5. Изолирующие вставки из полимерных материалов

Полимерные изоляторы представляют собой изолирующие эле­менты, которые могут быть установлены в различных узлах и ус­тройствах контактной сети. Широкое применение получили поли­мерные стержневые изоляторы. Разработаны полимерные подвесные изоляторы, а также консольные, фиксаторные и опорные изоляторы. В отличие от полимерных изоляторов полимерные изолирующие вставки являются частью какого-либо устройства или узла, напри­мер секционного изолятора. В секционных изоляторах устанавли­вают также полимерные изолирующие вставки, по которым допус­кается скольжение полоза токоприемника. Полимерные изоляторы и изолирующие вставки имеют высокую механическую прочность и дугостойкость, небольшие массу и поперечные размеры, не пов­реждаются от ударов.

При работе на открытом воздухе загрязненная и увлажненная по­верхность полимерной изоляции может разрушаться токами утечки с образованием токопроводящих дорожек — треков, способствующих перекрытию изоляции. Этот вид разрушения носит название трекин­га. Стойкость материала изолятора или изолирующей вставки к про­цессам трекинга с образованием токопроводящих дорожек (треков) получила название трекингостойкости. Степень трекингостойкости позволяет оценить возможность и эффективность использования полимеров в атмосферных условиях, а также в местах повышенного загрязнения.

Трекингостойкость полимерных изоляторов и изолирующих вставок зависит от состава и структуры материала, из которого они изготовлены, удельной длины пути утечки, состава загрязняющего вещества, формы изоляторов.

Опыт эксплуатации полимерных изоляторов и изолирующих вставок в устройствах контактной сети показывает, что при на­пряжении 3 кВ длина изоляторов и их форма определяются выдер­живаемым напряжением под дождем, а при напряжении 25 кВ — трекингостойкостью.

Одной из особенностей полимерных материалов является то, что их механическая прочность в процессе эксплуатации снижается. Анализ результатов испытаний стеклопластиковых стержней на рас­тяжение показывает, что разрушение стержней происходит тогда, когда их деформация достигает некоторого предела. При этом де­формация, обусловленная ползучестью материала (способностью материала деформироваться под нагрузкой во времени), зависит от значения механического напряжения: чем выше это напряжение, тем больше ползучесть стеклопластика и разрушение его происхо­дит быстрее. Расчеты показывают, что предел длительной прочно­сти стеклопластика составляет примерно 50 % предела его кратко­временной прочности.

При правильно выбранной площади сечения стеклопластико­вого стержня прочность полимерного изолятора или вставки будет зависеть от прочности закрепления металлических оконцевателей на стержне. Поэтому прочность закрепления оконцевателей у поли­мерных стержневых изоляторов и вставок, монтируемых в провода контактной сети, должна быть не менее прочности этих проводов. Электрическая прочность полимерных изоляторов и изолирующих вставок зависит от длины их изолирующей части (удельной длины пути утечки) и трекингостойкости (эрозионной стойкости) мате­риала, из которого они изготовлены.

Выдерживаемое испытательное напряжение под дождем поли­мерной изоляции контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ должно быть не менее 100 кВ, анкерной изоляции на 25— 30 % выше, т.е. составлять 125—130 кВ. Выдерживаемое напряжение изоляции контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ должно быть не менее соответственно 40 и 50 кВ.

Выдерживаемое напряжение под дождем полимерных изоляторов и вставок зависит от их геометрических размеров, конфигурации и трекингостойкости материала, из которого они или их защитные чехлы (покрытия) изготовлены.

Опыт эксплуатации различных полимерных изоляторов и изо­лирующих вставок показал, что длина изолирующей части у по­лимерных изоляторов и вставок на напряжение 3 кВ должно быть не менее:

• у прессованных брусковых вставок из материала АГ-4С — 70/0,85 = 82,3 см («80 см);

• у стержневых изоляторов и вставок с фторопластовыми за­щитными трубками или покрытых циклоалифатической эпоксидной смолой — 70/1,75 = 40 см.

Перспективными являются полимерные гладкостержневые изо­ляторы с фторопластовой защитой трубкой (рис. 2.7). В контакт­ной сети на напряжение 25 и 3 кВ устанавливают комбинирован­ные полимерные стержневые изоляторы, состоящие из несущих стеклопластиковых стержней и защитных чехлов. Защитный чехол изолятора может быть выполнен из гладкой трубки или с целью уменьшения строительной длины изолятора в виде прессованных полимерных втулок с ребрами.

В качестве несущих стержней полимерных изоляторов исполь­зуют стеклопластиковые стержни диаметром 20—60 мм в зависи­мости от нагрузок, воспринимаемых изолятором, и его назначения (подвесной, натяжной, фиксаторный, консольный, опорный). Для соединения с арматурой контактной сети на стержни устанавливают клееобжимные металлические оконцеватели.

Конструктивное выполнение и основные размеры полимерных подвесных, натяжных, фиксаторных, консольных и опорных изо­ляторов показаны на рис. 2.8 и 2.9.

Изолирующие вставки из полимерных материалов в зависимости от назначения могут быть прессованными брусковыми, стержневыми и вставками-скользунами. Секционные изоляторы на напряжение 3 кВ комплектовали прессованными брусковыми изолирующими вставками прямоугольного поперечного сечения (толщина 20 мм, высота 60 мм) из стеклопластика АГ-4С. Мокроразрядное напря­жение вставок с изолирующей частью 800 мм составляет 40 кВ, а при покрытии их кремнийорганическим вазелином КВ-3 или пастой КПД — 70 кВ. Вставки из АГ-4С имеют низкую трекин- гостой кость.

Для секционных изоляторов переменного тока на напряжение 25 кВ и для секционных изоляторов постоянного тока на напря­жение 3 кВ в качестве несущих стержней используют стеклоплас­тиковые стержни диаметром 14—22 мм. Для соединения с други­ми элементами секционного изолятора на стержни устанавливают оконцеватели.

В секционных изоляторах на напряжение 3 кВ, эксплуатиру­емых в условиях чистой и загрязненной атмосферы, могут быть

Рис. 2.7. Полимерная изолирующая вставка с фторопластовой защитной трубкой (а); изолирующий элемент ССФт-50-25/(1,3-1,8) для секционных изоляторов контактной сети (б)

Рис. 2.8. Полимерные изоляторы с ребристым защитным чехлом из кремнийор-