Втулки скольжения

Добавлено 30.10.2025

Втулки скольжения: конструкция, материалы, применение и стандарты

Втулка скольжения (проходная изоляционная втулка, изоляционная втулка, bushing) – это электротехническое устройство, предназначенное для изоляции и механической фиксации токоведущих частей (шин, стержней, кабелей) при их проходе через заземленные металлические конструкции, стены, перегородки или корпуса электрооборудования. Основные функции: обеспечение надежной изоляции между проводником и землей, предотвращение перекрытия по поверхности, механическая поддержка проводника и защита от воздействия окружающей среды.

Конструктивные особенности и классификация

Конструкция втулки скольжения определяется номинальным напряжением, током, условиями эксплуатации и типом присоединения. Основные элементы включают:

Изоляционное тело (юбка): Основная часть, обеспечивающая необходимую длину пути утечки и электрическую прочность. Может быть гладкой, с ребрами или покрышками для увеличения пути утечки в загрязненных условиях.
Токоведущий элемент: Центральный металлический стержень или трубка, к которому крепится шина или кабель. Изготавливается из меди, алюминия или их сплавов.
Фланцевое основание: Металлический фланец для крепления втулки к конструкции (стенке шкафа, панели). Обеспечивает механическую прочность и соединение с землей.
Контактные элементы: Винтовые зажимы, отверстия под болт, наконечники для надежного соединения с внешними цепями.
Уплотнительные элементы: Резиновые кольца, манжеты, термоусаживаемые трубки для обеспечения степени защиты IP на проходе.

Классификация по типу установки и назначению:

Проходные втулки для распределительных устройств (РУ): Для прохода шин через стенки камер, перегородки между отсеками.
Вводные втулки (вводы): Для ввода кабеля или шины в трансформатор, выключатель, реактор.
Опорно-проходные втулки: Совмещают функции проходной втулки и опорного изолятора.
Втулки для специальных сред: Взрывозащищенные, химически стойкие, для тропического исполнения.

Материалы изготовления

Выбор материала определяет ключевые эксплуатационные характеристики: электрическую прочность, трекингостойкость, механическую прочность, стойкость к УФ и температуре.

Материал	Состав / Тип	Преимущества	Недостатки	Типовое применение
Фарфор	Высокоглиноземистая керамика	Высокая механическая прочность на сжатие, отличная стойкость к атмосферным воздействиям и УФ, негорючесть, стабильность характеристик.	Хрупкость, чувствительность к ударным нагрузкам и локальному перегреву, больший вес по сравнению с полимерами, сложность изготовления сложных форм.	Втулки для наружных установок (НУ), в условиях сильного загрязнения, для высоких напряжений (свыше 35 кВ).
Полимерные композиты (SMC/DMC, эпоксидные смолы)	Эпоксидная смола с наполнителями (кварц, глинозем) и армированием стекловолокном	Высокая трекингостойкость (удовлетворяет испытаниям по IEC 60587), малый вес, высокая прочность на разрыв, стойкость к вандализму, возможность литья сложных форм с интегрированными деталями.	Чувствительность к длительному воздействию УФ (требуются стабилизаторы), возможное старение, ограниченная стойкость к некоторым химическим агентам.	Втулки для комплектных распределительных устройств (КРУ, КСО) внутренней установки (ВУ), для напряжений до 35 кВ. Втулки с силиконовыми покрышками для НУ.
Силиконовая резина (как покрытие)	Высокопрочный силикон с гидрофобными свойствами	Отличная гидрофобность (самовосстанавливающаяся), высокая стойкость к загрязнению, малый вес, хорошая дугостойкость.	Механическая уязвимость к порезам, царапинам, необходимость защиты при транспортировке, относительно высокая стоимость.	Полимерные втулки для НУ с нанесенным силиконовым покрытием или отдельными силиконовыми ребрами (рубашками) для увеличения пути утечки.
Термопласты (PET, PBT, PA)	Полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиамид	Высокая технологичность, низкая стоимость, хорошие диэлектрические свойства в сухой среде.	Ограниченная трекингостойкость, склонность к ползучести под нагрузкой, ограничения по температуре.	Втулки для низковольтной аппаратуры (до 1000 В), вспомогательных цепей, корпусной техники.

Ключевые параметры и выбор втулки

Выбор втулки скольжения осуществляется на основе комплексного анализа параметров, регламентированных стандартами (ГОСТ, IEC, IEEE).

Основные технические параметры втулок скольжения
Параметр	Обозначение / Ед. изм.	Описание и значение
Номинальное напряжение	U_n, кВ	Напряжение, для работы при котором предназначена втулка. Определяет основные размеры изоляции.
Наибольшее рабочее напряжение	U_m, кВ	Максимальное действующее значение напряжения, при котором втулка может эксплуатироваться в нормальном режиме.
Номинальный ток	I_n, А	Длительно допустимый ток через центральный проводник, при котором не превышаются допустимые температуры.
Номинальный сквозной ток короткого замыкания (термическая стойкость)	I_th, кА (за время t)	Действующее значение тока КЗ, которое втулка выдерживает в течение заданного времени (обычно 1 или 3 с) без повреждений, нарушающих ее дальнейшую работу.
Номинальный пиковый сквозной ток КЗ (динамическая стойкость)	I_pk, кА	Пиковое значение (первый максимум) тока КЗ, которое втулка выдерживает без механических повреждений.
Длина пути утечки	L, мм	Наименьшее расстояние по поверхности изоляции между токоведущей частью и заземленным фланцем. Нормируется в зависимости от степени загрязнения окружающей среды (I-IV по IEC 60815).
Исполнение по степени загрязнения	–	Определяет конструктивные особенности (наличие ребер, покрышек) для работы в условиях конкретного уровня загрязнения (легкое, среднее, тяжелое, очень тяжелое).
Частичный разряд (ЧР)	U_pr, пКл	Уровень частичных разрядов при испытательном напряжении. Для высококачественных втулок уровень ЧР не должен превышать 5-10 пКл при 1.5*U_m/√3.
Климатическое исполнение и категория размещения	по ГОСТ 15150 / ГОСТ 15543	Определяет стойкость к температуре, влажности, обледенению (У, УХЛ, ХЛ, Т для НУ или ВУ).

Монтаж, эксплуатация и диагностика

Правильный монтаж и обслуживание критически важны для надежности. Основные этапы монтажа:

Подготовка места установки: Отверстие в металлической панели должно иметь ровные края без заусенцев. Размер отверстия должен соответствовать чертежу втулки.
Установка втулки: Втулка устанавливается в отверстие, крепежные болты на фланце равномерно затягиваются с предписанным моментом. Перекос недопустим.
Подсоединение проводников: Шина или кабельный наконечник крепится к контактным элементам втулки. Необходимо обеспечить рекомендуемый момент затяжки болтов для предотвращения перегрева.
Герметизация: При необходимости обеспечения высокой степени защиты (IP54, IP65) используются штатные уплотнительные кольца, термоусаживаемые трубки или специальные герметики.

В процессе эксплуатации проводятся визуальные осмотры (трещины, сколы, следы перегрева, трекинга, загрязнения) и диагностические измерения:

Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на 2500 В для втулок напряжением выше 1 кВ.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты: Плановые приемо-сдаточные и профилактические испытания согласно НТД (нормативно-технической документации).
Контроль температуры: Термографирование в процессе эксплуатации для выявления перегрева контактных соединений.

Стандарты и нормативная база

Международные: IEC 60137:2017 «Insulated bushings for alternating voltages above 1000 V» (основной стандарт). IEC 60815 (выбор изоляции в условиях загрязнения). IEC 62217 (для полимерных изоляторов).
Национальные (РФ): ГОСТ 30847 (2002) «Втулки изоляционные проходные на номинальное напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия». ГОСТ 1516.2 (Требования к изоляции).
Отраслевые: РД 153-34.0-45.501-2002 «Методические указания по испытаниям электрооборудования».

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается втулка скольжения от проходного изолятора?

В современной терминологии электротехнической продукции эти термины часто используются как синонимы, особенно в сфере низкого и среднего напряжения. Исторически «проходной изолятор» мог подразумевать конструкцию с более выраженной опорной функцией. Стандарт IEC 60137 использует термин «insulated bushing». В технической документации следует ориентироваться на заявленные параметры, а не на название.

Как выбрать длину пути утечки для конкретной местности?

Выбор осуществляется по картам зон загрязненности для территории эксплуатации (имеются в ПУЭ и стандартах). Для каждой зоны (I — легкая, II — средняя, III — тяжелая, IV — очень тяжелая) нормируется удельная эффективная длина пути утечки (в мм/кВ наибольшего рабочего напряжения линии). Итоговая минимальная длина пути утечки втулки = U_m

Удельная длина. Производители указывают исполнение втулки для соответствующей зоны загрязнения.

Можно ли заменить фарфоровую втулку на полимерную в существующем оборудовании?

Да, при условии соблюдения ключевых параметров: номинальное напряжение и ток, габаритные и присоединительные размеры (диаметр отверстия, разметка крепежных болтов), длина пути утечки, стойкость к токам КЗ. Также необходимо учитывать разницу в механическом креплении и возможную разницу в массе. Замена должна быть согласована с производителем оборудования или на основе детального инженерного анализа.

Что такое «трекинг» и как он проявляется на втулках?

Трекинг – это процесс образования проводящих углеродсодержащих дорожек на поверхности изоляции под воздействием поверхностных токов утечки, загрязнения и влаги. Проявляется в виде черных древовидных или разветвленных следов на поверхности изоляционного тела. Фарфор устойчив к трекингу, полимерные материалы без соответствующих наполнителей – подвержены. Для оценки стойкости проводятся испытания по методу «солевого тумана» или по IEC 60587.

Почему происходит нагрев контактного соединения на втулке?

Основные причины: недостаточный момент затяжки болтового соединения, окисление контактных поверхностей, использование нештатных или несоответствующих по материалу крепежных элементов, механическая деформация контактной площадки, превышение номинального тока. Перегрев ведет к ускоренному старению изоляции, увеличению сопротивления контакта и, как следствие, к аварии.

Как правильно хранить и транспортировать полимерные втулки, особенно с силиконовым покрытием?

Хранить в оригинальной упаковке в закрытых помещениях без прямого солнечного света, вдали от источников тепла и химически агрессивных паров. Избегать контакта силиконовой поверхности с острыми кромками, металлическими предметами. При монтаже использовать защитные чехлы. Запрещается поднимать втулку за изоляционное тело – только за фланец или центральный проводник, если это предусмотрено инструкцией.

Каков типовой срок службы втулок и от чего он зависит?

Расчетный срок службы качественных втулок составляет 25-30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: уровня и характера загрязнения, частоты и качества обслуживания (очистки), термических циклов, воздействия УФ-излучения (для полимеров), механических нагрузок (вибрация, ветер). Регулярный диагностический контроль позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Втулки скольжения