Станционные и аппаратные изоляторы распределительных устройств но своему назначению и конструкции разделяются на опорные и проходные. Опорные изоляторы используются для крепления шин и токопроводов открытых и закрытых распределительных устройств и аппаратов. Проходные изоляторы применяются при переходе токопроводов сквозь стены или для ввода напряжения внутрь металлических баков трансформаторов, конденсаторов, выключателей и других аппаратов.
Основным изолирующим материалом опорных изоляторов является фарфор. В последнее время стали популярны полимерные опорные и проходные изоляторы. В проходных изоляторах на напряжение 35 кВ и выше, помимо фарфора, широко используется бумажно-масляная и маслобарьерная изоляция.
Опорные изоляторы для внутренней установки на напряжение 3 - 35 кв выполняются, как правило, стержневого типа и состоят из фарфорового тела и металлической арматуры. В изоляторах с внутренней герметизированной полостью (рис. 1, а) арматура в виде шапки для закрепления шин и круглого или овального основания скрепляется с фарфором с помощью цемента.
Ребристость развита слабо и служит для некоторого увеличения разрядного напряжения. Наибольшее влияние оказывает ребро, расположенное у шапки, которое несколько выравнивает поле в области наиболее высоких напряженностей, откуда начинается развитие разряда.
Рис. 1. Опорные изоляторы типа ОФ-6 для внутренней установки.
Это ребро делается наибольшим. Изоляторы с внутренней заделкой арматуры (рис. 1, б) имеют меньшие вес, высоту и несколько лучшие электрические характеристики по сравнению с изоляторами с воздушной полостью. Достигается это потому, что при внутренней заделке арматуры наибольшие напряженности наблюдаются в фарфоре, воздушная полость отсутствует, а арматура играет роль внутреннего экрана.
Опорные изоляторы, предназначенные для работы в открытых распределительных устройствах, имеют развитую ребристость для обеспечения необходимых разрядных характеристик при дожде.
Опорные штыревые изоляторы типа ОНШ выпускаются на напряжения 6 - 35 кВ и состоят из одного (рис. 2,а), двух или трех (рис. 2, б) фарфоровых тел, скрепленных с помощью цемента друг с другом и с арматурой. Крепление ошиновки и изоляторов осуществляется с помощью болтов. На напряжение 110, 150 и 220 кВ штыревые изоляторы собираются в колонки соответственно из трех> четырех и пяти изоляторов ОНШ-35.
Рис. 2. Опорные штыревые изоляторы для наружной установки: а — ОНШ-10-500, б — ОШП-35-2000.
Стержневые изоляторы для наружной установки типа ОНС выпускаются на напряжения до 110 кВ (рис. 3). Число и размеры ребер выбираются на основании опыта. При отношении вылета ребра а к расстоянию между ребрами, равном примерно 0,5, мокро-разрядные напряжения при данном разрядном расстоянии получаются наибольшими.
Рис. 3. Стержневой опорный изолятор для наружной установки ОНС-110-300.
Применяются также стержневые опорные изоляторы с внутренней полостью. Диаметр таких изоляторов больше, чем сплошных стержневых, что обеспечивает их большую механическую прочность. Однако у таких изоляторов возможны разряды во внутренней полости, для предотвращения которых внутренние полости герметизируют с помощью фарфоровых перегородок или заливают компаундом.
На напряжение 330 кВ и выше одиночные колонки изоляторов получаются очень высокими и не обеспечивают необходимую механическую прочность на изгиб. Поэтому при этих напряжениях применяют опорные конструкции чаще всего в виде конусообразного треножника из трех колонок изоляторов. При изгибающих усилиях изоляторы в таких конструкциях работают не только на изгиб, но и на сжатие.
Напряжения по элементам высокой колонки опорных изоляторов, так же как и в подвесной гирлянде, распределяются неравномерно. Для выравнивания напряжения применяют тороидальные экраны, закрепляемые на верхнем элементе колонки.
Рис. 4. Опорно-стержневые изоляторы ОС
Проходные изоляторы на напряжение 6 — 35 кВ изготавливаются чаще всего фарфоровыми. Конструктивное их выполнение определяется напряжением, током, допустимой механической нагрузкой на изгиб и окружающей средой.
Изолятор (рис. 5) состоит из фарфорового тела цилиндрической формы 1, плотно скрепленного с помощью армированных на цементе металлических концевых колпачков 2 с токоведущим стержнем 3. Фланец 4 служит для крепления изолятора к стене здания или корпусу аппарата. Так же как и изоляторы других типов, проходные выполняются таким образом, что бы напряжение пробоя было выше напряжения перекрытия вдоль поверхности.
Напряжение пробоя фарфоровых проходных изоляторов зависит от толщины фарфора. Однако конструкция таких изоляторов практически определяется необходимой механической прочностью, расчетным напряжением перекрытия и мерами по устранению короны.
Изоляторы на 3—10 кВ выполняются с внутренней воздушной полостью 5.
Рис. 5. Проходные фарфоровые изоляторы: а — на напряжения 6 — 10 кВ для внутренней установки, б — на напряжение 35 кВ сплошной конструкции для наружной установки.
Специальных мер для устранения возможности коронирования при таких напряжениях принимать не надо. При напряжениях 20—35 кВ возможно появление короны у стержня напротив фланца, где наблюдается наибольшая напряженность поля в воздухе. Для предотвращения коронирования изоляторы на такие напряжения изготавливаются без воздушной полости (рис. 5, б). При этом наружная поверхность фарфора металлизируется и соединяется со стержнем.
Для устранения возможности появления разрядов у фланца фарфоровая поверхность под ним также металлизируется и заземляется. Напряжение возникновения скользящих разрядов от фланца вдоль поверхности фарфора и, следовательно, напряжения перекрытия по поверхности могут быть увеличены снижением поверхностной емкости. Для этого или увеличивают диаметр изолятора у фланца, или поверхность изолятора выполняют ребристой, располагая более массивные ребра вблизи фланца.
Рис. 6. Полимерный проходной изолятор на 10 кВ
Изоляторы, предназначенные для ввода напряжения из одной среды в другую (воздух — масло и т. д.), выполняются несимметричными относительно фланца. Например, путь перекрытия в масле можно брать в 2,5 раза меньшим, чем в воздухе. Ввод, один конец которого находится в помещении, а второй — на открытом воздухе, изготавливается также несимметричным, наружная часть имеет более развитую ребристость для увеличения мокроразрядного напряжения.