Высоковольтный изолятор и способ его изготовления

 

1. Высоковольтный изолятор из пластмассы-для наружной установки, содержащий стержень из непрерывного безалкаличного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с охватывающими его и герметично с ним соединенными изоляционными профилированными элементами из пластмассы, отличающийся тем, что, с целью по.вышения надежности и эффективности производства изоляторов, он снабжен расположеннЕлми между каждым изоляционным элементом втулками с кольцевыми выступами по крайней мере по торцам, выполненными из высокомодульной пластмассы, предпочтительно из силиконового эластомера, при этом изоляционные элементы выполнены из низкомодульной пластмассы и плотно охватывают концы изоляционных втулок.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

092 (112 1 (512

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

FIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

„.„1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к nAXamу (21) 2982337/24-07 (22) 15. 09. 80 (31). P-218354 (32) 15.09.79 (33) ПНР (4б) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72) Ежы Винкльэр и Ежы Станкевич (ПНР) (71) Институт Эльэктротэхники Оддял

Тэхнольогии и Иатэрялознавства Эльэктротэхничнего (ПНР) (53) б21.315(088.8) (56) 1. Патент ФР 2044179,, кл. Н Ol В 17/О, 1975»

2. Патент С 9 3898372, кл. 174-179, 1975. j, 3. Патент ПНР Ю 91353, кл, Н 01 В 17/02, 1977. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИЗОЛЯТОР И СПОСОБ EFO ИЗГОТОВЛ2НИЯ (57) 1. Высоковольтный изолятор из пластмассы для наружной установки, содержащий стержень из непрерывного безалкаличного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с охватывающими

его и герметично с ним соединенными изоляционными профилированными эле ментами из пластмассы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыщения надежности и эффективности производства изоляторов, он снабжен расположенными между каждым изоляцион, ным элементом втулками с кольцевыми выступами по крайней мере по торцам, выполненными из высокомодульной пластмассы, предпочтительно из силиконового эластомера, при этом Я изоляционные элементы выполнены из низкомодульной пластмассы и плотно охватывают концы изоляционных втулок.

С:

1041046

2. Изолятор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что на поверхности втулки выполнен кольцевой буртик, к (которому своими торцами прилегают изоляционные элементы.

3. Изолятор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что на поверхности втулки выполнен кольцевой буртик с наклонно расположенными сторонами, при этом изоляционные элементы.частично охватывают буртик.

4. Изолятор по и. 2, о т л и ч аю шийся тем, что буртик выполнен с наклонно расположенными сторонами.

5. Изолятор по пп. 2-4, о т л ич а ю шийся тем, что на буртике выполнен кольцевой выступ.

6. Способ изготовления высокО вольтного.изолятора, заключающийся в установке изоляционных элементов на стержень из стеклянного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с

Изобретение относится. к высоковольтным изоляторам и способам его изготовления. Оно предназначено для наружной установки, обладает высокой механической прочностью и применимо 5 для произвольно высокого напряжения, особенно для напряжения свыше 110 кВ.

Изоляторы для наружной установки изготавливаются из пластмасс, обладающих высокой механической прочностью, и изготовляются на базе стержня-прутка из непрерывного .бесщелочного стеклянного волокна, пропитанного вяжущим органическим материалом, обычно эпоксидной смолой. Стержень плотно окружает изоляционное покрытие из пластической изоляционной массы, химического отверждения или термореактивной. Соответствующую механическую прочность изолятора полу хают посредством подбора толщины стержня, длина которого обусловлена вели.чиной рабочего и испытательного напряжения.

Известны изоляторы из пластмасс оо стеклянно-эпоксидным стержнем, 21 покрытие которого отливается из жест- кой термореактивиой эпоксидной массы, непосредственно на стержне, помещенном в форме fl) .

Изоляторы, изготовленные таким, 30 образом, имеют жесткую конструкцию, вследствие чего при более длинных размерах, особенно свыше 1 м, изо ляторное покрытие разрушается, а это ведет к аварии. Применение между 35 покрытием и стержнем компенсационных последующим герметичным. соединением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, стер жень предварительно покрывают слоем адгезионного средства из группы силанов, через определенные промежутки отливают на нем методом литья под давлением втулки из силиконового каучука, после чего в образованных между втулками промежутках отливают методом Литья под давлением в разъемной форме изоляционные профилированные элементы, охватывая формой концы втулок, при этом в качестве пластмассы для втулок используют литую композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя.

Способ по п. 6, о т л и ч а юшийся тем, Что части втулок используют в качестве прокладок для разъемной формы.

2 слоев осложняет технологию изготов ления изоляторов.

Изолятор, изготовленный этим способом, состоит из стеклянно-эпоксидного стержня, закрепленного с обеих сторон в металлической арматуре, на котором расположен ряд упругих тарелок из силиконового эластомера.

Изолятор изготовляется таким образом, что на готовом стержне поочередно отливают отдельные тарелки.

На вертикально установленный стержень накладывают форму, плотно при легающую к стержню, однако с обеспечением ее скользящего перемещения вдоль стержня. Затем осуществляется заливка в форму дозированного количества силиконового эластомера, и еще до завершения процесса полимеризации форму перемещают на один шаг, соответствующий одной тарелке, к вновь, вливают дозу жидкости таким образом, чтобы она охватила нижнюю часть расположенной выше тарелки для обеспечения плотного и прочного соединения отдельных тарелок.

Способ производства этих изоляторов очень трудоемкий и требует при серийном производстве специальных приспособлений.

Известен также изолятор из пластмасс, который на стержне из стеклянных волокон, пропитанных эпоксидной смолой, имеет ряд тарелок, изготовленных также иэ упругой пластмассы, в данном случае иэ этилено-пропиленового сополимера (2 .

3 041046

Втулки тарелок, предназначенные для насаживания их .на стержень, имеют с внутренней стороны нарезку в виде лабиринта, нижняя же часть втулки и верхняя часть .тарелки отдельных тарелок приготовлены к вза-. имному сопряжению. Тарелки изготовляются отдельно, затем поочередно закладываются на стержень. Каналы, образованйые нарезками на втулках тарелок, заполняются силиконовой за- 10 маэкой. После установки на стержне всех тарелок изолятор подвергаетсяосевому прижиму, что обеспечивает сопряжение отдельных тарелок одну с другой и уплотнение щелей между ними; Затей на концы стержня насаживают арматуру.

Таким способом можно изготавливать очень длинные изоляторы.

Однако на практике при некоторых отклонениях параметров технологического процесса невозможно обеспечить полной плотности покрышки по отноше-, нию к стержню, особенно в тяжелых эксплуатационных условиях, в частности в случае больших разниц темпе- ратур, которые могут вызывать вытекание силиконовой замазки или про-, никновение влаги в щели между покрышкой и стержнем.

Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный стержневой: изолятор для наружной установки и способ его изготовления f3) .

Известный изолятор предназначен, главным образом, для контактного . 35 провода электрической тяговой сети.

Изолятор имеет стержень из прутка или трубы иэ стеклянного волокна, связанного смолой и запрессованный обоими концами в металлическую арма- 4О туру. На стержень во время монтажа накладывают изоляционную покрышку, а между стержнем и покрышкой образуется кольцевая щель, заполненная компенсационной тиксотропной пастой. 45

Расположенные в трубчатых наконечни. ках арматуры покрьиаки имеют срезанные кромки в плоскостях, параллельных к внутренним частям арматуры, имеющей в конечных частях выдолбленные канавки с установленными в них прокладками. Прокладки придерживаюТся замыкающими кольцами и добавочно уплотняются снаружи компенсационные слоем тиксотропной пасты.

Покрытие изолятора получают из циклоалифатииеской эпоксидной смолы, отвержденной алифатическим или цйклоалифатическим отвердителем с добав - кой наполнителя, состоящего из смеси кварцевой муки и гидратированной оки«,.60 .си алюминия.

Тиксотропную пасту, заполняющую щель, получают из полужидкого силиконового соединения с добавкой коллоидального кремнезема и силиконового масла, приведенных в соответствующую вязкость. Эта паста вводится в щель изолятора посредством специального технологического устройства вакуумно-напорным слоем.

Способ представляет возможность изготовлять на практике высоковольтные изоляторы для напряжения 110 кВ размерами до 1-1,2 м.

Для изоляторов с более эначительнычи размерами возникают трудности в достижении соответствующей механической прочности изоляционной покрышки. Кроме того, технологический процесс из-за размеров, веса и техники заполнения форм значительно усложняется. Свойства изоляторов из пластмасс для наружной установки показывают, что самые лучшие результаты в эксплуатации получаются при использовании этих изоляторов для самых больших напряжений. Однако известные методы изготовления являются возможными нли сравнительно рентабельными только в пределах средних напряжений, не превышающих 110 кВ. Для напряжений свыше 110 кВ, например 220 кВ илн 400 кВ, с увеличением длины изолятора метод отливки отдельных тарелок становится затруднительным и трудоемким, а получение сплошной отливки при длине свыше 1 м очень затруднительно из-.за веса металлической формы и способа ее заливки. Отливки из эпоксидной смолы длиной более 1 м характеризуются плохим взаимодействием жесткого материала покрышки с упругим стеклянно-эпоксидным стержнем. Кроме того, возникает затруднение при соеди- - нений между собой этих отливок в одно целое, так как место соединения является самым слабым местом покрытия, создающим воэможность его повреждения. Изготовление покрытия из силиконовых эластомеров характеризуется большими расходамн ввиду цены исходного материала, что применение изоляторов только нэ упругих элементов является экономически необоснованным.

Цель изобретения — повышение на дежности и эффективности производства изоляторов.

Поставленная цель достигается тем, что известный высоковольтный иэолятор из пластмассы для наружной ус-. тановки, содержащий стержень из непрерывного безалкаличного волокна, пропитанного эпоксидной смолой.с охватывающими его н герметично с ним соединенными изоляционными профилированными элементами из пластмассы, снабжен расположенными между каждьм изоляционным элементом втулками с кольцевыми выступами по крайней мере по торцам, выполненными из высокомо дульной пластмассы, предпочтительно

104104б из силиконового эластомера, при этом изоляционные элементы выполнены из низкомодульной пластмассы и плотно охватывают концы изоляционных втулок.

На поверхности втулки может быть выполнен кольцевой буртик, к которо,му своими торцами прилегают изоляционные элементы.

На поверхности втулки может быть выполнен кольцевой бортик с наклонно расположенными сторонами, при этом изоляционные элементы частично охватывают буртик.

Буртик может быть выполнен с наклонно расположенными сторонами.

При этом на буртике может быть выполнен кольцевой выступ.

Поставленная цель достигается также тем, что в способе изготовления высоковольтного изолятора, заключающемся в установке изоляционных элементов на .стержень из стеклянного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с последующим герметичным соединением, стержень предваритель-. но покрывают слоем адгезионного

25 средства из группы силанов, через определенные промежутки отливают на нем методом литья под давлением втулки из силиконового каучука, после чего в образованных между втулка ми промежутках отливают методом .литья под давлением в разъемной. форме изоляционные профилированные элементы, охватывая формой концы втулок, при этом в качестве пластмассы для втулок используют литую З5 композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя.

Части втулок могут быть исполь- 4П зованы в качестве прокладок для разъемной формы.

На фиг. 1 изображен высоковольтный изолятор, разрез; на фиг. 2 - To же, вариант выполнения; на фиг. 3 - то 45 же, другой вариант выполнения; на фиг. 4 — изолятор, охваченный разьемной формой.

Изолятор состоит из стержня 1, изготовленного из непрерывного безалкаличного стекловолокна, пропитанного диановой эпоксидной смолой с ангидридным отвердителем.

На стержне 1 на равных промежутках расположены плотно осажденные дистанционные втулки 2, изготовленные иэ силиконового каучука. Концы дистанционных втулок 2 имеют кольце- . вые выступы 3. В промежутках между втулками 2 насажены íà стержень 1 профилированные снаружи трехреберные 60 изоляционные .элементы(втулки)4 со средним ребром выше остальных.Элемен ты 4 изготовлены из литой эпоксид.ной пластмассы и охватывают кольцевые выстцпы 2 дистанционных втулок 2,а 65 также участки их. наружных поверхностей.Кольцевые выступы 3 являются уп лотнением между втулкой 2 и изоляционным элементом 4 и одновременно уплотнением всех покрышек изолятора,со стоящих из втулок 2 и элементов 4,по отношению к стержню 1. Конечные дистанционные втулки 2 охвачены арматурой 5 изолятора.

Изолятор, изготовленный по второму варианту, также состоит из стержня 1, в таком же исполнении дистанционных втулок 2, плотно насаженных на стержень 1 и иэготовленных из силиконового каучука. Втулки 2 имеют посредине наружные кольцевые буртики б. Профилированные изоляционные элементы 4 из эпоксидного материала, насаженные на стержень 1 в промежутках между дистанционными втулками 2, имеют по три.ребра одинаковой величины. Торцовые поверхности элементов

4 прилегают к бокам кольцевых буртиков б. Так же, как и в первом варианте, дистанционные втулки 2 имеют на концах кольцевые выступы 3, охваченные внутренней частью профилированных втулок 4,.охватывающих сверх того всю поверхность дистанционных втулок 2, вплоть до кольцевого буртика б.

Изолятор, представленный в третьем исполнении, построен из аналогичных материалов, как и в предыдущих вариантах. На стержне 1 расположены дистанционные втулки 2, имеющие на концах кольцевые выступы 3 и в середине кольцевой буртик б с на.клонно расположенными боками. Буртики б имеют выступы 7 вокруг своей поверхности. Изоляционные элементы

4 с одинаковыми ребрами охватывают кольцевые выступы 3, наружную поверхность дистанционных втулок и серединную часть буртиков б так, что перекрывают эти буртики, охватывая полностью их наклонные стороны.

Способ изготовления изолятора заключается в следующем.

Сначала непосредственно на стержне 1 на соответствующих расстояниях отливают в разъемных формах дистан-ционные втулки 2 из жидкого силиконового каучука, который подвергают холодному отверждению при температуре окружающего воздуха. При этом на стержень 1. наносят перед отливкой ,втулки 2 тонкий слой адгезионного вещества из быстросохнущего силиконового материала. р полученных промежутках между дистанционными втулками

2 отливают в разъемной форме 8 методом литья под давлением профилированные снаружи втулки 4, охватывая формой Я кольцевые выступы 3 и наружные поверхности дистанционных втулок

2. Профилированные втулки 4 изготовляют из литой эпоксидной композиции, 1 0 41046 состоящей из циклоалифатической смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя. Наружные поверхности кольцевых буртиков б дистанционных втулок 2 используют при этом для уплотнения разъемной формы 8.

Изолятор согласно изобретению может иметь произвольную длину и по- . этому его можно применять для произ- . вольно высоких напряжений. Это до- t0 стигнуто благодаря секционной по- . крышке иэ пластмассовых. секций, жестких и упругих, попеременно закрепленных на упругом стержне, ди-, аметр которого можно подобрать соот-, ветственно для требуемой механической прочности, для длины, отвечающей рабочим и испытательным напряжениям изолятора. Следовательно, существует возможность определить для данной конструкции изолятора с заданной механической прочностью то, для какой максимальной длины сегментов, изго-товленных из жесткой пластмассы,непосредственно залитой на стержне, не будут превышены допускаемые внутренние напряжения в соединительном слое при переменных температурных и нагрузочных рабочих условиях. Покрытие стержня секциями из упругой пластмассы, разделяющими секциями из жесткой пластмассы при соблюдении .изготовления упругих секций из срав4

\ нительно тонкого, однако достаточно .защищающего стержень от проникновения влаги снаружи, слоя силиконово- 35 го эластомера и изготовления жестких секций с профилированной снаружи поверхностью позволяет получить неф обходимый суммарный путь утечки для целого . изолятора. Изоляционное покрытие податливо по отношению к стержню, совместно работает с ним без превышения допускаемых напряжейий, угрожающих появлению трещин и". подобных повреждений в тяжелых эк- сплуатационных условиях. Экономически рентабельна стоимость изолятора благодаря невысокому расходу силиконового эластомера.

Изолятор,изготовленный согласно изобретению, кроме высоких параметров надежности обладает несколько раэ меньшей массой по сравнению с применяем@ми до сих пор изоляторами наибольших напряжений,например,220 кВ или 400 кВ, изготовленных из неорганических материалов.По сравнению с изоляторами с покрытием, состоящим только из упругих тарелок из силиконового эластомера, этот изолятор значительно проще в изготовлении и одновременно значительно дешевле.

Разделение покрытия на секции по отношению с секциями из жесткого материала дает возможность применения высокопроизводительной технологии литья под давлением термореактивных пластмасс.. Одновременно упругие секции уплотняют разъемную форму во время литья жестких секций, что упрощает конструкцию формы. Благодаря этому можно исключать применяемый до сих пор при изготовлении изоляторов с жесткой покрышкой вакуумный метод отливки, ограничивающий длину изолятора из-за сложных условий создания вакуума,в достаточно большом пространстве.

1041046

Составитель Л. Масальцева

Техред М.Костик; Корректор М. Демчик

Редактор Е. Папп

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ ГосударствЬнного комитета СССР по делам изобретений и открьиий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

Заказ 6971/61

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4