1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi

Sinov savollari:

1. 
   Razryadlanish kuchlanishiga dielektriklar sirtining, materialining, elektrodlar orasidagi maydon shaklining ta’siri?
   
2. 
   Razryadlanish kuchlanishining havo namligi, bosimi va elektrodlar orasidagi masofoga bog‘liqligini tushintiring?
   
3. 
   Elektrodlar sirtida bo‘layotgan razryadlanishni tushintiring?
   
4. 
   Pik va Mayra formulalarining fizik ma’nosini tushintiring?
   

Mavzu №20: Izolyatorlarning mexanik va elektrik xarakteristikalari

Ma’ruza rejasi:

1. 
   Izolyatorlarning elektrik xarakteristikasi.
   
2. 
   Xul va quruq razryadlanish kuchlanishi.
   
3. 
   Izolyatorlarning mexanik xarakteristikasi.
   
4. 
   Izolyatorlar tayyorlanadigan materiallar.
   
5. 
   Izolyatorlar turi.
   

Izolyatorlarning elektrik mustaxkamligining buzilishi (shikastlanishi) ko‘pincha qattiq dielektrikning teshilishi yoki izolyator sirtidagi havoda razryadlanishdan bo‘lishi mumkin. Birinchi holda dielektrikning emirilishi natijasida u butunlay ishdan chiqsa, ikkinchisida elektr yoyning issiqligi ta’siridan dielektrikning sirti shikastlanishi mumkin. Birinchisida izolyatorning elektrik xarakteristikasi butunlay yo‘qoladi va tiklanmaydi, ikkini holda esa kuchlanish olingandan keyin uning elektrik xarakteristikasi qisman tiklanadi. SHuning uchun izolyatorlar shunday qilib yasaladiki ularning teshilish kuchlanishi (napryajeniya proboya), uning qoplanish kuchlanishi(napryajeniya perekritiya)-dan katta bo‘ladi. Izolyatorlarning elektrik mustaxkamligi ularining qoplanish yoki razryadlanish kuchlanishlari bilan xarakaterlanadi. Bu kuchlanishini baholash quyidagi uchta xarakteristika orqali amalga oshiriladi:

1. Sanoat davrtezligidagi quruq razryadlanish kuchlanishi (QRK).
2. Sanoat davrtezlikdagi ho‘l razryadlash kuchlanishi (XRK)
Volt-sekund xarakteristikasi(kuchlanishning standart tulqinida VSX).
Sanoat davrtezlikdagi razryadlanish kuchlanishi, ichki o‘ta kuchlanishda izolyatorlarning elektrik mustahkamligini baholash mezoni hisoblanadi.
VSX izolyatorlarning atmosferadagi o‘ta kuchlanishdagi elektrik mustaxkamligini aniqlaydi.
Sanoat davrtezlikdagi QRK yopiq xonalarda qo‘llaniladigan qurilmalar izolyatorlarining asosiy xarakteristikasi hisoblanadi. QRK toza va quruq sirtlar uchun aniqlaniladi. Razryadlanish kuchlanishini solishtirishni engillashtirish maqsadida u normal atmosfera sharoitiga keltiriladi. Izolyatorlar QRK havoning nisbiy zichligiga proporsonaldir: = 0,386P/T
SHuning uchun izolyatorlarning nisbiy zichlik uchun aniqlangan QRK havoning normal zichlikdagi kuchlanishiga keltiriladi:
U_qr = U/
Sanoat davrtezlikdagi QRK havoning nisbiy namligi osha borgan sari kattalashadi. Ma’lum namlikda aniqlangan QRK -ini normal absalyut nam-likga(11 g/sm²) keltirish uchun razryadlanish kuchlanishini nomogrammadan aniklanadigan K koeffitsientga ko‘paytirish kifoya. Normal atmosfera sharoitiga keltirilgan QRK -ini quyidagi formula orqali aniqlaymiz:
U_qr = UK/ (1)
bu erda U_qr - normal zichlikdagi =1-dagi razryadlanish kuchlanishi.
Ochiq atmosferadagi havoning namligi o‘sishi bilan bu kuchlanish ham o‘sadi, ihtiyoriy namlikdagi bu kuchlanish normal namlikdagi koeffitsient K-ga ko‘paytirish bilan keltiriladi.
ІRK asosan tashqi muxitda o‘rnatilgan elektr qurilmalari izolyatorlarining xarakteristikalari va xosalarini o‘rganishda uchun asosiy rol o‘ynaydi. HRK -ning qiymati yomg‘irning kuchiga, uning yo‘nalishiga va oqim tezligiga, hamda yomg‘ir suvining qarshiligiga bog‘liq. HRK -ni solishtirish uchun u standartlanadi. Bizda XRK-ni aniqlash uchun yomg‘ir kuchi 3mm/min, nisbiy qarshiligi 10 ⁴ Omsm (t=20⁰ S-da) va suv oqimining yo‘nalishi izolyator o‘qiga nisbatan 45⁰ deb qabul qilinadi. YAna shuni takidlash lozimki yomg‘ir oqimi tomchi strukturasiga ega bo‘lishi kerak.
Izolyatorning XRK havo zichligiga va bosimiga ham bog‘liq. Tajriba shuni ko‘rsatadiki XRK -ning havo bosimiga qarab o‘zgarishi hamma izolyasiya konstruksiyalarida bir xil bo‘lmaydi. Razryadning o‘tish yo‘lida havo oralig‘i qancha katta bo‘lsa unga atmosfera bosimining ta’siri shuncha katta bo‘ladi. Amalda yo‘lning yarmi havo oralig‘idan iborat deb qabul qilinadi. Normal bosimdagi Uxrk va ixtiyoriy bosimdagi XRK quyidagicha o‘zaro bog‘langan: U = Uxrk (1+P/760) (2)
VSX izolyatorlarning sirti toza va qo‘ruq bo‘lganda olinadi. CHunki yomg‘ir izolyatorlarning elektrik mustaxkamligini impuls kuchlanishlari uchun ozgina bo‘lsada (2-3)%-ga kamaytiradi. Xarakteristika standart tulqin ikkala qutbi uchun 1,5/40 mksek holda olinadi. Impuls razryadlanish kuchlanishini normal atmosfera sharoitiga 1 -nchi ifoda orqali keltiriladi. Nomagrammadan topilgan koeffitsient kesilish vaqti 10 mks-dan katta qiymatiga mos keladi. Misol kesilish vaqti 5 mksek bo‘lgan tulqin uchun koeffitsient K = 1,06 ga teng.
Apparatlar izolyatorlari uchun razryadlanish xarakteristikalaridan tashqari, normal chastotadagi sinov kuchlanishi va impulslarda ular shikastlanmasdan chidashi lozim. Normal quruq havoda izolyatorlar sinov kuchlanishiga 1 minut davomida chidashi lozim.
Impuls yordamida sinashda izolyator 2 mksek uzunlikdagi kuchlanish tulqining normal kuchlanishdan uch barobor katta qiymatiga chidashi lozim.
Izolyatorlarning bu xarakteristikasi ularning ishlash sharoitiga qarab aniqlaniladi. HEUY o‘tkazgichlarini izolyasiyalash uchun qo‘llaniladigan izolyatorlar o‘tkazgichlar xosil qiladigan tortilish kuchi va o‘tkaz-gichning og‘irlik kuchi ta’siriga uchraydi. Bu kuchlar tayanchlar orasidagi masofa (prolet) uzunligiga va o‘tkazgichlarning kundalang kesimiga bog‘liq. Bundan tashqari unga atrof muxit temperaturasi, shamolning kuchi va uning yo‘nalishi hamda muzqoplashning mavjudligi ta’sir ko‘rsatadi.
HEUY-larida qo‘llaniladigan shterli izolyatolar uchun tortilish va o‘t-kazgichlarning og‘irlik kuchi asosiy xisoblanadi. Osiluvchan izolyator shodalarida sharnirli ulanishi sababli ularda chuzuvchan yuk asosiy hisoblanadi.
Taqsimlovchi qurilmalarning va apparatlarning tayanch va o‘tuvchi izolyatorlari eguvchan yuklar ta’siriga uchraydi, chunki bu asosan qisqa tutashuv vaqtida paydo bo‘ladigan elektrodinamika kuch ta’sirida bo‘ladi. Bundan tashqari ochiq taqsimlovchi qurilmalarning izolyatorlari ajratgichlar ishlashidagi mexanik kuch, shamol va o‘tkazgichlar og‘irligining eguvchan kuchlari ta’siriga ham uchraydi.
Izolyatorlarning asosiy mexanik xarakteristikasi ularning egilishga va tortilishga bo‘lgan kafolatlangan mexanik mustaxkamligi xisoblanadi, ya’ni yuklamani asta-sekin ko‘paytirishda olingan minimal buzuvchan yuklama hisoblanadi.
Osiluvchan izolyatorlarning butunlay emirilishidan oldin izolyator-lar qolpog‘ining tagida yorilishlar paydo bo‘ladi. Izolyator qalpog‘ining tagidagi yorilishlar elektrik tekshirishlar orqali topiladi. Unga izolyatorlarning elektromexanik mustaxkamligi deyiladi. SHuning uchun osuluvchan izolyattorlar kombinatsiyalangan usulda sinaladi, ya’ni sekin ko‘pay-tirilayotgan mexanik yuk bilan bir vaqtda QRK-ning 75-80%-ga teng bo‘lgan kuchlanish ta’siriga ham uchraydi. Bu yuk uning markirovkasida ko‘rsatiladi.
Osiluvchan izolyatorlarining asosiy mexanik xarakteristikasi bir soatlik tekshirish yuklama asosida tekshiriladi. U uning elektromexanik mustaxkamligining 75%-ga teng elektrodinamik kuch ta’sirida tekshiriladi. Maksimal ijozat etish mumkin bo‘lgan ekspluatatsiya yuki tajriba yo‘li bilan o‘rnatilganki u bir soatlik yukning yarmini tashkil etadi.
Izolyatorning elektrik va mexanik xarakteristikasi, hamda uning konstruksiyasi ko‘p jihatdan unga qo‘llanilgan materialga bog‘liq. Izolyatorlar dielektriklardan, metall armaturadan va dielektrik bilan armaturani birlashtiruvchi bog‘lovchi materialdan iborat bo‘ladi. Izolyatorlar tayyorlanadigan dielektriklar asosan yuqori elektrik va mexanik mustahkamlikga, hamda atmosfera ta’siriga chidamli bo‘lishi kerak. Bu talablarga elektrotexanik chini(farfor), shisha va bakalizlangan qog‘ozlar javob beradi. Armaturlarga esa asosan cho‘yan, rangli metal va po‘lat qo‘llaniladi. Farfor izolyator devorining qalinligi oshishi bilan, uning xarakteristikasi ham yomonlashadi. Qalinligi 1,5 mm elektrotexnik chinni namunaning elektrik mustaxkamligi 2228 kV/mm-ga teng. Buni bartaraf etish uchun uni bir qancha yupqa plastinalardan iborat qilib yasaladi. O‘rtacha elektrik mustaxkamlikning chinni devorining qalinligiga bog‘liqligi ushbu 1-nchi rasmda keltirilgan.
CHinning mexanik mustahkamligi deformatsiyaning turiga bog‘liq. CHinni siqilishga yaxshi ishlasa, egilishga yomon chidaydi. Glazurlangan chinni izolyator namunasining (2-3)mm qalinlikdagisi siqishga 4500 kG/sm², cho‘zish va tortishga esa 700-300 kg/sm² chidaydi. CHinni izolyatorlarning mexanik mustahkamligi uning armaturasining konstruksiyaga va armaturaning chinni bilan bog‘lanishiga bog‘liq, lekin u chinning kesimining yuzasi kattalashishi bilan kamayib boradi. CHinni izolyatorlarning hozirgi vaqtda qo‘llani-ladigan qalinligi (30-40) sm-dan oshmaydi. Agar bu qalinlik mexanik va elektrik mustaxkamlik bo‘yicha etarli bo‘lmasa unda konstruksiyalar majmuasi qo‘llaniladi.

E t (kV/sm

80


70


60


50


40 N (mm)
10 20
Rasm - 1

Hozirgi vaqtda ko‘pincha elektr sistemada qo‘llanilayotgan shterli va likobsimon izolyatorlar shishadan yasalmoqda. CHunki shisha o‘zining elektrik va mexanik xarakteristikalari bo‘yicha elektrotexnik chinnidan qo-lishmaydi. Lekin shishaning elektrik va mexanik mustaxkamligi asosan uning kimeviy tarkibiga bog‘liq.

Tashqi muhitga o‘rnatiladigan izolyatorlar kam ishqorli shishadan ta-yyorlanib uning elektrik xarakteristikalarini yaxshilash maqsadida kuydiriladi. CHunki bu izolyatorlar elektrodinamik kuchga chidamli bo‘lishi kerak. SHishani yuqori tempraturaga(650⁰S-ishqorli uchun, 780⁰ S-kam ishqor-li uchun) qizdirilib keyin sovuq havo bilan fuflanadi.
Tayanch va o‘tuvchi izolyatorlar bakalizlangan qog‘ozdan tayyorlanadi. YUqo-ri tempraturada qog‘oz bakalit laki bilan to‘yintiriladi va qatlam-qatlam qilinib trubkasimon qilib o‘raladi. O‘ralgandan keyin qog‘ozga maxsus pechlarda termik ishlov berilishi natijada bakalit erimaydigan va yumshamaydigan holatga o‘tadi. Izolyatorlarning ustki yuzasi laklanadi.
Past kuchlanishli (1000 V -gacha) liniyalarda utkazgichlarni tayanchlardan izolyasiyalash uchun eng oddiy bo‘lgan -TF rusmli izolyatorlar qo‘llaniladi. Kuchlanishi 35 kV bo‘lgan XEUY elektrik mustaxkamlikni ta’minlash uchun shterli izolyatorlar qo‘llaniladi. YUqori nominal kuchlanishlarda shterli izolyatorlarni qo‘llab bo‘lmaydi.
Elektr sistemalarda 35 kV va undan yuqori kuchlanishlarda tarelkasimon izolyatorlar qo‘llaniladi. SHterli izolyatorlardan farqli ularoq osuluvchan izolyatorlarga eguvchan kuch ta’sir etmaydi. SHarnirli ulanishlar natijasida xar qanday kuchlanishlarga muljallangan izolyatorlar shodasini yasash mumkin.
Kuchlanishi 6-10 kV bo‘lgan havo elekt uzatish yo‘llarida SHS rusmli izolyatorlar qo‘llaniladi. Bu izolyatorlarni tayanchga urnatish uchun suruk shimdirilgan ip(pakli) qo‘llaniladi. O‘tkazgichni (simni) tortishda ilgak buralib ketmasligi uchun ilgakning o‘qi va o‘tkazgich o‘qi bir tekislikda yotadigan qilib yasaladi. Izolyatorning elektrik teshilishga bo‘lgan mustah-kamligi uning QRK-ga nisbatan 30-40% -ga yuqoriroq. YOmg‘irda izolyatorning ustki qismi butunlay xo‘llanishi va uning pastki qismi quruq qolishi natijasida hamma kuchlanish tashqi qovurg‘a oxiri bilan shter orasiga qo‘yilgan bo‘ladi. Natijada uning diametrini kattalashtirishimizdan qa’-tiy nazar (D/N=1,53) uning hul razryadlanish kuchlanishi quruq razryadlanish kuchlanishidan taxminan ikki barobar kichik bo‘ladi.
VEI(Vsesoyuznыy energeticheskiy institut) va GIS (Gosudarstvennыy institut steklo)-da ishlab chiqarilgan izolyatorlarning elektrik va mexenik xarakteristikasi bir muncha yaxshi.
Boshqa rusmli (SHD) izolyatorlarning qovurg‘asi yon tomonda joylashganligi tufayli uning to‘la hullanishiga yo‘l qo‘ymaydi. Bu rusmdagi izolyatorlarda etarlicha elektrik va mexanik mustaxkamlik olish uchun chinning ikki qismi o‘zaro sement bilan elimlanadi. SHD va SHS rusmli izolyatorlarning elektrik xarakteristikalari hamda ularning ulchamlari 1-nchi jadvalda keltirilgan.
Bizda ekspluatatsiya qilinayotgan osiluvchan izolyatorlarning keng tar-qalgani tarelkasimon xisoblanadi. Ularning asosini chini yoki shisha tashkil etadi. Likobsimon izolyatorlarning o‘rta qismi tepaga salgina egilgan bo‘lib uni izolyatorning boshi deyiladi va unda chuyandan quyilgan qalpoq maxkamlanadi. Bosh qismidagi kovakga pulat sterjen kiritiladi. Armatura bilan dielektrik uzaro Portland 400-500 rusmli sement bilan biriktiriladi. Izolyatorlarni shodaga sterjenning qalinlashtirilgan qismni ikkinchi izolyatorning qalpog‘iga kiritish bilan amalga oshiriladi. Bu holda asosiy mexanik yukni izolyatorning bosh qismi oladi. SHuning uchun xozirgi vaqtda qo‘llanilayotgan izolyatorlar o‘zaro bir-biridan bosh qismining shakli bilan farqlanadi. Bizda eng ko‘p tarqalgan izolyator bosh qismi konus shaklida bo‘lgan izolyatorlar xisoblanadi. Agar bu xolda konuslanish burchagi to‘g‘ri tanlangan bo‘lmasa ya’ni konuslanish burchagi 10-13 gradusdan kichik bo‘lsa u izolyatorga qo‘shimcha yuklama xosil qiladi.
Jadval - 1.

Izolyatorlar turi	Ulchamlar		Egishga Kafolat-langan mex.,mus. KG	Razryadlanish kuchlanishi
	N mm	D mm		50 gs-da kV		Impulsda 1,5/40 mksek kV
				KRK	XRK	2mks	50%- oe
SHS - 6	94	126	1400	50	28	109	83
SHS-6 (sh)	91	126	1800	50	28	-	-
SHD - 6	108	100	1300	52	30	108	75
SHS -10	110	147	1400	60	34	130	101
SHS-10 (sh)	110	150	1800	60	36	-	-
SHD - 10	125	112	1900	62,5	38	117	90
SHD - 20	190	185	3500	68	64	170	132
SHD - 35	270	250	6600	129	95	270	179

Likobning yuqori qismining gorizontal chiziqga nisbatan qiyalanishi 5-10 gradus qilib yasalishi yomg‘ir suvlarining oqib tushishini ta’minlaydi.

Kam ishqorli shisha va chinni likobsimon izolyatorlarning ulchamlari hamda, ularning elektrik xarakteristikalari 2-nchi jadvalda keltirilgan.
CHinni stejenning diametri uning bir xil qalinlikdagi chuzilishga bo‘lgan maxkamligi 130-140 kG/sm deb olinib u muljalangan mexanik mustaxkamlikga qarab tanlanadi.
Sterjen kurinishdagi izolyatorlarni qo‘llash likobsimon izolyator-larga nisbatan metalning ekonomiya qilinishiga va izolyatorlar shodasining engil bo‘lishiga olib keladi. Misol uchun 110 kV kuchlanishga muljalangan PS-4,5 izolyatordan tashkil etilgan shodaning og‘irligi 48 kg bo‘lsa, shu kuchlanishdagi va u bilan bir xil mexanik mustaxkamlikdagi sterjen turidagi izolyatorning og‘irligi 23 kg-ga teng. P-4,5 rusmli izolyator armaturasining og‘irligi 15 kg bo‘lsa sterjenniki esa 3,5 kg teng.
Jadval - 2.

Izolya tor turi	Ulcham lari N D mm mm		Og‘ir-ligi kG	Saot-lik tek-sh yuki T	Kaf-n el.mex mus-k T	Teshi-lishga mus-k kV	Razryad-sh kuchla-shi f = 50 gs QRK XRK
P-4,5	70	270	6,4	4,5	7,0	110	75	40
PS-4,5	120	255	4,0	4,5	9,0	135	75	40
P-8,5	204	320	12,3	8,5	11,0	125	-	-
PS-8,5	160	270	5,5	8,5	15,0	135	-	-
P-11	215	350	14,2	11,0	14,5	125	-	-
PS-11	170	270	6,9	11,0	18,0	135	-	-
PS-16	190	320	9,0	16,0	25,0	150	-	-
PS-4,5*	130	255	3,9	4,5	7,0	87	62	40

* Ishqorli toblangan shishadan yasalgan izolyator.
Bu izolyatorlarning eng muxim kamchiligi elektr yoyi yoki mexanik zarba ta’sirida butunlay emirilishga uchrashidir. Sterjen izolyatorlarning asosiy mexanik va elektrik xarakteristikalari 3-nchi jadvalda keltirilgan.
Jadval - 3.

Izolyatorlar turi	Ulchamlari (mm)			Kafolat-n mexanik mustakam- lik T	Razryadlanish kuchlanishi  = 50 (kV)
	N	D	d		QRK	HRK
ST - 110	1270	75	150	6	420	300
YAponiya:
SA - 45022	525	60	120	7	150	120
SA - 45024	1270	75	150	11	400	340
SA - 45025	1305	85	160	13	400	340
6A - 15429	1050	125	215	30	310	245

bu erda D - sterjen diametri: d - izolyator yubkasining diametri