În cadrul lucrării sunt precizate materialele utilizate pentru realizarea izolatoarelor la LEA şi principalele proprietăţi mecanice şi fizice ale acestora, clasificarea şi tipurile constructive de izolatoare de joasă, medie şi înaltă tensiune, precum şi modul lor de simbolizare.
2.1. Izolatoarele LEA
Izolatoarele sunt elemente componente ale LEA, constituite dintr-un corp izolant solid, cu sau fără armături metalice, destinate atât pentru fixarea de stâlpi a conductoarelor active de fază ale liniei, cât şi pentru izolarea acestora faţă de pământ, precum şi faţă de părţile stâlpului legate la pământ. În felul acesta, izolatoarele transmit eforturile mecanice spre elementele de fixare ale liniei, adică stâlpii liniilor electrice aeriene. Ţinând seama de funcţia pe care o îndeplinesc, este evident că izolatoarele trebuie să satisfacă o serie de condiţii electrice şi mecanice.Din punct de vedere electric, calitatea unui anumit tip de izolator este caracterizată de următoarele mărimi:
Tensiunea de conturnarereprezentând tensiunea la care apare o descărcare disruptivă pe suprafaţa izolatorului, între părţile acestuia care sunt supuse, în mod obişnuit, la diferenţe de tensiune.
Tensiunea de străpungerefiind tensiunea la care apare o descărcare disruptivă prin corpul izolant solid al izolatorului.
Alte mărimi care caracterizează din punct de vedere electric izolatoarele, sunt următoarele: o tensiunea convenţională de ţinere la impuls de comutaţie-trăsnet; o tensiunea statistică de ţinere la impuls de comutaţie-trăsnet; o tensiunea de 50% conturnări a unei izolaţii; o lungimea liniei de fugă; o lungimea liniei de fugă specifică.
Din punct de vedere mecanic, izolatoarele trebuie să suporte eforturile transmise de conductoarele liniei, datorate greutăţii proprii, greutăţii chiciurei şi presiunii vântului. La acestea se adaugă, în mod evident, eforturile de tracţiune din conductoare, în special, în cazul izolatoarelor de întindere. Dintre mărimile ce caracterizează, din punct de vedere mecanic, un izolator, se menţionează:
Sarcina mecanică de rupereeste sarcina mecanică la care, în condiţii de încercare, se produce separarea pieselor metalice sau ruperea totală a izolatorului.
Sarcina de distrugere electromecanicăde scurtă durată a unui izolator reprezintă sarcina mecanică la care, în condiţii de încercare, apare fie străpungerea electrică, fie distrugerea mecanică a unei părţi din izolator.
Rezistenţa la variaţii bruşte de temperatură reprezintă capacitatea izolatorului de a-şi menţine caracteristicile electrice şi mecanice la variaţii bruşte de temperatură.
Pe lângă condiţiile amintite anterior, izolatoarele trebuie să satisfacă şi o serie de alte condiţii importante, dintre care pot fi amintite:
■ să nu absoarbă umiditate (nehigroscopice);
■ să suporte variaţiile de temperatură lente sau bruşte;
■ să fie stabile la acţiunea agenţilor atmosferici
■ să aibă o durată de viaţă cât mai lungă;
■ să prezinte o greutate cât mai redusă;
■ să aibă un preţ de cost cât mai scăzut.
2.2. Materialele utilizate pentru realizarea izolatoarelor folosite la LEA
Izolatoarele folosite la construcţia LEA sunt executate din materiale electroceramice(porţelan, steatit), sticlă sau materiale sintetice.
Porţelanulfolosit la realizarea izolatoarelor este un porţelan tare, vitrifiat. Acesta este un material ceramic, constituit dintr-o masă sticloasă de feldspat, care conţine cristale de mulit şi de cuarţ, având bune calităţi izolante, la temperaturi şi frecvenţe normale, rezistenţă mecanică relativ mare, în special la compresiune. Prezintă, de asemenea, o rezistenţă termică ridicată şi, în acelaşi timp, o bună stabilitate chimică.
Dezavantajele principale ale porţelanului constau în: rezistenţă redusă la tracţiune şi încovoiere, fragilitate, pierderi dielectrice relativ mari la înaltă frecvenţă, contracţie mare la ardere şi posibilităţi foarte reduse de prelucrare în stare arsă.
în general, porţelanul folosit ca material izolant are următoarea compoziţie: caolin - 50%; cuarţ - 25-^30%; feldspat - 20+25% şi un mic procent de argilă refractară.
Steatitul este, de fapt, o masă ceramică pe bază de talc sau silicat de magneziu hidratat, având următoarea compoziţie: steatit - 85%; argilă plastică - 10-^15%; feldspat - (L-5%. Piesele se obţin prin presarea prafului cu această compoziţie, amestecat cu puţină apă, urmată de arderea acestora în cuptoare speciale, la temperaturi de 1380-L1410°C. în cazul steatitului, în timpul procesului de ardere, piesele suferă o contracţie mult mai redusă decât cele din porţelan, permiţând astfel obţinerea unor piese mai precise. De asemenea, rezistenţa mecanică a steatitului este, în general, mai mare decât a porţelanului, datorită faptului că în compoziţia sa raportul dintre faza cristalină şi cea sticloasă este mai mare.
Sticlafolosită la realizarea izolatoarelor este un amestec de silicaţi cu structură amorfa, care poate fi considerat ca un lichid subrăcit. Starea amorfa se deosebeşte de starea cristalină prin faptul că atomii sunt aşezaţi, unii faţă de alţii, în mod neregulat, atât ca direcţie, cât şi ca distanţă, prezentând totuşi o ordine locală, în sensul că fiecare atom este înconjurat de aceiaşi atomi ca şi în cazul stării cristaline. Sub aspect chimic, sticla poate fi considerată ca un amestec de săruri ale acidului silicic.
Pentru izolatoare se foloseşte, în special, o sticlă cu oxizi de calciu, magneziu şi sodiu sau boroxizi, îmbunătăţită printr-un procedeu de călire, adică suflare de aer rece pe suprafaţa, încă fierbinte, a izolatorului. în felul acesta, sticla călită capătă, la suprafaţă, eforturi interne de compresiune, iar în interior, eforturi de întindere.
în cazul izolatoarelor suport şi al izolatoarelor capă, care lucrează, mai ales, la compresiune, sticla tratată prin procedeul de călire prezintă o serie de avantaje faţă de porţelan. De menţionat faptul că sticla nu este, în general, folosită în cazul izolatoarelor cu inimă plină, la care, sub acţiunea forţelor exterioare, iau naştere eforturi de întindere în toată masa izolatorului, deoarece prin procesul de călire, se nasc în interiorul masei de sticlă eforturi permanente de întindere. în aceste condiţii, prin suprapunerea unor eforturi de întindere exterioare, peste aceste eforturi interne, se poate produce distrugerea izolatorului.
în general, caracteristicile electrice ale sticlei folosite pentru realizarea izolatoarelor sunt aceleaşi ca şi în cazul porţelanului, putând atinge, pentru unele mărimi (constanta dielectrică, factorul de pierderi, rigiditatea dielectrică) valori superioare celor ale porţelanului.
Materialele sinteticeconstituite din răşini sintetice şi cauciuc siliconic prezintă, faţă de porţelan sau sticlă, o serie de avantaje legate de prelucrabilitate, în vederea realizării unor forme constructive complexe, greutate redusă, posibilităţi de prindere mai uşoară a armăturilor.
Dezavantajele principale ale acestui tip de izolatoare constau în rezistenţa redusă la arc electric, precum şi o rezistenţă redusă la tracţiune.
La realizarea izolatoarelor liniilor electrice aeriene se folosesc, în ultimul timp, în ţara noastră, materiale compozite de cauciuc siliconic. Introducerea lor în fabricaţie şi utilizarea pe scară largă se datorează avantajelor pe care le prezintă în comparaţie cu izolatoarele clasice, realizate din sticlă sau porţelan, cum ar fi:
> Datorită învelişului şi filelor realizate din cauciuc siliconic, izolatoarele compozite au proprietăţi de hidrofobicitate deosebite, ceea ce le recomandă pentru utilizare în zone intens poluate.
> Mase mult inferioare faţă de izolatoarele clasice din porţelan sau sticlă, până la 1/20.
> Lungime redusă la aceeaşi linie de fugă, facilitând obţinerea gabaritelor la sol.
> Posibilitatea execuţiei monobloc pentru orice valoare a tensiunii reţelei.
r Datorită greutăţii foarte mici şi suprafeţei reduse pe care izolatorul o opune vântului, scade sarcina de calcul pentru dimensionarea stâlpilor, iar masa redusă a izolatoarelor facilitează operaţiile de montaj.
> Datorită proprietăţii de hidrofobicitate, depunerile de substanţe poluante pe fustele izolatorului sunt minime, cauciucul siliconic prezentând un pronunţat efect de autocurăţire, ceea ce elimină operaţiile de întreţinere a acestora.
> Prin îmbunătăţirea continuă a tehnologiei de fabricaţie, preţul acestor izolatoare a devenit comparabil cu cel al izolatoarelor clasice, raportul calitate/preţ fiind net favorabil izolatoarelor compozite.
> Izolatoarele compozite pot fi realizate în orice configuraţie a capelor terminale: tijă-nucă, tijă- tijă, nucă-nucă.
2.3. Clasificarea izolatoarelor, tipuri constructive şi caracteristici
Izolatoarele folosite la realizarea LEA pot fi clasificate după o serie de criterii, astfel:
> In funcţie de materialul din care sunt confecţionate .
• izolatoare din materiale ceramice (porţelan, steatit);
• izolatoare din sticlă;
• izolatoare din materiale sintetice
> Din punct de vedere constructiv.
• izolatoare suport - realizate într-o formă constructivă astfel încât izolatorul să reziste atât la străpungerea masei izolante dintre conductor şi tija de susţinere a izolatorului, cât şi la conturnări, în condiţii atmosferice variate sau în medii poluate;
• izolatoare de suspensie - numărul de elemente ale lanţului depinzând de tipul izolatorului; din punct de vedere constructiv, acestea ridică probleme atât de natură mecanică, cât şi de natură electrică.
> In funcţie de mediul în care funcţionează.
• izolatoare care funcţionează în condiţii atmosferice normale;
• izolatoare care funcţionează în atmosferă poluată.
> După tensiunea nominală a LEA pentru care sunt destinate.
• izolatoare de joasă tensiune, până la 1 kV inclusiv;
• izolatoare de medie tensiune, între 1 kV - 20 kV;
• izolatoare de înaltă şi foarte înaltă tensiune, peste 20 kV.
> Din punct de vedere electric:
• izolatoare străpungibile (St) având distanţa disruptivă prin dielectric mai mică decât jumătate din distanţa disruptivă prin aer;
• izolatoare nestrăpungibile (Ns) sunt izolatoarele la care distanţa disruptivă prin corpul izolant solid este cel puţin egală cu jumătatea distanţei disruptive prin aer; acestea pot fi.
- izolatoare nestrăpungibile cu linie de fugă medie;
- izolatoare nestrăpungibile cu linie de fugă lungă.
> Din punct de vedere mecanic:
• izolatoare sau lanţuri de izolatoare de susţinere care preiau greutatea conductoarelor, a chiciurei, precum şi a sarcinilor mecanice provenite din acţiunea vântului pe conductoare şi respectiv izolatoare;
• izolatoare sau lanţuri de izolatoare de întindere (tracţiune) care preiau, în plus, eforturile de tracţiune din conductoare.
În cele ce urmează, se prezintă principalele tipuri de izolatoare folosite în ţara noastră la construcţia liniilor electrice aeriene cu diferite tensiuni nominale, specificându-se dimensiunile şi caracteristicile constructive ale acestora.
Pentru liniile de joasă tensiune se folosesc izolatoare suport de susţinere, cu indicativul N (Figura 1) şi izolatoare de întindere sau tracţiune, cu indicativul T, pentru un singur conductor şi respectiv TD, pentru două conductoare (Figura 2). După indicativul acestor izolatoare este trecut un număr care reprezintă, de fapt, înălţimea izolatorului.
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor de susţinere tip N, precum şi ale izolatoarelor de tracţiune tip T, pentru un singur conductor, sunt prezentate în Tabelele 1, respectiv 2.
 |
| Figura 1 Izolator de susţinere din porţelan tip N |
 |
| Figura 2 Izolator de tracţiune din porţelan a - tip T; b - tip TD |
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor de tracţiune tip T
Tabelul 2
| Simbolul izolatorului | Dimensiunile [mm | | Rezistenţa de izolaţie [Mfi] | Sarcina de rupere mecanică [daN] | Secţiunea maximă a conductorului [mm2] | Masa maximă [kg/buc] | |||
| H | D | D1 | d | d1 | |||||
| T 80 | 80 | 87 | 95 | 40 | 22 | 4,5'103 | 1000 | 50 | 0,550 |
| T 115 | 115 | 110 | 120 | 60 | 30 | 6103 | 1500 | 150 | 1,400 |
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor de susţinere tip N
Tabelul 1
| Simbolul izolatorului | Dimensiunile [mm | | Rezistenţa de izolaţie [Mfi] | Sarcina de rupere mecanică [daN] | Secţiunea maximă a conductorului [mm2] | Masa maximă [kg/buc] | |||
| H | D | D1 | d | R | |||||
| N 87 | 87 | 80 | 42 | 21 | 26 | T103 | 1000 | 50 | 0,360 |
| N 97 | 97 | 95 | 50 | 24 | 32 | T103 | 1800 | 150 | 0,550 |
In cazul liniilor electrice aeriene de medie tensiune, cu tensiunea nominală de 20 kV, se folosesc în practică următoarele tipuri de izolatoare:
• Izolatoare din ceramică nestrăpungibile, cu suport drept, utilizate la stâlpii de susţinere, tip Is Ns 20 kV, reprezentate în Figura 3.
Dimensiunile şi caracteristicile acestor izolatoare sunt prezentate în Tabelul 3.
• Izolatoare din ceramică de tracţiune nestrăpungibile, utilizate la stâlpii de întindere (cap de panou), tip IT fs 20 kV, reprezentate în Figura 4.
Caracteristicile tehnice ale acestui tip de izolatoare sunt redate în Tabelul 4.
 |
| Figura 3 Izolator de ceramică nestrăpugibil tipls Ns 20kV |
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor din ceramică nestrăpungibile tip IsNs 20 kVşiIsNs 20S
Tabelul 3
| Dimensiunea sau caracteristica | u.m. | Simbolul izolatorului | |
| IsNs 20 | IsNs 20S | ||
| Lungimea L | mm | 246 | 348 |
| Diametrul D | mm | 150 | 195 |
| Linia de fugă | mm | 410 | 650 |
| Tensiunea de ţinere la impuls | kV 1V v max | 125 | 125 |
| Tensiunea de ţinere la frecvenţă industrială sub ploaie | k V,f | 55 | 55 |
| Sarcina de rupere | kN | 9,81 | 13,8 |
| Masa izolatorului | | 5,5 | 9,8 |
| Masa suportului | kS | 2,2 | 2,2 |
| Zona de poluare în care se foloseşte | | I,II | III |
 |
| Itfs 45/5 |
 |
| Itfs 45/4 |
Figura 4 Izolatoare din ceramică de tracţiune nestrăpungibile tip ITfs 20 kV
Caracteristicile tehnice ale izolatoarelor de tip ITfs 45/4, respectiv ITfs 45/5
Tabelul 4
| Caracteristici tehnice | Tipul de izolator i | |
| ITfs 45/4 | ITfs 45/5 | |
| Tensiunea nominală | 24 kV | 24 kV |
| Tensiunea de ţinere 1 minut la frecvenţa industrială | 50 kVef | 50 kVef |
| Tensiunea de ţinere la impuls de trăsnet | 125 kV | 125 kV |
| Linia de fugă minimă | 480 imn | 600 imn |
| Sarcina de rupere | 4 tf | 4 tf |
| Numărul aripilor izolante | 4 | 5 |
| Condiţii de mediu: - temperatura maximă - temperatura minimă - zona de poluare | 40°C | 40°C |
| -30UC | -30UC | |
| I-II | III | |
| Masa | 6,2 kg | 6,7 kg |
• Izolatoare suport cu cauciuc siliconic tip ICS-24 K/L (ICS - izolator compozit de susţinere; 24 kV - tensiunea maximă a reţelei; K - echipare cu clemă K; L - lungimea lanţului de prindere), reprezentate în Figura 5. Caracteristicile tehnice ale acestui tip de izolatoare sunt prezentate în Tabelul 5.
Caracteristicile tehnice ale izolatoarelor compozite de susţinere tip ICS-24 K/L
Tabelul 5
| Caracteristica | u.m. | Valoarea | |
| Tensiunea nominală maximă a reţelei | kV | 24 | |
| Lungimea (L) | mm | 335 | |
| Distanţa de contumare | mm | 190 | |
| Linia de fugă | mm | 420 | |
| Tensiunea de ţinere la impuls critic | pozitiv | kV | 160 |
| negativ | 205 | ||
| Tensiunea de ţinere la impuls de trăsnet | umed | kV | 65 |
| uscat | 95 | ||
| Sarcina de rupere la întindere | tf | 13.4 | |
| Sarcina de rupere la încovoiere | tf | 1.25 | |
| Numărul de rile izolante | buc. | 3 | |
| Masa | kg | 3.7 | |
 |
| Figura 5 Izolator compozit de susţinere tip ICS- 24 K/Ll - izolator KL-28SK; 2 - bolţ M20; 3 - şaibă A 20; 4 - Piuliţă M 20 |
 |
| Izolatoare compozite cu cauciuc siliconic de tracţiune, tip ITS |
Caracteristicile tehnice sunt prezentate în Tabelul 6.
Tabelul 6
Caracteristicile tehnice ale izolatoarelor de tracţiune tip ITS
| Tensiunea nominală | 24 kV |
| Tensiunea de ţinere 1 minut la frecvenţă industrială | 50 kVef |
| Tensiunea de ţinere la impuls de trăsnet | |
| • în stare uscată | 135 kV |
| • în stare umedă | 110 kV |
| Linia de fugă minimă | 590 mm |
| Sarcina de exploatare | 3,5 tf |
| Sarcina de mpere | 7 tf |
| Numărul aripilor izolante | 10 |
| Condiţii de mediu: | |
| • temperatura maximă | 40°C |
| • temperatura minimă | -30°C |
| • zona de poluare | I, II şi III |
| Masa | 0,66 kg |
La liniile electrice aeriene de înaltă şi foarte înaltă tensiune (110 kV^-400 kV) se utilizează următoarele tipuri de izolatoare:
• Izolatoare nestrăpungibile de suspensie cu linie lungă de fugă de tip tijă.
Un astfel de izolator este reprezentat în Figura 7, iar dimensiunile şi caracteristicile lor sunt redate în Tabelul 7.
Figura 7 Izolator nestrăpungibil de suspensie cu linie lungă de fugă de tip tijă, pentru variantele VKLS şi respectiv VKLF
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor nestrăpungibile de suspensie cu linie lungă de fugă
Tabelul 7
| Dimensiunea sau caracteristica | u.m. | Simbolul izolatorului | |||
| VKLS-75/21 | VKLS - 85/21 | VKLF-75/16 | VKLF-85/16 | ||
| înălţimea H | mm | 1240 | 1270 | 1240 | 1270 |
| Diametrul D | mm | 195 | 205 | 170 | 180 |
| Diametrul d | mm | 75 | 85 | 75 | 85 |
| Diametrul tij ei | mm | 16 | 20 | 16 | 20 |
| Tensiunea de ţinere la frecvenţă industrială • uscat • sub ploaie | kVef | 420 | 415 | 425 | 425 |
| kVef | 295 | 295 | 305 | 305 | |
| Tensiunea de 50% contumare, impuls negativ | kV ^ v max | 645 | 645 | 645 | 645 |
| Lungimea liniei de fugă | mm | 3350 | 3350 | 2500 | 2500 |
| Sarcina medie de mpere la tracţiune | kN | 120 | 160 | 120 | 160 |
| Sarcina de durată normală | kN | 53 | 69 | 53 | 69 |
| Masa | kg | 35 | 41 | 28 | 34 |
Izolatoare de suspensie tip capă-tijă din porţelan, precum cel reprezentat în Figura 8. Dimensiunile şi caracteristicile tehnice ale acestor izolatoare sunt prezentate în Tabelul 8.
 |
| Figura 8 Izolator de suspensie tip capă-tijă din porţelan |
- 1 - corpul izolatorului;
- 2 - capă;
- 3 - tijă;
- 4 - piesă de fixare;
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor de suspensie din porţelan, tip capă-tijă
Tabelul 8
| | | Simbolul izolatorului | |||
| Dimensiunea sau caracteristica | u.m. | ||||
| IC 170 | IC 190 | ||||
| | | ||||
| Diametrul D | mm | 280 | 280 | ||
| înălţimea H | mm | 170 | 190 | ||
| Diametrul tijei d | mm | 16 | 20 | ||
| Sarcina minimă de rupere | kN | 40 | 60 | ||
| Tensiunea de ţinere la frecvenţă industrială - sub ploaie | 1 buc | kVef | 50 | 50 | |
| 2 buc | kVef | 95 | 95 | ||
| 3 buc | kVef | 140 | 140 | ||
| Masa | armat | kg | 7,5 | 9,3 | |
| nearmat | kg | 4,2 | 5,2 | ||
- Izolatoare de suspensie tip capă-tijă din sticlă călită, reprezentate în Figura 9 a, b, c şi d.
Aceste izolatoare sunt fabricate atât pentru zone cu poluare normală, cât şi pentru zone intens poluate. Dimensiunile şi caracteristicile acestor izolatoare sunt prezentate în Tabelul 9.
a - izolator CTS 60-1 
b - izolator CTS120-1 
c - izolator CTS160-1 
d - izolator CTS 120-2p
Figura 9 Izolatoare de suspensie tip capă-tijă din sticlă călită a - izolator CTS 60-1; b - izolator CTS120-1; c - izolator CTS160-1; d - izolator CTS 120-2p
Dimensiunile şi caracteristicile izolatoarelor de suspensie tip capă-tijă din sticlă călită
Tabelul 9
| Simbolul izolatorului | Diametrul D [mm] | înălţimea H [mm] | Diametrul tijei d [mm] | Lungimea liniei de fugă [mm] | Tensiunea de ţinere în stare uscată ____ IkV]____ | Tensiunea de ţinere Ia 50 Hz, lmin __ [kV]____ | Tensiunea de străpungere în ulei la 50 Hz [kV] | Sarcina mecanică de rupere [kN] | Masa [kg] | ||
| pozitiv | negativ | uscat | ploaie | ||||||||
| CTS 60-1 | 255 | 131,5 | 16 | 295 | 95 | 100 | 58 | 48 | 90 | 60 | 4,3 |
| CTS 70-1 | 255 | 131,5 | 16 | 305 | 100 | 103 | 70 | 43 | 110 | 70 | 4,3 |
| CTS 100-1 | 255 | 146 | 16 | 305 | 100 | 103 | 70 | 43 | 110 | 100 | 3,5 |
| CTS 120-1 | 260 | 146 | 16 | 325 | 110 | 115 | 70 | 43 | 90 | 120 | 5,7 |
| CTS 160-1 | 280 | 170 | 20 | 390 | 110 | 115 | 70 | 40 | 100 | 160 | 8,0 |
| CTS 210-1 | 320 | 170 | 20 | 390 | 110 | - | - | 45 | 110 | 210 | 8,5 |
| CTS 40-2p | 180 | 110 | 11 | 300 | 80 | 85 | 60 | 36 | 100 | 40 | 2,3 |
| CTS 70-2p | 280 | 146 | 16 | 445 | 125 | 130 | 85 | 50 | 110 | 70 | 5,8 |
| CTS 100-2p | 280 | 146 | 16 | 445 | 125 | 130 | 85 | 50 | 110 | 100 | 5,2 |
| CTS 120-2p | 280 | 146 | 16 | 425 | 125 | 130 | 85 | 50 | 90 | 120 | 6.7 |
| CTS 160-2p | 320 | 170 | 20 | 550 | 140 | - | - | 55 | 110 | 160 | 10,6 |
| CTS 210-2p | 340 | 170 | 20 | 550 | 140 | - | - | 50 | 110 | 210 | 11,5 |
| CTS 70-3 | 255 | 146 | 16 | 305 | 100 | - | - | 40 | 110 | 70 | 4.35 |
| CTS 160-3 | 280 | 170 | 20 | 390 | 105 | - | - | 40 | 110 | 160 | 6,5 |
| CTS 160-4 | 280 | 146 | 20 | 390 | 105 | - | - | 40 | 110 | 160 | 6.5 |
• Izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă, pentru LEA şi staţii de 110 kV.
Un astfel de izolator şi părţile lui componente sunt reprezentate în Figura 10. Simbolurile utilizate la descrierea acestui tip de izolatoare au următoarea semnificaţie: tensiunea nominală a reţelei, în kV; sarcina mecanică de rupere, în kN; lungimea, în mm; linia de fugă specifică, în mm/kV; tipul terminalelor metalice. Caracteristicile izolatoarelor compozite Hi*Lite - tip tijă sunt prezentate în Tabelul 10.
Figura 10 Lanţ cu izolatoare compozite
1 - izolator Hi*Lite;
2 - ochi de susţinere;
3 - corn descărcare
Pentru LEA cu tensiuni nominale de 110 kV^-750 kV, precum şi pentru LEA de 20 kV, parţial, se folosesc elemente de izolatoare de suspensiemontate în lanţuri,în scopul realizării izolaţiei necesare liniei electrice. Caracteristicile electrice corespunzătoare unui lanţ de izolatoare sunt practic aceleaşi ca şi ale unui singur element şi anume: tensiunea de conturnare, tensiunea convenţională de ţinere la impuls de comutaţie-trăsnet, tensiunea de 50% contumări a unei izolaţii, lungimea liniei de fugă, tensiunea de străpungere, tensiunea statistică de ţinere la impuls de comutaţie-trăsnet. Pe lângă aceste caracteristici, care definesc calităţile unui lanţ de izolatoare în stare curată, în cazul zonelor poluate, este deosebit de importantă determinarea şi verificarea tensiunilor de contumare, precum şi a celor de ţinere, în condiţiile de contaminare a izolaţiei.
Caracteristicile lanţurilor de susţinere cu izolatoare compoziteHi*Lite XL - tip tijă, pentru
linii electrice aeriene de 110 kV
Tabelul 10
| Descriere | Linie fugă specifică [mm/kV] | Lungime [mm] | Terminale metalice | Tensiunea de ţinere [kV] | Tensiunea de contumare 50% Ia impuls l,2/50|is |kV„l | Sarcina mecanică de rupere [kN] | Masa izolatorului [kg] | |
| Sub ploaie la 50 Hz |kVcf| | La impuls, 1,2/50(j.s fkV^l | |||||||
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-120-1278-20,48-NN 16 | 20,48 | 1278 | nucă-nucă 16 mm | 230 | 550 | 690 | 120 | 3,2 |
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-160-1257-21,78-NN 20 | 21,78 | 1257 | nucă-nucă 20 nun | 230 | 550 | 690 | 160 | 5,9 |
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-120-1278-26,82-NN 16 | 26,82 | 1278 | nucă-nucă 16 nun | 230 | 550 | 690 | 120 | 3,6 |
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-160-1257-25,00-NN 20 | 25,00 | 1257 | nucă-nucă 20 nun | 230 | 550 | 690 | 160 | 6,2 |
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-120-1430-31,00-NN 16 | 31,00 | 1430 | nucă-nucă 16 nun | 230 | 550 | 690 | 120 | 4,0 |
| Izolator Hi*Lite EPS • 110-160-1413-31,41-NN 20 | 33,41 | 1413 | nucă-nucă 20 nun | 230 | 550 | 690 | 160 | 7,5 |
Pentru aceste zone poluate, la alegerea izolaţiei LEA, una din cele mai importante caracteristici este lungimea liniei de fugă, definită ca fiind cea mai mică distanţă pe suprafaţa izolaţiei, între părţile metalice aflate la potenţiale electrice maxime.
b
Figura 11 Repartiţia tensiunilor pe un lanţ de izolatoare: a - tip capă-tijă; b - tip tijă
Tensiunile de conturnare ale lanţurilor de izolatoare depind de numărul de izolatoare ale lanţului, fiind proporţionale cu numărul de elemente, precum şi de existenţa armăturilor de protecţie. Trebuie menţionat faptul că tensiunea de conturnare a unui lanţ de izolatoare creşte mai lent totuşi decât numărul de elemente din lanţ, datorită, în principal, repartiţiei neuniforme a potenţialului în lungul lanţului de izolatoare. Această repartiţie neuniformă se datoreşte, în principal, unei distribuţii neuniforme a sarcinilor electrice pe sistemul de condensatoare format de izolatoarele lanţului. în Figura 11 este prezentată repartiţia tensiunilor pe un lanţ de izolatoare de tip capă-tijă şi pentru un izolator de tip tijă, iar în Figura 12 este reprezentată variaţia căderilor de tensiune pe un lanţ de izolatoare în stare uscată şi în condiţii de umiditate ridicată .
Căderea de tensiunea, /"»/ Căderea de tensiunea, [%]
a b
Figura 12 Variaţia căderilor de tensiune pe un lanţ de izolatoare în următoarele condiţii: a-în stare uscată; b - în condiţii de umiditate ridicată
Cunoscând tensiunile de conturnare ale lanţului de izolatoare, în special cea de conturnare sub ploaie, se poate stabili tensiunea maximă de serviciu a liniilor electrice aeriene, respectiv a lanţului de izolatoare. Aceasta este definită ca valoarea efectivă a celei mai mari tensiuni între faze, care poate să apară în condiţii normale de funcţionare la bornele lanţurilor de izolatoare.
Din punct de vedere funcţional, lanţurile de izolatoare utilizate la liniile electrice aeriene sau la staţiile de transformare, pot fi împărţite după cum urmează:
- lanţuri de izolatoare de susţinere simple sau duble;
- lanţuri de izolatoare de întindere simple, duble, triple sau quadruple.
Pentru exemplificare, în Figurile 13 şi 14 sunt prezentate diferite variante de lanţuri de izolatoare de susţinere sau de întindere.
Figura 13 Variante de lanţuri de izolatoare de susţinere: a - lanţ simplu de susţinere;
b - lanţ dublu de susţinere
Figura 14 Diferite variante de lanţuri de întindere: a - lanţ simplu de întindere; b - lanţ dublu de
întindere; c - lanţ triplu de întindere
în cele ce urmează, sunt prezentate variante ale lanţurilor de susţinere şi întindere, cu izolatoare compozite de tip tijă, pentru tensiunea de 110 kV.
❖ Lanţ simplu de susţinere tip LSSpentru linii electrice aeriene, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă, de 110 kV.
în Figura 15 este reprezentat un lanţ simplu de susţinere pentru o linie electrică aeriană cu tensiunea nominală de 110 kV, iar în Tabelul Al.40 sunt prezentate caracteristicile diferitelor tipuri constructive. Semnificaţia simbolurilor utilizate la descrierea acestor lanţuri simple cu izolatoare compozite este următoarea: LSS - lanţ simplu de susţinere; tensiunea nominală a reţelei, în kV; sarcina mecanică de rupere, în kN; lungimea, în mm, linia de fugă specifică corespunzătoare zonei de poluare, în mm/kV; tipul terminalelor metalice.
Figura 15 Lanţ simplu de susţinere cu izolatoare compozite Hi*Lite XL
- tip tijă
Caracteristicile lanţurilor de susţinere cu izolatoare compoziteHi*Lite XL - tip tijă, pentru linii electrice aeriene de 110 kV
Tabelul 11
| Descriere | Cant. [buc] | Linia de fugă Imm/kVl | Lungime de montaj [mm] | Sarcina mecanică de rupere [kN] |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-20,48-NN 16 | 2 | 20,48 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-26,82-NN 16 | 2 | 26,82 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-31,00-NN 16 | 2 | 31,00 | 1430 | 120 |
❖ Lanţ simplu de întindere tip LSI pentru liniile electrice aeriene cu tensiunea nominală de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă
Un astfel de lanţ este reprezentat în Figura 16, iar în Tabelul 12 sunt prezentate caracteristicile diferitelor tipuri constructive ale lanţurilor simple de întindere, cu izolatoare compozite. Semnificaţia simbolurilor utilizate la descrierea acestora este similară cu aceea de la lanţurile simple de susţinere.
 |
| Figura 16 Lanţ simplu de întindere pentru liniile electrice aeriene de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă |
Caracteristicile lanţurilor simple de întindere, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă, pentru LEA de 110 kV
Tabelul 12
| Descriere | Linia de fugă |mm/kV| | Lungime de montaj [mm] | Sarcina mecanică de rupere fkNl |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-20,48-NN 16 | 20,48 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-26,82-NN 16 | 26,82 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-31,00-NN 16 | 31,00 | 1430 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1257-21,78-NN 20 | 21,78 | 1257 | 160 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1257-25,00-NN 20 | 25,00 | 1257 | 160 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1413-33,41-NN 20 | 33,41 | 1413 | 160 |
❖ Lanţ dublu de susţinere tip LDS pentru liniile electrice aeriene de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Li te XL - tip tijă
în Figura 17 este reprezentat un astfel de lanţ dublu de susţinere pentru liniile electrice aeriene cu tensiunea nominală de 110 kV, iar în Tabelul 13 sunt prezentate caracteristicile diferitelor tipuri constructive. Simbolurile utilizate la descrierea acestora au aceeaşi semnificaţie ca şi în cazul lanţurilor simple de susţinere.
Figura 17 Lanţ dublu de susţine pentru LEA de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă
Caracteristicile lanţurilor duble de susţinere, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă,
pentru liniile electrice aeriene de 110 kV
Tabelul 13
| Descriere | Cant [buc] | Linia de fugă [mm/kV] | Lungime de montaj [mm] | Sarcina mecanică de rupere fkNl |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-20,48-NN 16 | 2 | 20,48 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-26,82-NN 16 | 2 | 26,82 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1430-31,00-NN 16 | 2 | 31,00 | 1430 | 120 |
❖ Lanţ dublu de întindere tip LDI pentru liniile electrice aeriene de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă.
Un astfel de lanţ dublu de întindere pentru liniile electrice aeriene de 110 kV este prezentat în Figura 18. Modul de simbolizare al acestora este similar cu cel de la lanţurile simple de întindere, iar caracteristicile diferitelor tipuri constructive sunt prezentate în Tabelul 14.
Figura 18 Lanţ dublu de întindere pentru liniile electrice aeriene de 110 kV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL — tip tijă
Caracteristicile lanţurilor duble de întindere, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă, pentru liniile electrice aeriene de 110 kV
Tabelul 14
| Descriere | Cant. [buc| | Linia de fugă [mm/kV] | Lungime de montaj [mm] | Sarcina mecanică de rupere |kN| |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-20, 48-NN 16 | 2 | 20,48 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-26, 82-NN 16 | 2 | 26,82 | 1278 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-120-1278-31, 00-NN 16 | 2 | 31,00 | 1430 | 120 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1257-21, 78-NN 20 | 2 | 21,78 | 1257 | 160 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1257-25, 00-NN 20 | 2 | 25,00 | 1257 | 160 |
| Izolator Hi*Lite EPG • 110-160-1413-33, 41-NN 20 | 2 | 33,41 | 1413 | 160 |
❖ Lanţ de întindere în “V” tip LIV, cu izolatoare compozite Hi*Lite XL - tip tijă, pentru tensiunea de 110 kV,
în Figura 19 este reprezentat un lanţ de întindere în “F”, pentru tensiunea de 10 kV, iar în Tabelul 15 sunt prezentate caracteristicile diferitelor tipuri constructive.
Modul de simbolizare al acestora este similar cu acela de la lanţurile simple de întindere.
Figura 19 Lanţ dublu de întindere în “V” cu izolatoare compozite Hi*LiteXL- tip tijă, pentru
tensiunea de 110 kV
3. Modul de desfăşurare a lucrării
> Se vor recunoaşte tipurile de materiale utilizate pentru realizarea izolatoarelor folosite la LEA, cu principalele lor proprietăţi mecanice si fizice.
> Studenţii vor identifica tipurile de izolatoare existente în colecţia laboratorului de TDEE şi vor indica, pentru fiecare tip în parte, tensiunea şi modul de simbolizare.
> Se vor realiza diferite tipuri de lanţuri de izolatoare (întindere, susţinere, simple sau duble), cu ajutorul elementelor componente existente în laborator.
1. Georgescu Gh., Sisteme de distribuţie a energiei electrice,Editura Politehnium, Iaşi, 2007.
2. Georgescu Gh., Neagu B., Proiectarea şi exploatarea asistată de calculator a sistemelor publice de repartiţie şi distribuţie a energiei electrice,voi. 1, Editura Fundaţiei Academice AXIS, Iaşi, 2010.
3. Georgescu Gh., Transportul şi distribuţia energiei electrice. Lucrări practice de laborator, Editura Politehnium, Iaşi. 2005.
4. Georgescu Gh., Transportul şi distribuţia energiei electrice. Produse software specializate, Editura Politehnium, Iaşi, 2005.
5. Georgescu Gh., Varvara V., Neagu B., Posibilities of Survey and Shctpe the Consumption from the Electric Energy Distribution Systems Bul. Inst. Polit Iaşi, Tom LIV (LVIII) fasc.3, 2008, pp.139- 146.
6. Georgescu Gh., Neagu B., Aspects regarding the improvement of supply quality in public electricity distribution systems, Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tomul XVI(XXVII), fasc. 3, 2010.
7. Georgescu Gh., Sisteme de distribuţie a energiei electrice, voi. 1, partea a Il-a, Editura Politehnium, Iaşi, 2007.
8. Georgescu Gh., Rădăşanu D., Transportul şi distribuţia energiei electrice, voi. 1, Editura "Gh. Asachi". Iaşi, 2000.
9. Georgescu Gh., Istrate M., Varvara V., ş.a., Transportul şi distribuţia energiei electrice, voi. 2, Editura Politehnium, Iaşi, 2001.
10. Georgescu Gh., Transportul şi distribuţia energiei electrice,voi. 3, Casa de editura Venus, Iaşi, 2002.
11. Neagu B., Georgescu Gh., Reduction of Power Losses in Public Distribution Systems for Increasethe Energetic Efficiency and the Quality of Delivered Energy,The 7th National Conference on Industrial Energetics with International Participation - CNEI2009, Bacău, pp. 197-202.
[1] Izolatoare de suspensie tip capă-tijă din sticlă călită, reprezentate în Figura 9 a, b, c şi d. Aceste izolatoare sunt fabricate atât pentru zone cu poluare normală, cât şi pentru zone intens poluate. Dimensiunile şi caracteristicile acestor izolatoare sunt prezentate în Tabelul 9.
Trimiteți un comentariu