабочих элементов разрядников. Для герметизации фарфоровых покрышек рекомендуется применять только озоностойкую резину прямоугольного либо круглого сечения. Ниже приведена минимально допустимая толщина прокладки прямоугольного сечения в зависимости от диаметра прокладки.
Внутренний диаметр прокладки, мм... До 120 120—250 Свыше 250
Толщина прокладки, мм . . 3 8 10—12
На заводе «Пролетарий» были обработаны результаты многолетних контрольно-выборочных и типовых испытаний на изгиб армированных цементом покрышек разрядников с диаметром D3 = 150 — 250 мм. Результаты испытаний позволяют рекомендовать для близких gо габаритам покрышек следующие значения σр для опасного сечения фарфора в узле армирования фланца: 140 кГ/см2 (1400 н/см2) для покрышек из высоковольтного фарфора и 240 кГ/см2 (2400 н/см2) для покрышек из глиноземистого фарфора. Разрушающее напряжение фарфора на изгиб в сечениях, не проходящих через узел армирования, может быть принято примерно в два раза выше.
