Изолятор ЮАИЗ

Изолятор ЮАИЗ: конструкция, назначение и технические характеристики

Изолятор ЮАИЗ (Южный Арматурно-Изоляторный Завод) – это линейный подвесной тарельчатый изолятор, предназначенный для изоляции и крепления проводов воздушных линий электропередачи (ВЛ) и токоведущих частей открытых распределительных устройств (ОРУ) на напряжение от 35 кВ и выше. Конструктивно он относится к классу изоляторов с защитной (герметизирующей) крышкой. Основное функциональное назначение – работа в составе гирлянд в условиях I – IVа районов по степени загрязненности атмосферы согласно ГОСТ 9920-89, включая прибрежные зоны с морским туманом и промышленные районы с высоким уровнем загрязнения.

Конструктивные особенности изолятора ЮАИЗ

Конструкция изолятора ЮАИЗ является классической для тарельчатых подвесных изоляторов и состоит из нескольких ключевых элементов:

• Изоляционная деталь (тарелка, ребро): Изготавливается из закаленного стекла, что является отличительной чертой продукции ЮАИЗ. Закаленное стекло обладает высокой механической прочностью и, что критически важно, свойством «самозалечивания» при пробое – разрушается только поврежденный элемент (колпачок), остальная часть сохраняет несущую способность.
• Металлическая арматура: Включает в себя шапку (головку) и стержень (штырь). Изготавливается из ковкого чугуна или стали с антикоррозионным покрытием (чаще всего горячее цинкование). Шапка и стержень служат для соединения изоляторов в гирлянду и крепления к траверсам опор и проводам.
• Цементная связка: Обычно используется портландцемент, который фиксирует металлическую арматуру в пазах стеклянной изоляционной детали. Качество цементной связки напрямую влияет на герметичность и долговечность изделия.
• Герметизирующая крышка: Ключевая особенность изоляторов типа ЮАИЗ. Представляет собой полимерный колпачок (обычно из этиленпропиленового каучука или аналогичного материала), который закрывает место соединения цементной связки и арматуры сверху. Это предотвращает прямое попадание влаги и агрессивных веществ на цемент, тем самым резко повышая стойкость изолятора к циклическим изменениям температуры и влажности.

Принцип работы изолятора основан на увеличении пути утечки тока по его поверхности. Ребристая форма стеклянной тарелки создает сложную траекторию для возможного разряда. В загрязненных условиях часть этого пути может шунтироваться проводящим слоем, но достаточная длина утечки (ХХ) и форма ребер, способствующая самоочищению дождем, обеспечивают сохранение изоляционных свойств.

Маркировка и типоразмерный ряд

Маркировка изоляторов ЮАИЗ осуществляется в соответствии с отраслевой системой обозначений. Пример: ЮАИЗ 70-3.

• ЮАИЗ – обозначение завода-изготовителя и типа (с защитной крышкой).

70 – номинальная механическая разрушающая нагрузка (МРН) при растяжении, в кН (килоньютонах). В данном случае 70 кН ≈ 7 тонн-сил.

• 3 – обозначение конструктивного исполнения, которое определяет высоту изолятора, диаметр тарелки, длину пути утечки и, как следствие, номинальное напряжение. Чаще всего применяются исполнения «3» и «4».

Основные типоразмеры, выпускавшиеся ЮАИЗ, представлены в таблице:

Тип изолятора	МРН, кН (тс)	Высота, H, мм (мин)	Диаметр, D, мм (макс)	Длина пути утечки, L, мм (мин)	Применяемое напряжение, кВ	Масса, кг
ЮАИЗ 70-3	70 (7)	146	255	320	35-110	4.5
ЮАИЗ 70-4	70 (7)	170	280	400	110-150	5.5
ЮАИЗ 100-3	100 (10)	146	255	320	35-110	4.7
ЮАИЗ 100-4	100 (10)	170	280	400	110-150	5.7
ЮАИЗ 120-3	120 (12)	146	255	320	35-110	4.8
ЮАИЗ 120-4	120 (12)	170	280	400	110-150	5.8
ЮАИЗ 160-4	160 (16)	170	280	400	110-150	6.2
ЮАИЗ 210-4	210 (21)	170	280	400	110-150	6.5

Примечание: Данные носят справочный характер. Точные характеристики необходимо уточнять по действующим техническим условиям (ТУ) и паспортам на конкретную партию изделий.

Ключевые технические параметры и испытания

Каждый изолятор ЮАИЗ должен соответствовать ряду жестких нормативных требований, проверяемых в процессе приемо-сдаточных и типовых испытаний.

Электрические характеристики:

• Импульсное испытательное напряжение сухое и под дождем. Опредеет стойкость к грозовым перенапряжениям.
• Удельная электрическая прочность стекла. Не менее 30 кВ/см.
• Допустимая нагрузка при промышленной частоте в условиях загрязнения. Испытания проводятся в камере тумана после нанесения проводящего слоя.

Механические характеристики:

• Номинальная механическая разрушающая нагрузка (МРН) при растяжении. Основной параметр, по которому выбирается изолятор для конкретных нагрузок. Испытание на разрушение проводится с плавным увеличением нагрузки.
• Разрушающая нагрузка при изгибе штыря. Проверка прочности арматуры.
• Ударная вязкость. Особенно важна для стеклянных изоляторов, подтверждает стойкость к механическим ударам (например, от падения инструмента).

Климатические и эксплуатационные испытания:

• Термическая стойкость (испытание теплосменой). Изолятор выдерживает многократные циклы нагрева до +60°C и охлаждения до -40°C. Это проверка надежности цементной связки и герметичности.

Испытание на стойкость в солевом тумане. Моделирует работу в приморских условиях.

• Проверка на непроницаемость. Изолятор погружают в горячую воду, после чего проверяют отсутствие проникновения влаги внутрь (по изменению диэлектрических параметров или вскрытием).

Область применения и правила выбора

Изоляторы ЮАИЗ применяются для комплектации подвесных и натяжных гирлянд на ВЛ и ОРУ. Выбор конкретного типа осуществляется на основе расчета.

1. По механической нагрузке: Суммарная нагрузка от веса провода, гололеда, ветра, действующая на гирлянду, не должна превышать допустимую нагрузку на изолятор с учетом коэффициента безопасности. Для изоляторов ЮАИЗ номинальная длительно допустимая нагрузка (ДДН) обычно составляет 40-50% от МРН. Например, для ЮАИЗ 70-3 (МРН=70 кН) ДДН ≈ 28-35 кН.
2. По электрическим параметрам и условиям загрязнения: Количество изоляторов в гирлянде определяется не только номинальным напряжением сети, но и степенью загрязненности района. Для районов с повышенным загрязнением (III, IVа) применяют гирлянды с увеличенным количеством тарелок или изоляторы с увеличенной длиной пути утечки (исполнение «4»). Удельная длина пути утечки (в мм/кВ) должна соответствовать нормам ПУЭ для данного класса загрязненности.
3. По конструктивному исполнению: Исполнение «3» (меньшая высота и путь утечки) чаще применяется для ВЛ 35-110 кВ. Исполнение «4» – для ВЛ 110-150 кВ и в качестве дополнительной изоляции на ОРУ 220 кВ и выше в загрязненных условиях.

Преимущества и недостатки стеклянных изоляторов ЮАИЗ

Преимущества:

• Высокая механическая прочность закаленного стекла.
• Самозалечивание при электрическом пробое. Пробой локализуется в одном элементе («колпачке»), который разрушается, остальная часть тарелки остается целой. Дефект легко обнаруживается при визуальном осмотре с земли.
• Стабильность диэлектрических характеристик в течение всего срока службы. Стекло не стареет и не подвержено поверхностной эрозии, в отличие от некоторых полимерных материалов.
• Хорошая стойкость к ультрафиолетовому излучению и температурным циклам.
• Наличие защитной крышки (ЮАИЗ) повышает надежность и долговечность цементной связки.

Недостатки:

• Большая масса по сравнению с полимерными изоляторами аналогичного класса.
• Хрупкость при транспортировке и монтаже. Требует аккуратного обращения, удар по ребру может привести к разрушению всей тарелки.
• Вандалоопасность. Стеклянные изоляторы могут быть повреждены выстрелами из огнестрельного оружия.
• Зависимость самоочищаемости от формы. В условиях липких, не смываемых дождем загрязнений (цементная пыль, продукты горения мазута) эффективность может снижаться.

Сравнение с фарфоровыми и полимерными изоляторами

Параметр	Стеклянный (ЮАИЗ)	Фарфоровый	Полимерный (шингель)
Масса	Высокая	Наибольшая	Низкая (в 5-10 раз легче)
Обнаружение дефектов	Визуально легко (разрушение элемента)	Сложно, требуется специальная аппаратура	Визуально (трещины, сколы, отслоения) или аппаратурно
Стойкость к ударным нагрузкам	Низкая (хрупкость)	Низкая	Высокая
Гидрофобность поверхности	Отсутствует	Отсутствует	Присутствует (основное преимущество)
Стойкость к пробою	«Самозалечивание»	Полное разрушение	Карбонизация тракта, невосстанавливаемый дефект
Влияние УФ-излучения	Отсутствует	Отсутствует	Возможно старение оболочки
Стоимость	Средняя	Высокая (для качественного фарфора)	Зависит от производителя, часто сопоставима со стеклом

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем изолятор ЮАИЗ отличается от изолятора ПС?

Основное отличие – наличие защитной (герметизирующей) крышки у изолятора ЮАИЗ. В маркировке изолятора ПС (Подвесной Стеклянный) эта буква отсутствует (например, ПС 70-А). Крышка на изоляторе ЮАИЗ закрывает верхнее цементное соединение, предохраняя его от прямого воздействия влаги и агрессивных сред, что повышает срок службы в тяжелых климатических условиях.

Что означают буквы «А», «Б», «В» в маркировке некоторых стеклянных изоляторов?

Эти буквы обозначают конструктивное исполнение арматуры и тип канавки для крепления:

• А – арматура нормального исполнения, шапка со стандартным замком.
• Б – арматура с увеличенным размером головки шапки.
• В – арматура, где вместо стандартной шапки используется ушко.

Это важно для совместимости элементов гирлянды между собой и с другим арматурным оборудованием.

Как определить неисправный стеклянный изолятор в гирлянде?

Неисправный стеклянный изолятор с электрическим пробоем (перекрытием) визуально отличается отсутствием одного или нескольких «колпачков» (внутренних дисков) в центре тарелки. На его месте остается отверстие с оплавленными краями. Такой изолятор теряет часть электрической прочности, но сохраняет механическую несущую способность. Его необходимо заменить при ближайшем плановом ремонте.

Каков нормативный срок службы изоляторов ЮАИЗ?

Нормативный (амортизационный) срок службы подвесных стеклянных изоляторов, включая ЮАИЗ, согласно отраслевым нормативам, составляет 25-30 лет. Фактический срок эксплуатации может значительно превышать этот показатель и достигать 40-50 лет при условии работы в штатном режиме и отсутствии механических повреждений.

Можно ли смешивать в одной гирлянде изоляторы разных типов (стекло, фарфор, полимер) или от разных производителей?

Категорически не рекомендуется. Разные типы изоляторов имеют различные механические и электрические характеристики (упругость, емкость, распределение напряжения по гирлянде), температурные коэффициенты расширения. Смешивание может привести к неравномерному распределению нагрузки, перенапряжению на отдельных элементах и преждевременному выходу из строя всей гирлянды. Гирлянда должна комплектоваться изоляторами одного типа, одного производителя и одной партии.

Как хранить запас стеклянных изоляторов на складе?

Изоляторы должны храниться в сухом закрытом помещении, в оригинальной таре (ящиках) или на стеллажах в вертикальном положении (на штыре). Запрещается хранение навалом. Следует избегать резких перепадов температуры и влажности в складском помещении. Перед монтажом изоляторы необходимо визуально осмотреть на отсутствие сколов, трещин и целостность защитной крышки.