Bilindiği üzere, havai elektrik hatları taşıyıcı direklerden düzgün bir şekilde yalıtılmazsa, akım direk üzerinden toprağa doğru akacak ve bu da tehlikeli bir durum arz edecektir. Tabii ki, bu durumda elektrik iletim hattı enerji aktarımına devam edemeyecektir. Bu nedenle, havai elektrik hatları her zaman direğe monte edilmiş izolatörler üzerinde taşınır.
Havai hat izolatörlerinin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:
İletken yüküne, rüzgar yüküne vb. dayanabilmek için yüksek mekanik dayanım.
Kaçak akımları en aza indirmek için yüksek elektrik direnci.
Yalıtım malzemesinin yüksek bağıl dielektrik sabitine sahip olması.
Yüksek delinme dayanımı/ark gerilimi oranı
Havai hat izolatörlerinde en yaygın kullanılan malzeme porselendir. Ancak bazen cam, steatit ve diğer bazı özel kompozit malzemeler de kullanılabilir.
Havai Elektrik Hatlarında Kullanılan İzolatör Türleri
Elektrik hatlarının başarılı bir şekilde çalışması için izolatörlerin doğru seçimi çok önemlidir. Havai hat izolatörlerinin çeşitli türleri vardır . En yaygın kullanılan türler şunlardır:
Pin tipi izolatörler
Askı tipi izolatörler
Gergi izolatörleri
Kelepçe izolatörleri
Pin Tipi İzolatörler
Pin tipi izolatörler veya pin izolatörleri , 33 kV'a kadar olan elektrik dağıtım sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır . Elektrik hatlarını taşımak için direklerin traverslerine sabitlenirler. Pin izolatörün üstünde iletkeni yerleştirmek için bir oluk bulunur. İletken tel bu oluktan geçirilir ve iletken tel ile aynı tel ile bağlanarak sabitlenir.
Pin izolatörleri genellikle porselenden yapılır, ancak bazı durumlarda cam veya plastik de kullanılabilir. Pin izolatörleri neredeyse her zaman açık havada kullanıldığından, yağmur hali için uygun yalıtım da önemli bir husustur. Islak bir pin izolatörü, akımın direğe doğru akması için bir yol sağlayabilir. Bu sorunu aşmak için, pin izolatörleri yağmur koruyucu veya eteklerle tasarlanmıştır. 33 kV'nin üzerindeki çalışma gerilimlerinde, pin izolatörleri çok hantal ve ekonomik olmaktan çıkar.
Yalıtım Arızası
İzolatör, hem mekanik hem de elektriksel zorlanmalara dayanacak şekilde uygun şekilde tasarlanmalıdır. İzolatör üzerindeki elektriksel gerilme, hat gerilimine bağlıdır; bu nedenle, hat gerilimine uygun izolatörler kullanılmalıdır. Aşırı elektriksel zorlanma ark atlaması veya delinme yoluyla izolatörün bozulmasına neden olabilir .
Ark atlama : İzolatör ark atlamasında, hat iletkeni ile izolatör pini (traverse bağlı olan) arasında bir ark oluşarak elektriksel deşarj meydana gelir. Deşarj, izolatörü çevreleyen havada en kısa mesafeyi izleyerek atlar. Ark atlama durumunda, izolatör aşırı ısı nedeniyle tahrip olmadığı sürece, tasarlanmış kapasitesine göre çalışmaya devam eder.
Delinme : Yalıtkanın delinmesi durumunda, iletkenden yalıtkanın gövdesinden geçen pine doğru elektriksel deşarj meydana gelir. Delinme kaynaklı arızayı önlemek için yeterli kalınlıkta porselen (veya yalıtkan malzeme) sağlanmalıdır. Böyle bir arıza meydana geldiğinde, yalıtkan kalıcı olarak hasar görür.
İzolatörün güvenlik faktörü : Delinme dayanımının atlama gerilimine oranı güvenlik faktörü olarak adlandırılır. İzolatörün delinmeden önce atlamanın gerçekleşmesi için yüksek bir güvenlik faktörü değerine sahip olması istenir. Pim tipi izolatörler için güvenlik faktörünün değeri yaklaşık 10'dur.
Askı izolatörleri
Yukarıda da belirtildiği gibi, pin izolatörleri 33 kV'nin üzerindeki gerilimlerde çok hantal bir hale gelir ve ekonomik olmaktan çıkar. Bu nedenle, 33 kV'den yüksek gerilimler için askı izolatörleri kullanılır. Bir askı izolatörü, birbirine metal bağlantılarla bir dizi halinde bağlanmış bir dizi porselen diskten oluşur. Hat iletkeni, direkteki traverse sabitlenmiş olan askı dizisinin alt ucuna asılır. Bir askı izolatör dizisindeki her disk, örneğin 11 kV gibi düşük bir gerilim için tasarlanmıştır. Bir dizideki disk sayısı, çalışma gerilimine bağlıdır. Askı izolatörleri daha çok yüksek gerilim iletim hatlarında tercih edilir .
Askı izolatörlerinin avantajları
Disklerin her biri düşük gerilim, örneğin 11 kV için tasarlanmıştır. Bu nedenle, çalışma voltajına bağlı olarak, belirli bir voltaj için uygun bir izolatör dizisi oluşturmak üzere istenilen sayıda disk seri olarak bağlanabilir.
İzolatör dizisindeki disklerden herhangi biri hasar görürse, kolayca değiştirilebilir. Tüm dizinin değiştirilmesi gerekmez.
Hat üzerindeki talebin artması durumunda, hat gerilimi artırılabilir ve yükseltilen gerilim için gerekli olan ek izolasyon, izolatör dizilerine istenilen sayıda disk eklenerek kolayca sağlanabilir.
Hat iletkenleri askı telleriyle asılı olduğundan, direklerin topraklanmış traverslerinin altından geçerler. Bu düzenleme, yıldırıma karşı kısmi koruma sağlar.
Askı düzeni, hatta daha fazla esneklik sağlar. Askı izolatörlerinin, mekanik gerilimlerin minimum olduğu pozisyona geçebilmeleri için salınmalarına izin verilir.
Gergi izolatörleri
İletim hattının son noktasında, köşesinde veya keskin köşe dönüşlerinde, iletim hattı büyük bir çekme yüküne maruz kalır. Bu büyük gerilimi karşılamak için, son noktalarda veya keskin köşelerde gerinim izolatörleri kullanılır. Yüksek gerilim iletim hatları için gerinim izolatörü, askı izolatörlerinin bir araya getirilmesinden oluşur. Bu durumda, askı dizisi yatay olarak düzenlenir ve izolatör diskleri dikey düzlemde bulunur. Daha büyük gerilimleri karşılamak için iki veya daha fazla askı dizisi paralel olarak birleştirilebilir. Düşük gerilim hatları (11 kV'den az) için gerinim izolatörü olarak kelepçe izolatörleri kullanılır.
Kelepçe izolatörleri
Kelepçe izolatörleri, düşük gerilim dağıtım hatlarında gerilim izolatörü olarak kullanılır. Kelepçe izolatörü dikey veya yatay olarak kullanılabilir ve bir cıvata ile doğrudan direğe veya travers koluna sabitlenebilir. Bununla birlikte, dağıtım amacıyla yer altı kablolarının kullanımının artmasıyla bu tür izolatörlerin kullanımı azalmaktadır.
Bazı ek yalıtım malzemesi türleri şunlardır: direk tipi yalıtım malzemeleri, cam yalıtım malzemeleri, polimer yalıtım malzemeleri, uzun çubuklu yalıtım malzemeleri, destek tipi yalıtım malzemeleri vb
