Высоковольтный изолятор и способ его изготовления

)(51) Н ГОСУЙО ДЕЛ ПИСАН РЕ тнту Ф ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт Эльэктротэхники ОддяТэхнольогии и Иатэрялознавства Эльэктротэхничнего (ПНР)(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 элементами из пластмассы, о т л и ч аю щ и й с я 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 щ и й с я 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 щ и й с я тем, что на поверхности втулки выполнен кольцевой буртик с наклонно расположенными сторонами, при этом изоляционные элементы частично охватывают буртик4. Изолятор по и. 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что буртик выполнен с наклонно расположенными сторо" нами.5. Изолятор по пп, 2-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что на буртике выполнен кольцевой выступ.6. Способ изготовления высокОвольтного.изолятора, заключающийся в установке изоляционных элементов на стержень из стеклянного волокна, пропитанного эпоксидной смолой с 1Изобретение 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 полукают посредством подбора толщины стержня, длина которого обусловлена величиной рабочего и испытательного напряжения.Известны изоляторы из пластмасс оо стеклянно-эпоксидным стержнем,2 покрытие которого отливается из жест- кой термореактивиой эпоксидной массы, непосредственно на стержне, помещенном в форме Я .Изоляторы, изготовленные таким , 30 образом, имеют жесткую конструкцию, вследствие чего при более длинных размерах, особенно свыше 1 м, изоляторное покрытие разрушается, а это ведет к аварии. Применение между 35 покрытием и стержнем компенсационных последующим герметичным. соединением,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью 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 качествепластмассы для втулок используют литую композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидрид- ного отвердителя и неорганического наполнителя.2, Способ по п. б, о т л и ч а ющ и й с я тем, Что части втулок используют в качестве прокладок дляразъемной Формы. 2слоев осложняет технологию изготовления 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 об" разом, что на готовом стержне поочередно отливают отдельные тарелки. На вертикально установленный стержень накладывают Форму, плотно прилегающую к стержню, однако с обеспе" чехием 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-пропиле- нового сополимера 2 .Втулки тарелок, предназначенныедля насаживания их,на стержень, име.ют с внутренней стороны нарезку ввиде лабиринта, нижняя же частьвтулки и верхняя часть .тарелки отдельных тарелок приготовлены к вза-имному сопряжению. Тарелки изготовляются отдельно, затем поочереднозакладываются на стержень. Каналы,образованйые нарезками на втулкахтарелок, заполняются силиконовой замаэкой. После установки на стержневсех тарелок изолятор подвергаетсяосевому прижиму, что обеспечиваетсопряжение отдельных тарелок одну сдругой и уплотнение щелей между ними; Затей на концы стержня насаживают арматуру.Таким способом можно изготавливать очень длинные изоляторы,Однако на практике при некоторыхотклонениях параметров технологического процесса невозможно обеспечитьполной плотности покрышки по отноше-,нию к стержню, особенно в тяжелыхэксплуатационных условиях, в частности в случае больших разництемпе-ратур, которые могут вызывать вытекание силиконовой замазки или про-,никновение влаги в щели между покрышкой и стержнем.Наиболее близким к предлагаемому ЗОявляется высоковольтный стержневойизолятор для наружной установки испособ его изготовления 31 .Известный изолятор предназначен,главньм образом, для контактного 35провода электрической тяговой сети,Изолятор имеет стержень из пруткаили трубы иэ стеклянного волокна,связанного смолой и запрессованныйобоими концами в металлическую арматуру, На стержень во время монтажанакладывают изоляционную покрышку,а между стержнем и покрышкой образуется кольцевая щель, заполненнаякомпенсационной тиксотропной пастой, 5Расположенные в трубчатых наконечни.ках арматуры покрьиаки имеют срезанные кромки в плоскостях, параллель-ных к внутренним частям арматуры,имеющей в конечных частях выдолбленные канавки с установленными в нихпрокладками. Прокладки придерживаются замыкающими кольцами и добавочноуплотняются снаружи компенсационньааслоем тиксотропной пасты.Покрытие изолятора получаютизЫциклоалифатииеской эпоксидной смолы,отвержденной алифатическим или цйклоалифатическим отвердителем с добавкой наполнителя, состоящего из смесикварцевой муки и гидратированной оки-,.бОси алюминия.Тиксотропную пасту, заполняющующель, получают из полужидкого силиконового соединения с добавкой коллоидального кремнезема и силиконового масла, приведенных в соответствующую вязкость. Эта паста вводится вщель 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 значительными 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 среднихнапряжений, 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 придлине свыше 1 м очень затруднительно из-за веса металлической формы и способаее заливки. Отливки из эпоксиднойсмолы длиной более 1 м характеризуются плохим взаимодействием жесткогоматериала 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 пов" реждения. 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 нимсоединенными изоляционными профилированными элементами из пластмассы,снабжен расположенными между каждьмизоляционным элементом втулками скольцевыми выступами по крайней мерепо торцам, выполненными из высокомо дульной пластмассы, предпочтительноиз силиконового эластомера, при этомизоляционные элементы выполнены изнизкомодульной пластмассы и плотноохватывают концы изоляционных втулок.На поверхности втулки может бытьвыполнен кольцевой буртик, к которо,му своими торцами прилегают изоляционные элементы.На поверхности втулки может быть выполнен кольцевой бортик с наклонно расположенными сторонами, при этом 1 О изоляционные элементы частично охватывают буртик.Буртик может быть выполнен снаклонно 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 предварительно покрывают слоем адгезионного25средства 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 35 композицию, состоящую из циклоалифатической эпоксидной смолы, ангидридного отвердитедя и неорганического наполнителя.Части втулок могут быть исполь зованы вф качестве прокладок для разъемной формы.На фиг. 1 изображен высоковольтный изолятор, разрез; на фиг. 2 - то 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, пропитан- ногО 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 на стержень 1 профилированные снаружи трехреберные 60 изоляционные .элементы(втулки)4 со средним ребром выше остальных.Элементы 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 упфлотнением между втулкой 2 и изоляционным элементом 4 и одновременно уплотнением всех покрышек изолятора,состоящих из втулок 2 и элементов 4,поотношению к стержню 1. Конечные дис"танционные втулки 2 охвачены арматурой 5 изолятора,Изолятор, изготовленный по второму варианту, также состоит из стержня 1, в таком же исполнении дистанционных втулок 2, плотно насаженныхна стержень 1 и иэготовленных изсиликонового каучука. Втулки 2 имеютпосредине наружные кольцевые буртики б. Профилированные изоляционныеэлементы 4 из эпоксидного материала,насаженные на стержень 1 в промежутках между дистанционными втулками 2,имеют по три.ребра одинаковой величины, Торцовые поверхности элементов4 прилегают к бокам кольцевых буртиков б, Так же, как и в первом варианте, дистанционные втулки 2 имеютна концах кольцевые выступы 3, охваченные внутренней частью профилированных втулок 4, охватывающихсверх 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, имеющиена концах кольцевые выступы 3 и всередине кольцевой буртик б с наклонно расположенными боками. Буртики б имеют выступы 7 вокруг своейповерхности. Изоляционные элементы4 с одинаковыми ребрами охватываюткольцевые выступы 3, наружную поверхность дистанционных втулок и серединную часть буртиков б так, чтоперекрывают эти буртики, охватываяполностью их наклонные стороны.Способ изготовления изоляторазаключается в следующем.Сначала непосредственно на стержне 1 на соответствующих расстоянияхотливают в разъемных Формах дистан-.ционные втулки 2 из жидкого силиконового каучука, который подвергаютхолодному отверждению при температуре окружающего воздуха. При этом настержень 1. наносят перед отливкой,втулки 2 тонкий слой адгезионноговещества из быстросохнущего силиконового материала. Р полученных промежутках междудистанционными втулками2 отливают в разъемной форме 8 методом литья под давлением профилированные снаружи втулки 4, охватываяформой Я кольцевые выступы 3 и наружные поверхности дистанционных втулок2. Профилированные втулки 4 изготовляют из литой эпоксидной композиции,состоящей из. циклоалифатической смолы, ангидридного отвердителя и неорганического наполнителя. Наружныеповерхности кольцевых буртиков бдистанционных втулок 2 используютпри этом для уплотнения разъемнойформы 8.Изолятор согласно изобретениюможет иметь произвольную длину и по- .этому его можно применять для произвольно высоких напряжений. Это достигнуто благодаря секционной покрышке иэ пластмассовых. секций,жестких и упругих, попеременно закрепленных на упругом стержне, ди-,аметр которого можно подобрать сост-, 5ветственно для требуемой механической прочности, для длины, отвечающейрабочим и испытательным напряжениямизолятора. Следовательно, существуетвозможность определить для даннойконструкции изолятора с заданной механической прочностью то, для какоймаксимальной длины сегментов, изго"товленных из жесткой пластмассы,непосредственно залитой на стержне,не будут превышены допускаемые внутренние напряжения в соединительномслое при переменных температурных инагрузочных рабочих условиях. Покрытие стержня секциями из упругойпластмассы, разделяющими секциями .ЗОиз жесткой пластмассы при соблюденийизготовления упругих секций из срав 4нительно тонкого, однако достаточнозащищающего стержень от проникновения влаги снаружи, слоя силиконового эластомера и изготовления жестких секций с профилированной снаружиповерхностью позволяет получить необходимый суммарный путь утечки для целого . изолятора. Изоляционное покрытие податливо по отношению к стержню, совместно работает с ним без превышения допускаемых напряжений, угрожающих появлению трещин иф 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 применяемыми 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 СоставитеТехред М.К Масальцетик; Корректор М. Демчи едактор Е. Папп аказ 6971/ исно иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тщэаж 703 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 035, Москва,Ж, Раушская