Электрический изолятор и способ его изготовления

 

Изобретение относится к устройству и способу изготовления электрических стеклопластиковых изоляторов для воздушных линий электропередач. Изолятор состоит из несущего элемента, выполненного из стекловолокна, пропитанного связующим, двух оконцевателей и оболочки, при этом несущий элемент выполнен в виде двухслойного жгута, скрученного из непрерывной пряди стекловолокна, уложенной вокруг оконцевателей. Способ изготовления изолятора характеризуется тем, что непрерывную прядь пропитанного стекловолокна укладывают вокруг оконцевателя, последовательно формируя внутренний и наружный слои жгута требуемой длины и толщины, далее производят скручивание внутреннего слоя и совместное скручивание слоев. Техническим результатом является повышение надежности изолятора, триэкингостойкости и прочности его по всей длине несущего элемента, а также повышение технологичности его изготовления. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству и способу изготовления электрических стеклопластиковых изоляторов, использующихся в воздушных линиях электропередач.

Известен электрический изолятор, включающий два расположенных на определенном расстоянии оконцевателя, несущий элемент, содержащий прямолинейный участок и два концевых участка, и обмотку.

Способ изготовления известного изолятора включает намотку стекловолокон на оконцеватели вдоль прямолинейного стержневого участка, опрессовку, намотку поперечных стекложгутов на прямолинейный стержневой участок и отверждение связующего (авторское свидетельство N 1753496, Б.И. N 29, 1992). Недостатком данного изобретения является трудоемкость изготовления изолятора, необходимость использования специального оборудования и недостаточная надежность при длительной эксплуатации под нагрузкой, так как при растягивающей нагрузке, прямолинейный участок несущего элемента будет стремиться принять первоначальное положение, раздваиваясь на две параллельные части с расстоянием, равным диаметру втулок-оконцевателей, на которые он наматывается. При этом на границе окончания охватывающих слоев - на концах прямолинейных участков - происходит перенапряжение с последующим постепенным разрушением всего охватывающего слоя.

Известен также стеклопластиковый изолятор, содержащий несущий элемент, оконцеватели и оболочку, причем оконцеватели выполнены с отверстиями в виде усеченного конуса, меньшее основание которого обращено в сторону несущего элемента. Несущий элемент представляет собой стекложгут, выполненный из волокон, пропитанных связующим. Изолятор изготавливается пропиткой пучка стекловолокна связующим, закреплением его в оконцевателях путем размещения в отверстия, скручиванием пучка стекловолокон относительно продольной оси в жгут и отверждением связующего (авторское свидетельство СССР N 1479960, Б.И. N 18, 1989). Изготовленный таким образом изолятор не позволяет в большой степени реализовать прочность стеклопластика при растяжении, так как в этом случае надежность стеклопластика в зоне оконцевателя будет определяться прочностью при сжатии, которая ниже прочности при растяжении.

Наиболее близким из известных решений по технической сущности и назначению является электрический изолятор и способ его получения по патенту США N 4958049. Конструкция изолятора включает несущий элемент, оконцевателя и оболочку.

Несущий элемент имеет центральный цилиндрический прямолинейный участок и концевые участки, выполненные в виде твердых тел, имеющих поверхность тела вращения, с аксиальной симметрией диаметр которых больше диаметра центрального прямолинейного участка. Центральный и концевые участки выполнены из налагающихся и пересекающихся слоев стекловолокон, пропитанных связующим и намотанных под углом менее 90^o.

Способ изготовления данного изолятора включает пропитку прядей стекловолокна термореактивной смолой, спиральную намотку пропитанных слоев стекловолокна под углом менее 90^o на центральный прямолинейный участок несущего элемента, чередование и наложение на несущий элемент, включая концевые участки слоев стекловолокна под углом большим, чем угол предыдущей намотки, закрепление несущего элемента в оконцевателях, отверждение связующего и нанесение оболочки.

Данный изолятор имеет недостаточную прочность и надежность несущего элемента, особенно в местах перехода центральной части к концевым участкам. Кроме того, процесс изготовления изолятора является многостадийным и трудоемким, требует большого расхода исходного материала за счет многократного чередования налогающихся и перекрещивающихся слоев стекловолокон.

Технической задачей предлагаемого изобретении является создание высоковольтного электрического изолятора с повышенной надежностью, трэкингостойкостью и прочностью его по всей длине несущего элемента, особенно в местах крепления его к оконцевателям, а также повышение технологичности его изготовления. Для решения поставленной задачи предлагается устройство электрического изолятора и способ его изготовления.

Изолятор, согласно изобретению, состоит из несущего элемента, выполненного из стекловолокна, пропитанного связующим, двух оконцевателей и оболочки. Несущий элемент представляет собой двухслойный жгут, скрученный из непрерывной пряди стекловолокна, которая уложена вокруг оконцевателей, при этом полученные в процессе укладки внутренний и наружный слои скручены в противоположном направлении относительно друг друга и имеют различную длину и толщину. Внутренний и наружный слои жгута имеют различное число скруток, которое выбирается в зависимости от соотношения длины и поперечного сечения несущего элемента изолятора. Оконцеватели имеют форму тела вращения, например катушки или втулки. Оболочка изолятора выполнена из резины или термопласта.

Предложенный изолятор изготавливают следующим способом: прядь однонаправленного стекловолокна пропитывают связующим, укладывают вокруг оконцевателей, последовательно формируя внутренний и наружный слои жгута требуемой длины и толщины. Далее, внутренний слой скручивают в одном направлении, накладывают на него наружный слой и производят совместное скручивание слоев в противоположном направлении. Полученный таким образом двухслойный жгут растягивают в осевом направлении до длины, обеспечивающей внешнее уплотнение слоев и равнопрочность всего несущего элемента. Затем проводят отверждение связующего и нанесение защитной оболочки.

Существенным отличием предлагаемого изолятора является то, что несущий элемент выполнен в виде двухслойного жгута, скрученного из одной непрерывной пряди стекловолокна, уложенной вокруг оконцевателей. Каждый слой скручен в противоположном направлении на определенное количество скруток. Такая конструкция изолятора создает равнопрочную структуру всего несущего элемента, в том числе и на концевых его участках, исключает создание перенапряжений с последующим разрушением конструкций, в местах перехода прямолинейного участка в концевой участок несущего элемента.

Скручивание внутреннего слоя в одном направлении и последующие скручивания обоих слоев в противоположном направлении уплотняет структуру, создавая опрессующие силы, которые препятствуют расслаиванию несущего элемента и противодействуют раскручивающему моменту, возникающему при осевой растягивающей нагрузке. Кроме того, скручивание слоев в противоположном направлении позволяет избежать образования продольных микротрещин и получить беспористую монолитную структуру несущего элемента изолятора. Таким образом, повышаются прочностные и электроизоляционные характеристики, а следовательно и надежность изолятора.

Способ изготовления изолятора прост и технологичен. На фиг. 1 изображен электрический изолятор. Изолятор включает несущий элемент (1), оконцеватели (2) и оболочку (3). Несущий элемент выполнен в виде жгута, имеющего внутренний (4) и наружный (5) слои, выполненные из пряди стекловолокна. Оконцеватели имеют форму втулки или катушки. Оболочка выполнена из резины или термопласта.

Изолятор изготавливают следующим образом.

Ровинг из стеклянных нитей типа H (ГОСТ 17139 - 79) в виде пряди пропитывают эпоксидным связующим и наматывают вокруг оконцевателей (2), формируя сначала внутренний слой (4), а затем наружный слой (5) жгута в виде замкнутых поясов требуемой длины и поперечного сечения. Производят скручивание внутреннего слоя (4) в одну сторону, затем наложение на него наружного слоя (5) и совместное скручивание в противоположном направлении, путем поворота оконцевателей друг относительно друга. Далее, проводят растяжение в осевом направлении полученного несущего элемента, отверждение связующего в печи и нанесение оболочки.

Изготовленный таким образом изолятор, имеющий размер 250 мм и поперечное сечение 10 мм, обладает электрической прочностью 45 кВ/см и прочностью на растяжение 40 кН, что в несколько раз превышает аналогичные характеристики известных изоляторов.

Таким образом предлагаемый изолятор обладает высокими прочностными и электроизоляционными свойствами, высокой технологичностью изготовления и увеличенным сроком эксплуатации. Это позволяет использовать их для работы на подстанциях, на воздушных линиях электропередач и контактных сетей электротранспорта.

Формула изобретения

1. Электрический изолятор, состоящий из несущего элемента, выполненного из стекловолокна, пропитанного связующим, двух оконцевателей и оболочки, отличающийся тем, что несущий элемент выполнен в виде двуслойного жгута, скрученного из непрерывной пряди стекловолокна, уложенной вокруг оконцевателей, при этом внутренний и наружный слои скручены в противоположном направлении относительно друг друга.

2. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что внутренний и наружный слои жгута имеют различную длину и толщину.

3. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что внутренний и наружный слои жгута имеют разное число скруток.

4. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что оконцеватель выполнен в виде тела вращения, например катушки или втулки.

5. Способ изготовления электрического изолятора, включающий пропитку пряди однонаправленного стекловолокна связующим, формирование несущего элемента, отверждение связующего, нанесение оболочки, отличающийся тем, что формирование несущего элемента осуществляют следующим образом: непрерывную прядь пропитанного стекловолокна укладывают вокруг оконцевателя, последовательно формируя внутренний и наружный слои жгута требуемой длины и толщины, далее производят скручивание внутреннего слоя, наложение на него наружного слоя и совместное скручивание слоев в противоположном направлении с последующим осевым растяжением несущего элемента, обеспечивающим его равнопрочность.

РИСУНКИ

Рисунок 1