Isolator (elektricitet)

ledare för högspännings elektrisk kraftöverföring är nakna och isoleras av den omgivande luften. Ledare för lägre spänningar i distribution kan ha viss isolering men är ofta nakna också., Isolerande stöd som kallas isolatorer krävs vid de punkter där de stöds av elstolpar eller transmissionstorn. Isolatorer krävs också när tråden kommer in i byggnader eller elektriska anordningar, såsom transformatorer eller brytare, för att isolera tråden från fallet. Dessa ihåliga isolatorer med en ledare inuti dem kallas bussningar.

MaterialEdit

isolatorer som används för högspänningsöverföring är gjorda av glas, porslin eller komposit polymermaterial., Porslinsisolatorer är gjorda av lera, kvarts eller aluminiumoxid och fältspat och är täckta med en slät glasyr för att kasta vatten. Isolatorer av porslin rik på aluminiumoxid används där hög mekanisk hållfasthet är ett kriterium. Porslin har en dielektrisk styrka på ca 4-10 kV/ mm. glas har en högre dielektrisk styrka, men det lockar kondens och de tjocka oregelbundna former som behövs för isolatorer är svåra att kasta utan inre stammar. Vissa isolatortillverkare slutade göra glasisolatorer i slutet av 1960-talet och bytte till keramiska material.,

nyligen har vissa elektriska verktyg börjat konvertera till polymerkompositmaterial för vissa typer av isolatorer. Dessa består vanligtvis av en central stång av fiberförstärkt plast och en yttre väderskärmad av silikongummi eller etylenpropendienmonomergummi (EPDM). Komposit isolatorer är mindre kostsamma, lättare i vikt och har utmärkt hydrofob förmåga. Denna kombination gör dem idealiska för service i förorenade områden. Men dessa material har ännu inte den långsiktiga beprövade livslängden för glas och porslin.,

DesignEdit

den elektriska nedbrytningen av en isolator på grund av överdriven spänning kan uppstå på ett av två sätt:

• en punkteringsbåge är en uppdelning och ledning av isolatorns material, vilket orsakar en elektrisk båge genom insidan av isolatorn.isolatorn. Värmen som härrör från bågen skadar vanligtvis isolatorn irreparabelt., Punkteringsspänning är spänningen över isolatorn (när den installeras på normalt sätt) som orsakar en punkteringsbåge.
• en flashover båge är en nedbrytning och ledning av luften runt eller längs isolatorns yta, vilket orsakar en båge längs utsidan av isolatorn. Isolatorer är vanligtvis utformade för att motstå flashover utan skada. Flashover spänning är den spänning som orsakar en flash-over båge.

de flesta högspänningsisolatorer är konstruerade med en lägre flashoverspänning än punkteringsspänning, så de blinkar över innan de punkterar, för att undvika skador.,

smuts, föroreningar, salt och särskilt vatten på ytan av en högspänningsisolator kan skapa en ledande väg över den, vilket orsakar läckströmmar och flashovers. Flashover-spänningen kan minskas med mer än 50% när isolatorn är våt. Högspänningsisolatorer för utomhusbruk är formade för att maximera läckagebanans längd längs ytan från ena änden till den andra, kallad creepage-längden, för att minimera dessa läckströmmar. För att åstadkomma detta formas ytan i en serie korrugeringar eller koncentriska skivformer., Dessa omfattar vanligtvis ett eller flera skjul; nedåtvända koppformade ytor som fungerar som paraplyer för att säkerställa att den del av ytan läckage väg under ” cup ” förblir torr i vått väder. Minsta krypningsavstånd är 20-25 mm / kV, men måste ökas i höga föroreningar eller luftburna havsaltområden.

typer av insulatorsEdit

dessa är de vanliga klasserna av isolatorer:

• Pin isolator – som namnet antyder är stifttypen isolator monterad på en stift på tvärarmen på Polen. Det finns ett spår på isolatorns övre ände. Ledaren passerar genom detta spår och är bunden till isolatorn med glödgad tråd av samma material som ledaren. Pin-typ isolatorer används för överföring och distribution av kommunikation och elkraft vid spänningar upp till 33 kV., Isolatorer gjorda för driftsspänningar mellan 33 kV och 69 kV tenderar att vara mycket skrymmande och har blivit oekonomiska de senaste åren.
• Post isolator – en typ av isolator på 1930-talet som är mer kompakt än traditionella pin – typ isolatorer och som snabbt har ersatt många pin-typ isolatorer på linjer upp till 69 kV och i vissa konfigurationer, kan göras för drift på upp till 115 kv.,
• Upphängningsisolator – för spänningar som är större än 33 kV är det vanligt att använda isolatorer av suspensionstyp, bestående av ett antal glas-eller porslinskivor anslutna i serie med metalllänkar i form av en sträng. Ledaren är upphängd i den nedre änden av denna sträng medan den övre änden är fäst vid tornets tvärarm. Antalet skivenheter som används beror på spänningen.
• stam isolator – en återvändsgränd eller ankarstolpe eller torn används där en rak del av linjen slutar, eller vinklar av i en annan riktning., Dessa poler måste tåla den laterala (horisontella) spänningen hos den långa raka delen av tråden. För att stödja denna laterala belastning används spänningsisolatorer. För lågspänningsledningar (mindre än 11 kV) används shackle isolatorer som töjningsisolatorer. För högspänningsledningar används emellertid strängar av cap-and-pin (suspension) isolatorer, fästa vid tvärarmen i horisontell riktning. När spänningsbelastningen i linjer är mycket hög, till exempel vid långa flodspann, används två eller flera strängar parallellt.,
• Shackle isolator – i början användes shackle isolatorer som stam isolatorer. Men nowaday, de används ofta för lågspänningsfördelningsledningar. Sådana isolatorer kan användas antingen i horisontellt läge eller i vertikalt läge. De kan direkt fixeras till Polen med en bult eller till tvärarmen.
• Bussning – gör det möjligt för en eller flera ledare att passera genom en partition som en vägg eller en tank och isolerar ledarna från den.,
• Line post isolator
• Station post isolator
• Cut-out

Suspension insulatorsEdit

typiskt antal skiva isolator enheter för standard linjespänningar

linjespänning (kV)	skivor
34.,4
600	44
750	59
765	60

Pin-type insulators are unsuitable for voltages greater than about 69 kV line-to-line., Högre överföringsspänningar använder upphängnings isolatorsträngar, som kan göras för någon praktisk överföringsspänning genom att tillsätta isolatorelement till strängen.

högre spänning överföringsledningar brukar använda modulära upphängnings isolator mönster. Trådarna är upphängda från en ”sträng” av identiska skivformade isolatorer som fäster varandra med metallfäste stift eller boll och uttag länkar. Fördelen med denna design är att isolatorsträngar med olika nedbrytningsspänningar, för användning med olika linjespänningar, kan konstrueras genom att använda olika antal av de grundläggande enheterna., Om en av isolatorenheterna i strängen bryts kan den också bytas ut utan att hela strängen kasseras.

varje enhet är konstruerad av en keramisk eller glasskiva med ett metalllock och stift cementerade till motsatta sidor. För att göra defekta enheter uppenbara är glasenheter utformade så att en överspänning orsakar en punkteringsbåge genom glaset istället för en flashover. Glaset värmebehandlas så att det splittras, vilket gör den skadade enheten synlig. Den mekaniska styrkan hos enheten är emellertid oförändrad, så isolatorsträngen förblir tillsammans.,

standard suspension skiva isolator enheter är 25 centimeter (9,8 tum) i diameter och 15 cm (6 tum) lång, kan stödja en belastning på 80-120 kN( 18-27 klbf), har en torr flashover spänning på ca 72 kV, och är klassade vid en driftspänning på 10-12 kV. Flashover-spänningen i en sträng är emellertid mindre än summan av dess komponentskivor, eftersom det elektriska fältet inte fördelas jämnt över strängen men är starkast på skivan närmast ledaren, som blinkar över först., Metall gradering ringar läggs ibland runt skivan vid högspänningsänden, för att minska det elektriska fältet över den skivan och förbättra flashover spänning.

i mycket högspänningsledningar isolatorn kan vara omgiven av Korona ringar. Dessa består vanligtvis av toruses av aluminium (oftast) eller kopparrör fäst vid linjen. De är utformade för att minska det elektriska fältet vid den punkt där isolatorn är fäst vid linjen, för att förhindra corona urladdning, vilket resulterar i kraftförluster.,

HistoryEdit

de första elektriska systemen för användning av isolatorer var telegraflinjer; direkt fastsättning av ledningar till trästolpar visade sig ge mycket dåliga resultat, särskilt under fuktigt väder.

de första glasisolatorerna som användes i stora mängder hade ett unthreaded pinhole., Dessa bitar av glas placerades på en avsmalnande träpinne, vertikalt sträcker sig uppåt från Polens korsarm (vanligen endast två isolatorer till en stolpe och kanske en ovanpå Polen själv). Naturlig sammandragning och expansion av ledningarna knutna till dessa ”trådlösa isolatorer” resulterade i isolatorer unseating från sina stift, vilket krävde manuell återställning.,

bland de första att producera keramiska isolatorer var företag i Storbritannien, med styv och Doulton använder stengods från mitten av 1840-talet, Joseph Bourne (senare omdöpt Denby) producerar dem från omkring 1860 och Bullers från 1868. Utility patent nummer 48,906 beviljades Louis A. Cauvet den 25 juli 1865 för en process för att producera isolatorer med gängade hål: pin-typ isolatorer fortfarande har gängade hål.

uppfinningen av isolatorer av suspensionstyp gjorde högspänningseffektöverföring möjlig., Eftersom överföringsledningsspänningarna nådde och passerade 60.000 volt, blir isolatorerna som krävs mycket stora och tunga, med isolatorer gjorda för en säkerhetsmarginal på 88.000 volt som handlar om den praktiska gränsen för tillverkning och installation. Upphängningsisolatorer kan å andra sidan anslutas till strängar så länge som krävs för linjens spänning.

ett stort utbud av telefon -, telegraf-och kraftisolatorer har gjorts.vissa människor samlar dem, både för sitt historiska intresse och för den estetiska kvaliteten hos många isolatordesigner och finish., En samlarorganisation är US National isolator Association, som har över 9 000 medlemmar.