Izolant (elektřina)

nad Hlavou vodiče pro vysoké napětí, přenos elektrické energie jsou holé, a jsou izolovány od okolního vzduchu. Vodiče pro nižší napětí v distribuci mohou mít určitou izolaci, ale často jsou také holé., Izolační podporuje tzv. izolátory jsou povinni v místech, kde jsou podporovány telegrafních sloupů nebo stožárů. Izolátory jsou také vyžadovány tam, kde drát vstupuje do budov nebo elektrických zařízení, jako jsou transformátory nebo jističe, pro izolaci drátu z pouzdra. Tyto duté izolátory s vodičem uvnitř se nazývají pouzdra.

Materiáledit

izolátory používané pro vysokonapěťový přenos výkonu jsou vyrobeny ze skla, porcelánu nebo kompozitních polymerních materiálů., Porcelánové izolátory jsou vyrobeny z hlíny, křemene nebo oxidu hlinitého a živce a jsou pokryty hladkou glazurou, aby se zbavila vody. Izolátory z porcelánu bohaté na oxid hlinitý se používají tam, kde je kritériem vysoká mechanická pevnost. Porcelán má dielektrickou pevnost cca 4-10 kV/mm. Sklo má vyšší dielektrickou pevnost, ale to přitahuje kondenzace a tlusté nepravidelné tvary potřebné pro izolátory jsou těžké obsadit bez vnitřních kmenů. Někteří výrobci izolátorů přestali vyrábět skleněné izolátory na konci šedesátých let a přecházeli na keramické materiály.,

v poslední době se některé elektrické nástroje začaly přeměňovat na polymerní kompozitní materiály pro některé typy izolátorů. Jedná se typicky skládá z centrální tyče vyrobené z vlákny vyztuženého plastu a vnější weathershed ze silikonové pryže nebo z ethylen propylen dien monomeru (EPDM). Kompozitní izolátory jsou méně nákladné, lehčí a mají vynikající hydrofobní schopnost. Díky této kombinaci jsou ideální pro služby ve znečištěných oblastech. Tyto materiály však dosud nemají dlouhodobě prokázanou životnost skla a porcelánu.,

DesignEdit

elektrické rozpis izolátor v důsledku nadměrné napětí může dojít jedním ze dvou způsobů:

• defekt oblouku je členění a vedení materiál izolant, což způsobuje elektrický oblouk vnitřkem izolantu. Teplo vyplývající z oblouku obvykle nenapravitelně poškozuje izolátor., Napětí vpichu je napětí přes izolátor (pokud je instalováno normálním způsobem), které způsobuje oblouk punkce.
• oblouk záblesku je rozpad a vedení vzduchu kolem nebo podél povrchu izolátoru, což způsobuje oblouk podél vnější strany izolátoru. Izolátory jsou obvykle navrženy tak, aby vydržely záblesk bez poškození. Flashover napětí je napětí, které způsobuje bleskový oblouk.

většina vysokonapěťových izolátorů je navržena s nižším bleskovým napětím než napětí vpichu, takže blikají před propíchnutím, aby nedošlo k poškození.,

nečistoty, znečištění, sůl a zejména voda na povrchu vysokonapěťového izolátoru mohou vytvořit vodivou cestu přes něj, což způsobuje svodové proudy a záblesky. Flashover napětí může být snížena o více než 50%, když je izolátor mokrý. Vysokonapěťové izolátory pro venkovní použití jsou tvarovány tak, aby maximalizovaly délku únikové cesty podél povrchu od jednoho konce k druhému, tzv. K dosažení tohoto cíle je povrch tvarován do řady zvlnění nebo soustředných tvarů disků., Tito obvykle zahrnují jednu nebo více přístřešky; dolů směřující pohár ve tvaru povrchy, které fungují jako deštníky, aby zajistily, že část povrchu, úniku cestu pod ‚cup‘ zůstane v suchu ve vlhkém počasí. Minimální vzdálenosti creepage jsou 20-25 mm / kV, ale musí být zvýšeny při vysokém znečištění nebo ve vzdušných oblastech mořské soli.

Druhy insulatorsEdit

jedná se o běžné třídy izolátorů:

• pin izolátor – jak název napovídá, izolátor typu pin je namontován na kolíku na příčném rameni na pólu. Na horním konci izolátoru je drážka. Vodič prochází touto drážkou a je vázán na izolátor žíhaným drátem stejného materiálu jako vodič. Izolátory typu Pin se používají pro přenos a distribuci komunikací a elektrický výkon při napětí do 33 kV., Izolátory vyrobené pro provozní napětí mezi 33 kV a 69 kV bývají velmi objemné a v posledních letech se staly neekonomickými.
• Příspěvek izolant – typ izolátoru v roce 1930, který je kompaktnější než tradiční pin izolátory typu a, které se rychle nahradily mnoho pin-typ izolátory na vedení do 69 kV a v některých konfiguracích může být pro provoz rychlostí až 115 kV.,
• závěsný izolátor – Pro napětí větší než 33 kV, to je obvyklá praxe, aby použití typ zavěšení izolátorů, skládající se z několika skla nebo porcelánu disky zapojeny v sérii metal odkazy ve formě řetězce. Vodič je zavěšen na spodním konci tohoto řetězce, zatímco horní konec je připevněn ke křížovému rameni věže. Počet použitých diskových jednotek závisí na napětí.
• tenzový izolátor – používá se slepá ulička nebo kotevní tyč nebo věž, kde končí přímá část čáry, nebo úhly v jiném směru., Tyto póly musí odolat bočnímu (vodorovnému) napětí dlouhé rovné části drátu. Pro podporu tohoto bočního zatížení se používají izolátory napětí. U nízkonapěťových vedení (méně než 11 kV) se izolátory třmenu používají jako izolátory napětí. U vysokonapěťových přenosových vedení se však používají struny izolátorů cap-and-pin (zavěšení), které jsou připevněny k příčníku ve vodorovném směru. Když je napěťové zatížení v řádcích mimořádně vysoké, například při dlouhých říčních rozpětí, používají se paralelně dva nebo více řetězců.,
• okovy izolátor-v počátcích, okovy izolátory byly použity jako kmenové izolátory. V dnešní době se však často používají pro nízkonapěťové rozvody. Takové izolátory mohou být použity buď ve vodorovné poloze nebo ve svislé poloze. Mohou být přímo připevněny k tyči pomocí šroubu nebo ke křížovému rameni.
• pouzdro-umožňuje jednomu nebo několika vodičům projít přepážkou, jako je stěna nebo nádrž, a izoluje vodiče od ní.,
• Řádek po izolant
• Stanice post izolátor
• pojistka

Pozastavení insulatorsEdit

Typický počet disků izolační jednotky pro standardní síťové napětí

napětí (kV)	Disky
34.,4
600	44
750	59
765	60

Pin-type insulators are unsuitable for voltages greater than about 69 kV line-to-line., Vyšší přenosové napětí použít závěsný izolátor řetězce, který může být pro jakýkoli praktický přenos napětí přidáním izolační prvky do řetězce.

vedení s vyšším napětím obvykle používají modulární konstrukce izolátoru zavěšení. Dráty jsou pozastaveny z ‚řetězec‘ o totožný disk ve tvaru izolátorů, které se vážou k sobě s kovové vidlice pin nebo míč a socket odkazy. Výhodou tohoto návrhu je, že izolant řetězce s různými rozdělení napětí, pro použití s různými síťové napětí, může být vytvořena pomocí různých čísla základní jednotky., Také, pokud se jedna z izolátorových jednotek v řetězci zlomí, může být vyměněna bez vyřazení celého řetězce.

každá jednotka je vyrobena z keramického nebo skleněného kotouče s kovovým uzávěrem a kolíkem upevněným na protilehlé strany. Aby byly vadné jednotky zřejmé, jsou skleněné jednotky navrženy tak, aby přepětí způsobilo propíchnutí skla namísto záblesku. Sklo je tepelně ošetřeno, takže se rozbije, čímž je poškozená jednotka viditelná. Mechanická pevnost jednotky se však nemění, takže izolátorový řetězec zůstává pohromadě.,

Standardní zavěšení disku izolant jednotky jsou 25 cm (9.8 in) v průměru a 15 cm (6 palců) dlouhé, může podporovat zatížení 80 až 120 kN (18-27 klbf), mají suché přeskok napětí o 72 kV, a jsou dimenzovány na provozní napětí 10 až 12 kV. Nicméně, přeskok napětí řetězce je méně než součet jeho součástí disky, protože elektrické pole je rozložena rovnoměrně po celé řetězec, ale je nejsilnější na disku nejbližší průvodčí, která bliká nad první., Kovové klasifikační kroužky se někdy přidávají kolem disku na konci vysokého napětí, aby se snížilo elektrické pole na tomto disku a zlepšilo se flashover napětí.

ve velmi vysokých napěťových linkách může být izolátor obklopen koronovými kroužky. Ty se obvykle skládají z torusů z hliníku (nejčastěji) nebo měděných trubek připojených k lince. Jsou navrženy tak, aby snížily elektrické pole v místě, kde je izolátor připojen k vedení, aby se zabránilo vypouštění korony, což vede ke ztrátám energie.,

HistoryEdit

první elektrické systémy využít izolátory byly telegrafní linky; přímé připojení vodiče na dřevěných sloupech bylo zjištěno, že dávají velmi špatné výsledky, zejména během vlhkého počasí.

první skleněné izolátory používané ve velkém množství měly neohraničenou dírku., Tyto kousky skla byly umístěny na zúžený dřevěný kolík vertikálně, sahající od pólu je crossarm (běžně pouze dva izolátory k tyči a možná jeden na horní části sloupu). Přírodní kontrakce a expanze dráty vázána na tyto „threadless izolátory“ vyústila v izolátory sesazení z jejich piny, které vyžadují manuální sedla.,

Mezi první, kteří začali vyrábět keramické izolátory byly společností ve Spojeném Království, s Tuhými a Doulton pomocí kameniny z polovině 1840s, Joseph Bourne (později přejmenován Denby) vyrábí přibližně od roku 1860 a Bullers z roku 1868. Užitné číslo patentu 48,906 bylo uděleno Louis a. Cauvet dne 25. července 1865 pro proces výroby izolátorů se závitovou dírkou: izolátory typu pin mají stále závitové dírky.

vynález izolátorů typu zavěšení umožnil přenos vysokonapěťového výkonu., Jako přenosové vedení napětí dosáhl a prošel 60 000 voltů, izolátory nutné být velmi velké a těžké, s izolátory vyrobené pro bezpečnostní rozpětí o 88.000 voltů je o praktické omezení pro výrobu a montáž. Závěsné izolátory, na druhé straně, může být připojen do řetězců tak dlouho, jak je požadováno pro napětí linky.

velké množství telefonní, telegrafní a elektrické izolátory; někteří lidé sbírat je, a to jak pro jejich historická a estetická kvalita mnoha izolant, vzorů a povrchových úprav., Jednou ze sběratelských organizací je americká Národní asociace izolátorů, která má přes 9000 členů.