Keramik (Porzellan und Glas) Isolatoren

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Anonim

Fantastische Porzellan Isolatoren Sammlung (41. jährliche Mid Ohio Insulator Show)

Verwendete Materialien

Porzellan ist das am häufigsten verwendete Material für Isolatoren. Isolatoren bestehen aus nassem, verarbeitetem Porzellan. Die verwendeten Grundmaterialien sind eine Mischung aus Feldspat (35%), China-Ton (28%), Feuerstein (25%), Bindeton (10%) und Talk (2%).

Die Zutaten werden mit Wasser gemischt . Die resultierende Mischung hat die Konsistenz von Kitt oder Paste und wird in eine Form gepresst, um eine Schale der gewünschten Form zu bilden.

Die alternative Methode ist die Formgebung durch Extrusionsstäbe, die in die gewünschte Form gebracht werden. Die Schalen werden getrocknet und in ein Glasurmaterial getaucht. Nach dem Glasieren werden die Schalen in einem Ofen bei etwa 1200 ° C gebrannt. Die Glasur verbessert die mechanische Festigkeit und sorgt für eine glatte, glänzende Oberfläche. Nach einer Abkühlungszeit werden Metallbeschläge an dem Porzellan mit Portlandzement befestigt.

Hartglas wird häufig auch für Isolatoren verwendet. Das geschmolzene Glas wird in eine Form gegossen, um die Schale zu bilden. Das Eintauchen in heiße und kalte Bäder kühlt die Schalen ab.

Diese thermische Behandlung schrumpft die Oberfläche des Glases und erzeugt Druck auf den Körper, was die mechanische Festigkeit des Glases erhöht. Plötzliche mechanische Belastungen, wie ein Schlag mit einem Hammer oder Kugeln, zerbrechen das Glas in kleine Stücke. Das Metallendstück wird mit Tonerdezement befestigt.

Isolator-Saiten

Die meisten Hochspannungsleitungen verwenden Isolatoren aus Porzellan oder vorgespanntem Glas mit Kugelpfannen. Diese werden auch als "Kappe und Stift" bezeichnet. Der Querschnitt eines Kugel- und Buchsenisolators ist in Abbildung 1 dargestellt .

Abbildung 1 - Querschnitt eines Standard-Kugelisolators

Tabelle 1 zeigt die grundlegenden technischen Daten dieser Isolatoren. Der Porzellanrock sorgt für Isolierung zwischen der Eisenkappe und dem Stahlstift. Der obere Teil des Porzellans ist glatt, um das Regenwaschen und Reinigen der Oberfläche zu fördern.

Der untere Teil ist gewellt, was die Benetzung verhindert und einen längeren geschützten Leckagepfad bietet. Portland-Zement befestigt die Tasse und den Stift. Vor dem Auftragen des Zements wird das Porzellan sandgestrahlt, um eine raue Oberfläche zu erzeugen.

Abbildung 2 - Isolator-Saite: (a) Gabelkopf, (b) Kugelgelenk-Typ

Eine dünne Expansionsschicht ( z. B. Bitumen ) bedeckt die Metalloberflächen. Die Belastung komprimiert den Zement und bietet eine hohe mechanische Festigkeit.

Die Metallteile des Standard-Kugelisolators sind so konstruiert, dass sie versagen, bevor das Porzellan versagt, wenn die mechanische Belastung zunimmt.

Dies wirkt als mechanische Sicherung, die die Turmstruktur schützt . Die Kugelisolatoren werden aneinander befestigt, indem die Kugel in die Buchse eingeführt und die Verbindung mit einem Verriegelungsschlüssel gesichert wird.

Tabelle 1 - Technische Daten eines Standardisolators
Durchmesser25, 4 cm(10 in.)
Abstand14, 6 cm(5-3 / 4 Zoll)
Leckdistanz305 cm(12 ft)
Typische Betriebsspannung10 kV
Mechanische Stärke75 kN(15 klb)

Mehrere Isolatoren sind miteinander verbunden, um eine Isolatorkette zu bilden. Bild 2 zeigt eine Kugelisolatorschnur und die Zugschnur, die weniger häufig für Übertragungsleitungen verwendet wird.

Fog-Typ-Isolatoren mit langer Leckdistanz werden in verschmutzten Gebieten, in der Nähe des Meeres oder in industriellen Umgebungen eingesetzt.

Fig. 3 zeigt repräsentative Nebelisolatoren, deren mechanische Festigkeit höher als die Standardisolatorfestigkeit ist. Als Beispiel ist ein 6 1/2 · 12 1/2 Schleiftyp -Isolator für 180 kN (40 klb) ausgelegt und weist eine Leckdistanz von 50, 1 cm (20 in.) Auf.

Abbildung 3 - Standard- und Nebelisolatoren

Tabelle 2 - Typische Anzahl von Standardisolatoren (5-1 / 4 ftx10 in.) Auf verschiedenen Spannungsebenen
Leitungsspannung (kV)Anzahl der Standardisolatoren
694-6
1157-9
1388-10
23012
28715
34518
50024
76530-35

Isolatorstränge werden für Hochspannungsleitungen und Unterstationen verwendet. Sie sind vertikal auf Stützmasten und horizontal auf Türmulden angeordnet.

Tabelle 2 zeigt die typische Anzahl von Isolatoren, die von Versorgern in den USA und Kanada in leicht belasteten Gebieten verwendet werden.

Post-Typ-Isolatoren

Abbildung 4 - Composite-Line-Post-Isolatoren

Post-Typ-Isolatoren werden für Mittel- und Niederspannungs-Übertragungsleitungen verwendet, wobei Isolatoren den Querarm ersetzen . Die meisten Stützisolatoren werden jedoch in Umspannwerken verwendet, in denen Isolatoren Leiter, Sammelschienen und Ausrüstung tragen.

Beispiel

Ein typisches Beispiel ist die Unterbrecherkammer eines Leistungsschalter-Schutzschalters. Typische Isolatoren vom Posttyp sind in 4 gezeigt . Ältere Pfostenisolatoren sind ähnlich wie Kappen-und-Stift-Isolatoren aufgebaut, aber mit einer Hardware, die das Stapeln der Isolatoren zu einer Hochspannungseinheit ermöglicht. Diese Einheiten können in älteren Stationen gefunden werden.

Moderne Pfostenisolatoren bestehen aus einer Porzellansäule mit Wetterschürzen oder Riffelungen auf der Außenseite, um die Leckdistanz zu erhöhen.

Für den Innenbereich ist die äußere Oberfläche gewellt. Für den Einsatz im Freien wird ein tieferes Wetterlager verwendet. Das Endstück dichtet den inneren Teil des Rohres ab, um ein Eindringen von Wasser zu verhindern.

Abbildung 4 zeigt eine repräsentative Einheit, die in einer Unterstation verwendet wird. Gerätehersteller verwenden die großen Pfostenisolatoren, um Kondensatoren, Lichtwellenleiter und Elektronik, Stromwandler und Betätigungsmechanismen unterzubringen. In einigen Fällen dreht sich der Isolator selbst und betätigt Trennschalter.

Stützisolatoren sind so ausgelegt, dass sie große Kompressionslasten, kleinere Biegebelastungen und kleine Zugspannungen aufnehmen können.

Lange Stabisolatoren

Der lange Stabisolator ist eine Porzellanstange mit einem Außenwetterhäuschen und Metallendstücken. Die lange Stange ist für Zugbelastung ausgelegt und wird an Übertragungsleitungen in Europa eingesetzt. Abbildung 5 zeigt einen typischen langen Stabisolator.

Abbildung 5 - Typischer langer Stabisolator

Diese Isolatoren werden in den USA nicht verwendet, da Vandalen die Isolatoren erschießen können, die brechen und Ausfälle verursachen. Der Hauptvorteil des langen Stabdesigns ist die Eliminierung von Metallteilen zwischen den Einheiten, wodurch die Länge des Isolators verringert wird.

REFERENZ: George G. Karady, Richard G. Farmer - Isolatoren und Zubehör

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