Hauptmerkmale von Isolatoren
Isolatoren müssen bestimmte elektrische Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören: Trockenentladung, Nassentladung und Durchschlagsspannung.
Trockenentladung ist die an die Metallelektroden eines Isolators angelegte Spannung, bei der unter normalen atmosphärischen Bedingungen eine echte Entladung auf seiner Oberfläche auftritt.
Nassentladung ist die an den Isolator angelegte Spannung, bei der es zu einer Entladung an der Oberfläche des Isolators kommt, die unter dem Einfluss von in einem Winkel von 45° auf ihn fallenden Regenströmen steht (Abb. 1). In diesem Fall sollte die Regenkraft 5 mm/min betragen und der spezifische Durchgangswiderstand des Wassers sollte im Bereich von 9500 – 10 500 Ohm NS cm (bei 20 °C) liegen.
Reis. 1. Stiftisolatortest zur Bestimmung der Nassentladungsspannung: 1 – Leiter, 2 – Isolator, 3 – Stahlstift, A – B – C – D – D – E – elektrische Entladung
Der bei den Tests ermittelte Wert der Nassentladungsspannung des Isolators ermöglicht eine Abschätzung des Verhaltens des Isolators unter Betriebsbedingungen bei Regen.Bei jedem Isolator ist der Wert der Nassentladungsspannung immer niedriger als der Wert der Trockenentladungsspannung, da bei Regeneinwirkung ein erheblicher Teil der Oberfläche des Isolators mit Wasser benetzt wird und beginnt, Strom zu leiten.
Die Isolatordurchschlagsspannung ist die Spannung, bei der der Durchschlag des Isolatormaterials zwischen den Hauptelektroden auftritt, beispielsweise zwischen dem Stab und der Kappe eines Hängeisolators.
Die Durchbruchspannung eines Isolators ist immer größer als seine Trockenentladungsspannung und noch mehr als seine Nassentladungsspannung.
Zusätzlich zu den elektrischen Eigenschaften geben Isolatoren auch mechanische Eigenschaften an. Dies sind die mechanischen Spannungen, die beim Testen von Isolatoren auf Bruch, Biegung und Kopfscherung (für Stifte) gemessen werden.
Um die Bruchlast der Buchse zu ermitteln (Abb. 2), wird diese mit einem Flansch fest auf einer Stahlplatte befestigt (mittels Schrauben). Eine Schlaufe aus Stahlseil wird auf den Leiterstab des Isolators gelegt und mit einer Biegekraft beaufschlagt. Diese Kraft steigt allmählich bis zu einem Wert an, bei dem der Isolator bricht.
Reis. 2. Mechanische Prüfung der Hülse: 1 – Stahlplatte, 2 – Befestigungsschrauben, 3 – Gusseisenflansch, 4 – Porzellanisolatorelement, 5 – Leitstab, 6 – Stahlkabel, 7 – Kappe
Die Zahlenwerte der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Isolatoren werden von den entsprechenden GOSTs festgelegt.
Ein sehr wichtiges Merkmal von Isolatoren ist ihre Hitzebeständigkeit gegenüber plötzlichen Temperaturänderungen.Diese Eigenschaft wird durch doppelte Erwärmung und Abkühlung des Isolators und des Wassers bei einem Temperaturunterschied zwischen heißem und kaltem Wasser von 70 °C (für Porzellanisolatoren) und 50 °C (für Glasisolatoren) bestimmt.
Nach diesen thermischen Veränderungen müssen die Isolatoren einen dreiminütigen elektrischen Spannungstest schadlos überstehen, bei dem sich auf der Oberfläche des Isolators ein kontinuierlicher Funkenstrom bildet.
Hängende Isolatoren, die für ihren Zweck am meisten verantwortlich sind, werden einem dreifachen Kühl- und Heizzyklus bei einer Temperatur von - 60 bis + 50 ° C bei gleichzeitiger Anwendung einer mechanischen Belastung von 3000 - 4500 kg oder mehr unterzogen , abhängig von der Art des Isolators. Dabei handelt es sich um thermomechanische Festigkeitsprüfungen, die mit elektromechanischen Prüfungen enden.
Jeder Testzyklus beginnt mit dem Abkühlen der Isolatoren auf -60 °C. Bei dieser Temperatur werden die Isolatoren eine Stunde lang gehalten, dann wird mit dem Aufheizen der Isolatoren auf 50 °C begonnen und erneut eine Stunde lang gehalten. Nach jedem Wärmeaustauschzyklus werden die Isolatoren mit einer Spannung von 45 – 51 kV bei einer Temperatur von 20 ± 5 °C überprüft.
Der Test endet mit einem sanften Anstieg der mechanischen Zugbelastung nach dem dritten Zyklus, wenn die Isolatoren auf 50 °C erhitzt werden.
Alle beschriebenen Isolatorprüfungen sind typisch, das heißt, es wird nicht jeder im Werk hergestellte Isolator geprüft, sondern ein bestimmter Prozentsatz (0,5 %) der gesamten produzierten Isolatorcharge.
Jeder der hergestellten Hochspannungsisolatoren wird einem dreiminütigen Spannungstest unterzogen, bei dem sich auf der Oberfläche der Isolatoren ein Funkenstrahl bildet. Alle Isolatoren, die diese elektrische Prüfung bestehen, gelten als betriebsbereit.
Alle hergestellten Aufhängungsisolatoren werden zusätzlich einer einminütigen mechanischen Zugprüfung unterzogen. Vor den elektrischen Tests werden einminütige mechanische Tests durchgeführt, um schwach verstärkte Isolatoren sowie Isolatoren mit defekten Porzellan- oder Glaselementen und defekter Verstärkung (Risse usw.) auszusortieren. Isolatoren, die den einminütigen mechanischen Test bestanden haben, werden anschließend dem oben beschriebenen elektrischen Massentest unterzogen.