Достоинства и недостатки различных типов изоляторов для ЛЭП

Достоинства и недостатки различных типов изоляторов для ЛЭП

В современной энергетике для передачи электроэнергии от мест её производства к потребителям используются воздушные линии электропередачи (ЛЭП) напряжением до 750 кВ и выше. Крайне важна надежность работы линий электропередачи и всего комплекса оборудования: трансформаторов, генераторов, коммутационной аппаратуры, компенсирующих устройств и т.д. Решению этой задачи во многом способствуют качественная работа изоляции электрических систем и оборудования, в том числе разумный подход к выбору разновидности изоляторов, предназначенных для эксплуатации на проектируемой линии.

В зависимости от того, из чего сделан диэлектрик, изоляторы разделяются на фарфоровые, стеклянные и полимерные.

Наиболее часто на данный момент применяются фарфоровые и стеклянные изоляторы, причем последние (из закаленного стекла) используются чаще. Ведь они обладают множеством преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован и механизирован; благодаря прозрачности стекла можно с легкостью отыскать при внешнем осмотре небольшие повреждения и различные внутренние дефекты; используя этот вид изоляторов, можно не проводить в процессе эксплуатации периодических профилактических испытаний гирлянд под напряжением, ведь когда закаленное стекло повреждается, происходит разрушение изолирующей тарелки, легко выявляемое при инспекции ЛЭП эксплуатационным персоналом.

Наиболее прочны в механическом плане полимерные (стеклопластиковые) изоляторы, из-за чего использовать их, особенно при ультравысоких напряжениях, часто встречающихся в электроэнергетике, довольно перспективно. Также из достоинств полимерных изоляторов можно упомянуть стойкость к загрязнениям в атмосфере, неспособность намокать, легкость установки, повышенную устойчивость к перенапряжениям и действиям вандалов. Помимо этого, полимерные изоляторы весьма мало весят — они более чем на 90% легче стеклянных или фарфоровых.

Но у полимерных изоляторов есть не только достоинства, но и недостатки – их производство еще не дошло до достаточной стандартизации, к тому же не имеет общепринятой единой системы производства. Отсутствует материал, полностью отвечавший бы всем стандартам, а также у данного изолятора нет опыта долговременной эксплуатации.

В различных публикациях и на веб-ресурсах обсуждаются преимущества и способы борьбы с недостатками, присущими полимерным изоляторам. Судя по проводимому анализу и выводам из него, иностранные специалисты серьезнее рассматривают массовое применение полимерных изоляторов, чаще собирают информацию о ситуациях поломок и повреждений изоляторов такого вида. На ее основе они анализируют, систематизируют и классифицируют причины повреждений и дефектов, возникающих в ходе использования полимерных изоляторов.

Многие специалисты, работающие с электрооборудованием, чаще всего обсуждают долговечность полимерного изолятора. Сейчас за границей для исследования характеристик долговечности его эксплуатации исследуют искусственное старение стеклопластика. Нельзя не упомянуть, что результаты разительно отличаются от наблюдаемых на практике.

Проведенные эксперименты показали, что долговечность сильно зависит от степени чистоты на поверхности изоляторов, и поэтому для продления срока эксплуатации все-таки нужно очищать ее от образующихся загрязнений. Очищают изоляторы по-разному – обмывают цельнолитые и модульные полимерные изоляторы под высоким давлением, для многих конструкций время от времени используют сухую чистку, в качестве материала которой можно использовать обычную дробленую кукурузу. Если поверхность защитной оболочки изолятора слишком загрязнена, то можно очистить ее ветошью или влажной мягкой щеткой. Насчет высокой грязеустойчивости полимерных изоляторов многие из специалистов спорят, хотя на самом деле в местах с чистой атмосферой поверхность эксплуатируемого полимерного изолятора, подвешенного в гирлянде ВЛ, все равно подвержена загрязнениям.

Также повышенный интерес вызывает так называемый «хрупкий излом» стержня изолятора. Это Говоря по-другому, хрупкое разрушение происходит в результате обмена ионами стеклянной решетки с ионами кислот, в сочетании с действием и механической нагрузки. Различные количества активных веществ присутствуют в воздухе и начинают реагировать при обычном атмосферном воздействии. К примеру, из-за прохождения электрических разрядов во влажном воздухе, так называемые токи утечки, образуется азотная кислота, которая вступает в реакцию с ионами стеклянной решетки полимерного изолятора. Как отмечают многие исследователи, занимающиеся изучением свойств достоинств и недостатков полимерных изоляторов, химическому разрушению более подвержены районы, у которых наблюдается повышенное содержание в атмосфере промышленных и химических выбросов, а также прилегающие районы с постоянно обдуваемыми их ветрами, в составе которых присутствует повышенное содержание множества видов солей.

Одно из положительных качеств полимерных изоляторов — надежность и удобство транспортировки. Но и тут не обошлось без нюансов. Например, из-за долгого пребывания ребер в деформированном состоянии может нарушиться их геометрическая конфигурация; агрессивные и загрязняющие вещества, нетипичные для эксплуатационных загрязнений, попав на защитную оболочку изолятора, могут полностью или частично лишить его эксплуатационных качеств; механические воздействия на защитную оболочку могут разгерметизировать или повредить ее, сломать стержень и таким образом вывести изолятор из строя. Поэтому его лучше перевозить в особой таре, например, сплошных или решетчатых ящиках, морских или железнодорожных контейнерах или специально спроектированная тара, не пропускающая агрессивные вещества (такие, как кислоты, щелочи, растворители, морская вода и т. д.), а также предотвращающая загрязнение и повреждение составных частей, упаковки и транспортной тары производителя. Иностранные специалисты предложили идею перевозки одного изолятора в контейнере из трубы ПВХ материала, но, к сожалению, этот способ достаточно неудобен.

Можно транспортировать изоляторы в открытых кузовах автомобилей и других транспортных средств, в т.ч. без упаковки и транспортной тары изготовителя при условии наличия защиты от загрязнения (например, брезента и т.п.). Если неттранспортной тары, то изоляторы лучше хранить вертикально. Но всегда при транспортировке и хранении нужно стараться максимально исключить возможность деформирования и повреждения составных частей изоляторов. Это можно сделать, скажем, раскрепив их все за оконцеватели деревянными брусками, планками, и т.п., не дающими им перемещаться и сталкиваться друг с другом.

Иностранные специалисты советуют проводить тестирование перед вводом в эксплуатацию напряжением в 1,5 раза больше эксплуатационного. Эта идея возникла в результате случаев перекрытия вновь установленных и введенных в эксплуатацию полимерных изоляторов. Нужно сказать, что заграничные исследователи ведут статистику в виде таблиц, где описаны причины применения полимерных изоляторов. Из этого ясно, что причины для внедрения таких изоляторов в широкое применение попросту нет. Помимо этого, согласно некоторым источникам, большая часть зарубежных государств, кроме стран Европы, по достоинству оценила хорошие антивандальные свойства, удобства перевозки и плюсы эксплуатации в экологически неблагоприятных местах, но при этом экономические причины не преобладают.

К сожалению, все это мало затрагивается в российских исследованиях. Причина этого кроется в уровне производства полимерных изоляторов, ведь изготовитель, рассуждая логически, рискует лишиться рынка сбыта и поэтому замалчивает недостатки, пытаясь предотвратить чрезмерный интерес потребителей к проблемным вопросам.

После большого количества рекламы, расхваливающей преимущества полимерных изоляторов, потребители стали ошибочно считать полимерный изолятор универсальным и почти неограниченным в сфере применения. Люди думают, что керамические изоляторы, использующиеся уже десятки лет, устарели и не отвечают современным стандартам. Следует отметить, что подобная ситуация способна вызвать большие неприятности с вытекающим отсюда последствиями.

Нужно сказать и о сравнении параметров стеклянных и полимерных изоляторов. Обычно полагают, что главные минусы стеклянных изоляторов — ненадежная транспортировка и низкая устойчивость к механическим повреждениям, в том числе вандализму. Сделать их прочнее почти нереально, однако антивандальную устойчивость и проблемы перевозки еще можно обсуждать.

Проблема антивандализма состоит в уязвимости стеклянных изоляторов для расстрелов, точнее преднамеренной стрельбе по ним из оружия, например, охотничьего ружья. Но, как утверждают люди, обслуживающие такие изоляторы, данная проблема сильно преувеличена. Гирлянда, не имеющая изоляторов, или с большим числом изоляторов, упавших на землю, встречается нечасто. Чаще всего в гирлянде нет одного, реже двух стеклянных изоляторов, находящихся рядом. Ведь на расстоянии 30-40 метров охотничья дробь рассеивается примерно на метр. Но если попасть точнее, вполне реально повредить три или более изолятора. Основываясь на полученном опыте, можно утверждать, что дробь или пуля, попадающая в ребро юбки полимерного изолятора, либо застрянет, либо пройдет насквозь. А, если попасть дробью в стержень, произойдет его разгерметизация, а вдобавок к этому еще и повредится оболочка. Но согласно результатам испытаний изолятора типа ФСК-70-6-27,5-А4, при отсутствии влаги он может выдержать испытательное напряжение 140 кВ, а при ее наличии перекроется при напряжении порядка 100-105 кВ. Таким образом можно сделать вывод, что происходит снижение характеристики на 25—28%.

При этом осматривать пострадавшие от «расстрелов» полимерные изоляторы нужно с помощью особых оптических приборов, дающих возможность рассмотреть с земли и выявить повреждения, что весьма затруднительно. Поэтому антивандальные свойства были действительно заметны, надо устанавливать их на небольшом расстоянии от поверхности земли.

Изучая ситуации повреждения линейных стеклянных изоляторов, участившиеся в последнее время, нужно учесть, что такие изоляторы используются уже более 30 лет, а посему нуждаются в замене. Но есть и другие причины. Одна из них произошла в 90-е годы ХХ в. во время распада Советского Союза. Энергетическая отрасль тогда вовсю коммерциализировалась. В то время, как внимание публики было приковано к политическим проблемам, ослабился контроль, в результате чего возникло множество компаний-спекулянтов, торговавших «подержанными» изоляторами, выдавая их за новые. Такие изоляторы «проваливали» положенных тесты перед началом использования и в продаже появлялся неликвидный, ненадежный и поддельный товар. Разумеется, он попадал в эксплуатацию на ВЛ. Но даже принимая во внимание эти факты, согласно сравнительной характеристике количества отказов в год между стеклянными и полимерными изоляторами цифры не сильно отличаются.

Подводя итог, нельзя не упомянуть, что из общего количества эксплуатируемых полимерных изоляторов приходится лишь только 1% установленных изоляторов на ВЛ, и при этом больше 90% — это изоляторы классов напряжений не выше 35 и 110 кВ. Стеклянные изоляторы применяются в несколько раз чаще, чем полимерные. А значит, и количество отказов у них тоже выше. Поэтому и возникает впечатление об их повышенной ненадежности.

Рубрики1

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*