Тульский арматурно-изоляторный завод, ООО

Изоляторы Линейная арматура Тульский арматурно-изоляторный завод один из первых производителей имеет положительный многолетный опыт эксплуатации полимерных изоляторов применяемых на различных силовых установках. atom@tula.net Полимерные изоляторы. Опыт и перспективы. 1. Введение В последние годы производство и применение полимерных изоляторов в электроустановках высокого напряжения во многих странах неуклонно расширяется. В связи с этим возникает необходимость, ознакомления наиболее широкого круга специалистов занимающихся эксплуатацией, ремонтом, строительством и проектированием высоковольтных линий электропередачи и открытых распределительных устройств с кругом вопросов, касающихся опыта эксплуатации , основных характеристик , особенностей конструктивного исполнения , развития производства и рынков сбыта высоковольтных полимерных изоляторов. Рассматриваемый круг вопросов характеризуется , наряду с несомненными достижениями , значительным числом серьезных нерешенных проблем и дискуссионных вопросов. Поэтому изготовители изоляторов очень скупо информируют заинтересованных специалистов о своих достижениях и недостатках, сохраняя в секрете не только детали технологии конструкции изоляторов, но и опыт эксплуатации полимерных изоляторов. В настоящем обзоре кратко рассмотрены основные конструкции, типы, технологии, материалы применяемые в полимерных изоляторах. Представленная информация должна способствовать лучшему внедрению полимерных изоляторов в электросетевых хозяйствах, правильному применению, созданию новых проектов ВЛ повышенной пропускной способности, внедрению экономичных технологий ремонтных работ на линиях электропередачи под напряжением, созданию надежных изоляторов для ВЛ и контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта и т.д. 2. Основные определения и термины Все высоковольтные изоляторы, в которых применяются полимерные материалы можно классифицировать следующим образом: Изоляторы с применением полимерных материалов Некерамические изоляторы (НКИ) Изоляторы из традиционных материалов (фарфор, стекло) Композитные изоляторы. Применено несколько полимерных материалов. Изоляторы, покрытые тонкой полимерной оболочкой. Изоляторы с нанесенными дополнитель-ными ребрами или удлинителями пути утечки Цельные изоляторы. Один полимерный материал. Наиболее широкое распространение в мире и в России нашли композитные изоляторы ( линейные , подстанционные ). Стандарт МЭК 1109 ( 1992 ) распространяется только на линейные ( подвесные и натяжные изоляторы , междуфазные распорки ВЛ ) композитные изоляторы. Стандарт МЭК 1109 был разработан первым, и на его основе создавалась основная масса полимерных композитных изоляторов последнего времени. Поэтому далее приводятся определения , взятые в непосредственно из стандарта МЭК 1109. Композитные изоляторы могут состоять либо из отдельных элементов ( юбок ) , смонтированных на стержне с промежуточным слоем или без него , или из оболочки , отлитой цельно ( или из нескольких элементов ) непосредственно на стержне . Стержень композитного изолятора представляет из себя его внутренний изолирующий элемент , предназначенный для обеспечения заданных механических характеристик изолятора. Стержень обычно изготовляется из смолы , армированной стекловолокнами , размещенными в матрице смолы таким образом , чтобы обеспечивалась максимальная разрывная прочность изолятора. Однако некоторые фирмы вместо стеклопластика применяют и другие изоляционные материалы с большой прочностью на разрыв. Оболочка, являющаяся изолирующим элементом, обеспечивает необходимую длину пути утечки и защищает стержень от атмосферных воздействий. Промежуточный слой (подслой) изготавливается из изолирующего материала, необходим для улучшения адгезии материала оболочки и материала стержня, изоляции поверхности раздела разных полимерных материалов. Юбка является выступающим элементом оболочки, предназначенным для увеличения длины пути утечки, может быть гладкой или ребристой. Поверхности раздела (границы) между различными материалами. В большинстве композитных изоляторов присутствуют следующие поверхности раздела: стекловолокно - пропиточная смола ; частицы наполнителя - полимер ; юбка - юбка ; промежуточный слой - юбка ; оболочка - стержень и металлическая арматура. Металлическая арматура (оконцеватели) предназначена для соединения композитного изолятора с проводом, несущей конструкцией (например, опора ВЛ ), элементом электрооборудования (например , шинной опоры ) или с другим изолятором. Трекингом называется невосстановимое разрушение вследствие формирования проводящих дорожек, начинающихся и развивающихся на поверхности изолирующего материала (оболочка, стержень). Эти дорожки являются проводящими даже при сухих условиях. Трекинг может происходить на поверхностях, контактирующих с воздухом, а также на поверхностях раздела между различными изоляционными материалами. Эрозией называется невосстановимое и непроводящее разрушение поверхности изолятора, происходящее в результате утраты материала. Эрозия может быть равномерной, локализованной или древоподобной. Известкованием( мелованием ) называется появление частиц наполнителя из материала оболочки и образование шероховатой или порошкообразной поверхности. При этом поверхность оболочки изолятора может резко менять свой цвет, например, на белый у кремнийорганических изоляторов. Трещинообразование представляет собой поверхностные микро - разрушения глубиной 0,01 - 0,1 мм. Трещиной называется любое разрушение поверхности глубиной более 0,1 мм. Гидролизом называются явления , обусловленные проникновением воды или её паров в изоляционные материалы композитного изолятора, что может привести к электрическому и/или механическому разрушению ( коррозия - гидролиз при проникновении химически агрессивных веществ ). Изменение цвета защитной оболочки под воздействием напряжения и факторов окружающей среды свидетельствует о начальной стадии старения изоляторов. В МЭК 1109 указано , что неглубокие бороздки на поверхности , обычно древовидные , могут образовываться на композитных изоляторах ( как и на обычных изоляторах ) , после частичных перекрытий. Эти следы не являются повреждениями и не вызывают каких-либо последствий до тех пор, пока они не становятся электропроводящими. Когда они начинают проводить ток, их рассматривают как трекинг. В России и за рубежом наиболее часто применяются следующие материалы защитной оболочки полимерных изоляторов ( в скобках приведены принятые в литературе обозначения ) : - кремнийорганическая резина , силиконовые эластомеры ( силиконы) различной модификации ( SIR ); - этилен-пропилен-диен-мономер ( ЕРDМ ) ; - этиленпропиленовый эластомер ( EPR ) ; - этилен виниловый ацетат ( EVA ) ; - циклоалифатические эпоксидные смолы, эпоксидные компаунды; - политетрафторэтилен , тефлон ( PTFE ) , изофлон , модифицированные фторопласты ; - полиуретаны; -модифицированный полиолефин, полиолефиновые композиции. В дальнейшем изложении наименования материала оболочек могут даваться в латинской аббревиатуре. Так как в России наибольшее распространение получили композитные изоляторы, им будет уделяться наибольшее внимание. Если нет особых оговорок, вся остальная информация касается именно полимерных композитных изоляторов. Хотя указанные принципиальные отличия в исполнениях полимерных изоляторов и в применяемых в них материалах дают существенную информацию об их конструкции , используемые модификации материалов и деталей конструкции композитных изоляторов , применяемые различными изготовителями , могут быть очень разными. 3. Основные российские и зарубежные производители полимерных изоляторов Основными производителями линейных (подвесных и опорных) композитных изоляторов в настоящее время являются следующие фирмы : - в России ОАО «Энергия XXI» ЗАО «Завод полимерных изоляторов» ОАО «Завод слоистых пластиков» ЗАО «Полимеризолятор» ОАО «ПромАрматура» ЗАО «Арматурно-изоляторный завод» - на Украине НИИ ВН. Экспериментальное производство. АО «АИЗ-Энергия» - в США Ohio Brass * ( силикон и ЕРDМ , опорные и подвесные 15 - 765 кВ ); Sediver * ( подвесные 15 - 765 кВ , опорные 15 - 500 кВ ) ; Lapp Insulator Company * ( силикон и ЕРDМ , подвесные 15 - 765кВ, опорные 15 - 500 кВ ) ; Raychem * ( модификация полиолефина , подвесные 15 - 138 кВ , опорные 15 - 35 кВ ) ; Lockе Insulators * ( до 500 кВ ) ; C - K Composites *; Reliable Power Products * (подвесные 69-765 кВ , опорные 15-345 кВ); W.H. Salisbury * ( подвесные 15 - 161 кВ , опорные 15 - 69 кВ ). - в Канаде K - Line Insulators * ( силикон и ЕРDМ , подвесные до 230 кВ , опорные до 35 кВ ) ; Electric Power Accessories (Sediver) *. - во Франции Sediver * (ЕРDМ, подвесные 15 - 735 кВ, опорные 15 - 345 кВ); LERС S.A. (до 25 кВ). - в Италии Rebosio Industria Elettrotechnica * (PTFE , HTV силикон , 24-380 кВ); Pirelli Servocavi * (подвесные и опорные 3 - 150 кВ). - в Германии Hoechst Ceram Tech *; Siemens A G. - в Швейцарии Sefag * (до 500 кВ ). - в Венгрии Furukawa Electric Composite * (силикон, подвесные 10 - 750 кВ, опорные 110 - 420 кВ). - в Норвегии EgoTech * ( подвесные 24 - 145 кВ , опорные 24 - 36 кВ ) ; Ensto Energi * . - в Бразилии Electrovidro ( Sediver ) * ( до 500 кВ ). - в Австрии Kuvag Kunstoffverbeitungs * (циклоалифатическая эпоксидная смола (до 70 кВ). - в Финляндии Oy Sekko Ab (только линейные опорные изоляторы 11 - 36 кВ). Фирмы , отмеченные выше звездочкой , выпускают наряду с подвесными также линейные опорные изоляторы ( композитные или эпоксидные ). Об изготовлении подстанционных опорных композитных или эпоксидных изоляторов и покрышек сообщают фирмы С-К Composites , EgoTech , Electrovidro , Hoechst Ceram Tech , K - Line Insulators , Lapp Insulator Company , Ohio Brass , Raychem , Rebosio Industria Elettrotechnica , Reliable Power Products , W.H. Salisbury , Sediver (Франция, США) , Mekufa ( Голландия ) , Siemens AG ( Германия ). Об изготовлении композитных или эпоксидных проходных изоляторов ( вводов ) сообщают фирмы С- К Composites, Hoechst Ceram Tech , Kuvag Kunstoffverbeitungs , Lapp Insulator Company , Mekufa , Raychem , Sediver ( Франция , США ) , GEC Henley ( Великобритания ) , Isola Werke , Georg Iordan и MWB High Voltage Systems ( Германия ) , Reuel ( США ). Об изготовлении ограничителей перенапряжения в полимерной ( композитной ) оболочке сообщают фирмы Феникс, ЗЭТО, С-К Composites , Furukawa Electric Composite Insulator , GEC Henley , Kuvag Kunstoffverbeitungs , Pirelli Servocavi , Raychem. Кроме того многие фирмы выпускают полимерные изоляторы для кабельных муфт , электрифицированных железных дорог и т.д. Кремнийорганические покрытия для их нанесения на фарфоровые и стеклянные изоляторы выпускают фирмы CSL Silicones (Канада) , Dow Corning и Polytech Services ( США ) , Wacker Silicones ( США и Германия ) , Giba - Geigy , Polymer Div. ( Швейцария ). 4. Основные конструктивные особенности полимерных изоляторов. В СССР начиная с 1979 года сначала в Научно-исследовательском институте высоких напряжений, а в последствии в КБ по высоковольтным изоляторам и линейной арматуре разработаны полимерные изолирующие конструкции различного назначения: - стержневые изоляторы и гирлянды классов нагрузки 70, 120, 160, 300 кН напряжением 35-1150 кВ для районов с чистой и загрязненной атмосферой; - изоляторы и гирлянды классов нагрузки 70 и 160 кН для проведения ремонтных работ без отключения ВЛ напряжением 35-1150 кВ; - междуфазовые изолирующие распорки для ВЛ напряжением 35-330 кВ; - изолирующие траверсы для ВЛ напряжением 10-220 кВ Линейные изоляторы до напряжения 500кВ включительно выполнены в виде одного элемента, на напряжение 750 кВ и 1150 кВ применяется гирлянда, состоящая из двух изоляторов на напряжение 330 кВ и 500кВ соответственно. Основными достоинствами композитных изоляторов являются резко сниженный вес, улучшенные в сравнении с изоляторами из керамики и стекла механические и электрические характеристики, стойкость к вандализму , удобство транспортировки и монтажа, возможность использования для компактизации электроустановок, хорошая работоспособность в условиях загрязнения. Несмотря на внешнюю простоту, композитные изоляторы представляют собой достаточно сложную составную конструкцию, подвергаемую комбинированным механическим и электрическим нагрузкам и воздействиям окружающей среды. Стержень ( сердечник ) изоляторов выполняет двойную роль, обеспечивая изоляцию и неся механическую нагрузку, причем он может работать как на растяжение и изгиб , так и на кручение и сжатие. У линейных подвесных и опорных композитных изоляторов центральный стержень состоит из аксиально-ориентированных (вдоль оси изолятора) стеклянных нитей, скрепленных вместе посредством эпоксидной смолы. Семьдесят пять процентов веса стержня составляют нити мало-щелочного стекла типа Е. Диаметр нитей лежит в пределах от 5 до 20 мкм. Смола может быть полиэфирной или эпоксидной. Хотя эпоксидная смола считается более надежной, но из-за более низкой цены чаще всего применяют полиэфирные смолы. Стеклопластиковые стержни различных диаметров и длины изготавливаются путем протяжки через обогреваемую формующую фильеру стеклоровинга, предварительно пропитанного эпоксидным компаундом. У подстанционных опорных изоляторов и вводов стержень состоит из намотанной стеклопластиковой трубы. Незащищенный стержень практически непригоден для длительного наружного применения из-за развития трекинга при воздействии загрязнения, влаги и рабочего напряжения. Для защиты стержня от внешних воздействий на него различными способами наносятся защитные оболочки из различных полимерных материалов, в подавляющем большинстве случаев снабженные ребрами для обеспечения максимальной электрической прочности. В настоящее время только три класса материалов широко используются в оболочках композитных изоляторов: - эпоксидные смолы ( компаунды ) ; - углеводородные эластомеры; (ЗАО «Полимеризолятор») -силиконовые эластомеры (ОАО «ПромАрматура», «Энергия XXI» и др.) Отдельные фирмы производят изоляторы и с другими материалами защитной оболочки , указанными в разделе 2. Ранние эпоксидные смолы , впервые примененные в высоковольтных изоляторах наружной установки за рубежом ( США ) в 1959 г. , изготавливались на основе бифенола А - типа с большим наполнением кварцем. Такие изоляторы были твердыми и ломкими, на них в эксплуатации наблюдался трекинг. Для увеличения эластичности в материал добавлялись различные виды пластификаторов, что приводило к гидролизу, из-за которого происходила деполимеризация смолы. Из-за подверженности, вследствие указанных факторов, электрических трекам и слабой устойчивости к ультрафиолетовому ( УФ ) излучению, бифеноловая А-типа эпоксидная смола впоследствии была повсеместно заменена на эпоксидную смолу циклоалифатического типа с использованием в качестве наполнителя гидрата алюминия. В настоящее время изоляторы из циклоалифатических смол различной модификации применяются за рубежом в распределительных сетях напряжением до 69 кВ ( вводы аппаратов, изоляторы шинопроводов, корпуса трансформаторов тока ). В обычных условиях их характеристики в целом вполне удовлетворительны, но они не пригодны для эксплуатации в условиях загрязнения. Этиленпропиленовые резины ( EPR ) в настоящее время широко используются для наружной изоляции, а именно две модификации этилен- пропиленового мономера ( ЕРМ , ЕРDМ ) и сополимер этилен- пропилена и силикона ( ЕSP ). Все три типа имеют высокую степень заполнения гидратом алюминия или другими наполнителями. Ранние типы EPR подвергались трекингу с образованием проводящих углеродных дорожек на поверхности и имели слабую устойчивость к УФ излучению. Треки развивались древовидно, пока весь изолятор не был ими зашунтирован, что приводило к перекрытиям. Современные EPR более устойчивы к треку и УФ лучам и характеризуются только небольшими изменениями поверхности в эксплуатации. Изоляторы с оболочками из EPR пригодны для электроустановок класса напряжением до 765 кВ. Их длительные характеристики для чистых районов вполне удовлетворительны. При работе в условиях загрязнения характеристики оболочек из EPR неоднозначны, но чаще всего они неудовлетворительны. Для оценки характеристик применяемых сравнительно недолгое время оболочек из ESP необходимо накопить опыт эксплуатации. Силиконовые эластомеры ( SE ) или кремнийорганические резины ( SIR ) для наружной изоляции применяются трех типов : - вулканизированные при комнатной температуре (RTV); - жидкая силиконовая резина (LSR); - вулканизированные при высокой температуре (HTV). Оба вулканизированных типа (RTV и HTV) имеют высокое заполнение гидратом алюминия и обожженным кремнеземом (окись кремния) и оба этих типа по большинству публикаций проявили себя как наиболее надежные полимерные материалы для наружной изоляции (отдельные отступления от этого мнения приводятся в дальнейшем изложении). Резина LSR ещё только начинает применяться , хотя и в во всё возрастающих объёмах. Первые SE были применены в 1965 г. в подвесных изоляторах (RTV с наполнением кварцем). Применение этих оболочек в целом было успешным , постепенно для изоляторов, предназначенных для работы в районах с загрязненной атмосферой, начали применять в качестве наполнителя гидрат алюминия, а с 1979 г. начали выпускать подвесные изоляторы с оболочками из HTV силикона. Эластомеры RTV применяют обычно на подстанционных изоляторах, их характеристики в загрязненных районах в большинстве случаев оказались весьма хорошими. В отличие от большинства других полимерных изоляционных материалов силиконовые эластомеры способны сохранить свою низкую поверхностную энергию, что обеспечивает их отличные гидрофобные поверхностные свойства (подробнее см. об этом в разделе 20). Кроме того, в отличие от EPR , силиконовые эластомеры устойчивы к солнечным УФ лучам. Опыт эксплуатации показал, что, как правило, обмыв загрязненной SE - изоляции так часто, как для фарфоровых или других некерамических изоляторов не требуется, а во многих случаях обмыв вообще не нужен. В целом в настоящее время за рубежом наметилась тенденция использовать SE для оболочек всех типов наружных изоляторов. Разработчики стремятся к стандартизации, как это сделано для керамических изоляторов, причем более дешевые модификации силикона будут использоваться под общим названием “ силикон “ по аналогии с кварцевым фарфором, используемым для низких напряжений. Этот тип фарфора имеет худшие характеристики по сравнению с алюминиевым фарфором, используемым для высоковольтных изоляторов , хотя оба этих типа изоляторов называют фарфоровыми. Конфигурация юбок , используемая в композитных изоляторах, весьма разнообразна. На первых изоляторах юбки делали ребристыми по образцу фарфоровых длинностержневых подвесных изоляторов. Применялась также конусная форма юбок для обеспечения большой длины пути утечки. Юбки такой конфигурации легко удаляются из отливочной формы, когда отливаются поштучно. Однако с переходом от модульных отливок к цельно отливаемой оболочке форма применяемых юбок стала у большинства фирм слабо конической (почти плоской и горизонтальной), главным образом для обеспечения изъятия её без повреждений из отливочной формы. В последние годы фирмы чаще всего применяют гладкие профили юбок, лучше очищаемые от загрязнения ветром и осадками. Большинство фирм предлагает композитные изоляторы, как с постоянным, так и с переменным вылетом ребер. В настоящее время большинство передовых зарубежных фирм для повышения срока службы изоляторов, особенно для более высоких напряжений, отказалось от модульной отливки и перешло на отливку оболочек, вулканизируемых на стержне целиком ( за один технологический цикл ), чаще всего с применением термопластавтоматов и устройств. Причин для такого перехода существует несколько. В модульных оболочках из-за короны в пространстве между юбками и эрозии, вызванной поверхностными разрядами, часто образуются микропроводящие каналы между отдельными юбками, что приводит к выходу их из работы. В нескольких известных случаях такие каналы проникали непосредственно до стеклопластикового стержня и были причиной его трекинга. Кроме того в модульных конструкциях для заполнения воздушных полостей между юбками используются соединительные компаунды ( силиконовая мазь, силиконовый гель ), которые выделяют масло, способствующее накоплению загрязнений на стыках между юбками. Герметики типа эпоксидных смол не образуют постоянной связи с эластомерными материалами, поэтому модульные соединения механически разделяются за короткий период времени из-за влияния влаги. Наконец, некерамические изоляторы с модульными юбками не могут обмываться водой под высоким давлением , и поэтому не должны использоваться в тех загрязненных районах , где требуется обмыв. Индивидуально сформированные юбки или группы юбок, насаживаемые на стержень изолятора, обычно имеют меньший внутренний диаметр, чем диаметр стержня. Посадка таких юбок на стержень чаще всего производится за счет трения (натяжкой), при этом снижается количество компаунда (подслоя), необходимого для заполнения воздушного промежутка между стержнем и оболочкой. Это приводит к механическим (“обручным“) растягивающим нагрузкам в юбках и уменьшает срок службы изоляторов. УФ лучи солнца в некоторых полимерах, например в EPR, также могут вызвать разрыв связи между юбками, приводя к образованию микроскопических трещин. Обычно эти трещины сильно распространяются в глубину из-за наличия органических и неорганических УФ ингибиторов, которые введены в материал. Поэтому рассматриваемые трещины не обязательно сокращают срок службы изоляторов, но у модульных юбок при воздействии на них механических (“обручных“) нагрузок эти трещины постепенно увеличиваются и могут вызвать разрушение юбок. При наличии “ обручных “ нагрузок воздействие короны также ускоряется. Арматура ( оконцеватели ) композитных изоляторов изготавливается из литого, штампованного алюминия, ковкого чугуна или стали. Для обеспечения необходимой механической прочности оконцеватели прикрепляются к стержню различными способами - опрессовкой, заливкой эпоксидным компаундом, реже использованием металлического клина. Когда опрессовка производится равномерно по окружности оконцевателя, изолятор имеет лучшие характеристики, чем при использовании клееного конического оконцевателя (имеет большую разрывную прочность на единицу поперечного сечения сердечника). Однако, если обжимающая пресс- форма изношена или используется только двухсторонняя опрессовка шестигранной матрицей, может произойти излом стержня изолятора. Наиболее хорошая заделка стержня изолятора в оконцевателях происходит при опрессовке круглой матрицей методом вытяжки. В этом случае в стержне изолятора не образуются микротрещины. Эти трещины, как правило, не могут быть обнаружены при приемочных испытаниях, а дефект проявляется уже в эксплуатации. Такую заделку используют в России фирмы (ЗАО «ПромАрматура», ЗАО «Арматурно-изоляторный завод», ЗАО «НПО «Изолятор»). В клиновых , редко применяемых , конструкциях оконцевателей создаются механические нагрузки , передающиеся к центру стержня. Они могут привести к образованию в сердечнике трещин при весьма малых крутящих нагрузках. Изоляторы с такими оконцевателями требуют особой осторожности при монтаже и эксплуатации. Напротив обжатые и клееные конструкции оконцевателей имеют высокую прочность на скручивание. При перекрытии изолятора силовой дугой на оконцевателях, где располагаются опорные точки дуги, концентрируется тепло. У конструкций с обжатием при нагреве оконцеватели расширяются, поэтому их соединение со стержнем ослабляется. В клеевых эпоксидных конструкциях разложение клеевой части является типичной причиной повреждения. В клиновой конструкции нагрев стержня приводит к повреждению в результате расклинивания. На многих конструкциях оконцевателей устанавливаются дополнительные металлические диски (кольца) предохраняющие оконцеватели от высоко - концентрированной в опорных точках тепловой энергии дуги. Изоляторы более высоких классов напряжения снабжаются защитной арматурой для выравнивания распределения напряжения. Однако в некоторых случаях эта арматура может сильно повреждаться от действия силовой дуги. Если такое кольцо не заменить сразу после его повреждения , это может привести в очень короткое время к серьезным “ коронным “ повреждениям в изоляторе. Кроме того в таких случаях возникают сильные радио- и телевизионные помехи. Выявлено, что, если последствия дугового повреждения защитной арматуры ликвидированы достаточно быстро, механическая прочность изоляторов не изменяется. Однако, если повреждения происходят повторно на уже имевшей повреждения защитной арматуре, может произойти разрыв изолятора с падением провода. Дополнительные данные по этому вопросу рассмотрены в разделе 10. В настоящее время признается , что концевая заделка , т.е. соединение оконцевателей и защитной оболочки , является наиболее важным элементом композитного изолятора с точки зрения обеспечения его безаварийной длительной работы. Из-за нарушения целостности ( герметичности ) неоднократно происходили тяжелые аварии в эксплуатации , вызванные разрывом стеклопластикового стержня , входившего в контакт с атмосферными загрязнениями и влагой. Основной причиной таких разрывов стеклопластикового стержня был трекинг по увлажненной поверхности. При этом изоляторы, в которых используется клиновое присоединение металлических оконцевателей к стержню, имеют, как правило, наименее надежные концевые заделки. Перемещение стержня внутри оконцевателя в таких конструкциях приводит к смещению оболочки относительно оконцевателя , в результате чего стержень может оказаться незащищенным. Основными применяемыми в настоящее время типами заделки являются клеевая, фрикционная ( трение ) и формовочная. Заделки клеевого типа, выполняемые с использованием замазочного материала (герметика ), такого как силиконовая резина RTV , из-за плохой адгезии недолговечны. Заделки фрикционного типа, в которых стержень с трением вводится в оконцеватель, работают эффективно до тех пор, пока сохраняются размерные допуски, и на практике не вызывали каких-либо проблем, обеспечивая отсутствие перемещения оконцевателей. Концевые заделки, выполненные формовкой стержня в оконцеватель, являются наилучшими, поскольку при формовке образуется прочное физическое скрепление стержня, оконцевателя и оболочки. 5. Опыт эксплуатации полимерных изоляторов. Достаточно широкий опыт эксплуатации некерамических изоляторов первого поколения ( 1970 - 1985 гг. ) в целом был не очень благоприятным , наблюдались трек и эрозия защитной оболочки , хрупкий излом стеклопластикового стержня и другие повреждения. Это приводило во многих случаях как к перекрытиям изоляторов , так и к тяжелым авариям , в том числе с падением проводов на землю. В результате произошедших повреждений и аварий многие производители перестали выпускать некерамические изоляторы или стали выпускать их только для распределительных электрических сетей сравнительно низкого напряжения. Однако некоторые фирмы пошли по пути улучшения конструкции изоляторов и технологии их изготовления. На основе этих работ в 1985 - 1990 гг. многие зарубежные производители освоили выпуск усовершенствованных композитных изоляторов второго ( некоторые авторы считают - третьего ) поколения. . Последний обобщенный доклад об опыте эксплуатации полимерных изоляторов в сетях высокого напряжения переменного тока опубликован в 1990 г. рабочей группой 03 . 01 исследовательского комитета 22 СИГРЭ / 3 /. К данным , полученным рабочей группой СИГРЭ , в / 3 / добавлены данные , полученные независимым опросом Канадской электротехнической ассоциацией и научно-исследовательским институтом EPRI ( США ). Вопросники были направлены в эксплуатирующие организации в 1987 г. и касались опыта эксплуатации полимерных изоляторов на конец 1986 г. в электроустановках напряжением 100 кВ и выше. На вопросник ответило 7 эксплуатирующих организаций Австралии , 11 Канады , 14 Европы ( без б. СССР ) , 2 Латинской Америки , 1 Южной Африки и 124 США. Эта статистика ( хотя ответили не все организации , эксплуатирующие полимерные изоляторы ) отражает значительно более широкое применение полимерных изоляторов в Северной Америке ( с 1960 г. ) , чем во всех других частях мира. В табл. 1 дана оценка причин применения изоляторов эксплуатационниками (без градаций по типам изоляторов). Так как ряд организаций назвал одновременно несколько причин , сумма ответов не равна 100 %. Из табл. 1 следует , что нет единой причины применения полимерных изоляторов, но в любом случае экономические причины не являются доминирующими. Данные об общем числе примененных в эксплуатации изоляторов по всем классам напряжения приведены в табл.2. Кроме того приведены данные по числу ( шт. ) эксплуатируемых изоляторов по классам напряжения (100-200 кВ,200-300 кВ, 300-500 кВ , более 500 кВ), которые суммарно по всем странам сведены в табл.3. В табл.2 и 3 объём опыта эксплуатации представляет собой произведение количества эксплуатируемых изоляторов на длительность их эксплуатации (“изоляторолет“) и приводится в скобках под числом изоляторов. Из приведенных данных следует, что по состоянию на 1986 г. общая доля установленных на ВЛ напряжением свыше 100 кВ полимерных изоляторов была сравнительно невелика. Всего на рассматриваемых ВЛ к рассматриваемому времени было установлено около 135 тыс. шт. полимерных изоляторов , из них 93 тыс. шт. ( около 70 % ) - в США. По данным изготовителей к этому времени изготовлено около 288 тыс. шт. соответствующих изоляторов , т.е. в эксплуатации на ВЛ было установлено только около половины всех изготовленных изоляторов. Из рассмотренных данных с большой долей приближения можно сделать вывод, что за рубежом к 1986 г. на ВЛ напряжением 100 кВ и выше было установлено примерно столько же полимерных изоляторов , что и в России в 1995 г. ( данные НИИПТ ), т.е. в рассматриваемом отношении наше отставание от остального мира - примерно 10 лет , но отдельные страны , кроме США , по общему числу установленных полимерных изоляторов Россия уверенно обгоняла к 1997 году. Данные, приведенные в табл. 2 и 3 , соответствуют среднему сроку эксплуатации полимерных изоляторов 6 лет. Всего по состоянию на 1986 г. в классах напряжения 100-200 кВ на ВЛ за рубежом работало около 82 тыс. шт. { 60 % ) всех изоляторов , 200-300 кВ - около 32 тыс. шт. ( 23 % ) , 300-500 кВ - около 19 тыс. шт. (14 % ), 500 кВ и выше - около 4 тыс. шт. ( 3 % ) всех изоляторов. Практически все изоляторы на ВЛ напряжением 500 кВ и выше применены в США и Канаде. Для сопоставления отметим, что последняя оценка количества полимерных изоляторов , внедренных в эксплуатацию в б. СССР и в России ( по состоянию на 1994-1995 гг. ) приведена в / 8 /. В табл. 4 указано число изоляторов, установленных на ВЛ , работающих в особых эксплуатационных условиях ( по странам мира ), а в табл. 5 те же данные приведены суммарно по всем странам мира в зависимости от номинального напряжения ВЛ. Зоны загрязнения ( I-IV ) даны в соответствии со стандартом МЭК 815 ( 1986 г. ) / 9 /. Таблица 1 Причины применения полимерных изоляторов в эксплуатации ( % ) Причина Австра-лия Канада Европа Латин-ская Америка Южная Африка США По всем странам Поведе-ние в условиях загрязне-ния 57 43 36 0 100 10 27 Антиван-дальные свойства 43 43 0 100 100 45 38 Удобство транспор-тирова-ния 43 43 29 100 0 24 32 Хорошие механи-ческие и весовые характе-ристики 29 0 21 0 0 24 20 Низкая стоимость 43 14 0 0 0 7 10 Внешний вид ( дизайн ) 29 14 0 0 0 17 13 Прочее 43 14 29 50 100 17 25 Таблица 2 Общее число эксплуатировавшихся на ВЛ за рубежом полимерных изоляторов , шт ( 1986 г. ). Тип изолятора Австралия Канада Европа Латинская Америка Южная Африка США Всего Подвесной 3986 (31458) 5617 (37827) 9671 (81107) 3272 (11083) 5100 (45700) 52380 (322134) 82028 (529314) Натяжной 1433 (12900) 1178 (4515) 3718 (23662) 600 (1800) 3000 (23700) 9178 (45717) 19105 (112394) Линейный опорный 1514 (4711) 2047 (7851) 56 (195) 0 ( 0 ) 400 (3600) 32112 (172731) 36129 (189096) Таблица 3 Общее число эксплуатировавшихся на ВЛ разного класса напряже- ния за рубежом полимерных изоляторов , шт. ( 1986 г. ). Тип изолятора 100 - 200 кВ 200 - 300 кВ 300 - 500 кВ 500 кВ и выше Подвесной 43281 (304089) 21710 (131694) 13523 (73215) 3512 (20316) Натяжной 10391 (67861) 3104 (18663) 5030 (24448) 580 (1422) Линейный опорный 28414 (150437) 7313 (36660) 380 (1882) 22 (117) Таблица 4 Число изоляторов , эксплуатировавшихся в особых условиях ( по странам ). Условия эксплуа-тации Австралия Канада Европа Латин-ская Америка Южная Африка США Всего Высота более 1000 м н.у.м. 0 864 664 0 0 4542 6070 Влаж-ность воздуха более 85 % 340 80 652 3000 0 580 4652 Ультра-фиолето-вое излуче-ние среднее сильное 0 1961 1307 364 1342 676 0 3000 0 0 1558 5996 4205 12497 Морское загрязне-ние , степень I II III IV 2393 1096 540 18 0 237 24 27 779 546 56 151 0 50 72 0 0 0 1200 0 520 102 22 3 3792 2033 1924 199 Промышленное загрязне-ние , степень I II III IV 90 1 6 0 388 318 12 33 597 396 0 17 0 10 0 20 40 0 0 1284 5944 3705 973 Таблица 5 Число изоляторов , эксплуатировавшихся в особых условиях на ВЛ различных классов напряжения. Условия эксплуатации 100-200 кВ 200-300 кВ 300-500 кВ 500 кВ и выше Высота более 1000 м н.у.м. 2110 3095 3133 126 Влажность воздуха более 85 % 250 670 3652 80 Ультрафиоле - товое излучение среднее сильное 2739 2768 13 3435 149 6168 1304 126 Морское загрязнение , степень I II III IV 3363 1975 662 69 0 0 20 28 429 58 1242 10 0 0 0 28 Промышленное загрязнение , степень I II III IV 503 2050 1832 308 30 1819 1433 564 14 1757 440 101 637 318 0 0 Из приведенных данных можно сделать следующие выводы. В районах с морскими загрязнениями было установлено около 8 тыс. шт. изоляторов ( 5,8 % ), в районах с промышленными загрязнениями - около 12 тыс. шт. изоляторов ( 8,7 % ), а всего в загрязненных районах - 14,5 % всех изоляторов. Это примерно соответствует доле протяженности ВЛ в загрязненных районах по отношению к протяженности всех ВЛ в статистически среднем крупном регионе с разнообразными условиями работы изоляции. Сопоставительные данные по работе полимерных изоляторов в районах с различными условиями загрязнения в б. СССР и России приведены в / 8 /. По данным табл. 4 и 5 в районах с I , II , III степенями загрязнения применено примерно по одинаковому количеству полимерных изоляторов ( по 25 - 40 % от их общего числа в загрязненных районах) и только в районах с очень тяжелыми загрязнениями ( IV степень ) полимерные изоляторы применяют в значительно меньшем объёме {примерно 6 % от всех изоляторов , установленных в загрязненных районах ). Можно также сделать вывод о том , что в районах с природными и промышленными загрязнениями объём внедрения полимерных изоляторов приблизительно одинаков. Важно отметить , что более 50 % всех изоляторов в загрязненных районах применено на ВЛ напряжением 100 - 200 кВ. На всех приведенных оценках негативно сказывается то обстоятельство , что не учтен материал защитной оболочки изоляторов , т.е. весь опыт эксплуатации просуммирован независимо от типа изоляторов. Кроме того не учтен особенно обширный опыт эксплуатации ВЛ напряжением до 100 кВ. В какой-то мере эти недостатки будут устранены в дальнейшей части настоящего обзора , где по возможности более конкретно будет дан опыт применения полимерных изоляторов в различных странах. Следует также подчеркнуть , что особо широкое внедрение полимерных изоляторов в ряде стран происходило в 1987 - 1996 гг. , но соответствующего обобщения опыта эксплуатации за рубежом ещё не опубликовано. Россия опыт эксплуатации 6. Некоторые вопросы эксплуатации зару- бежных полимерных изоляторов. Зарубежные эксплуатационные организации сообщают о проводимых ими регулярных осмотрах с заданной периодичностью эксплуатируемых некерамических изоляторов с целью принятия необходимых мер ( чистка изоляторов , их демонтаж для исследований или замены и т.д. ). Первоначально считалось , что в чистке ( обмыве ) некерамических изоляторов в процессе эксплуатации нет необходимости. В настоящее время за рубежом повсеместно признается, что периодическая чистка необходима для продления срока службы изоляторов. При этом перед чисткой эксплуатационники должны получить консультацию производителей об их продукции. Большинство конструкций может подвергаться сухой чистке,например , обдувом абразивным материалом ( в США чаще всего измельченной кукурузой ), однако далеко не все типы некерамических изоляторов могут обмываться водой под высоким давлением. В частности , как уже указывалось , у изоляторов с модульной сборкой юбок после обмыва высоким давлением может происходить трекинг стеклопластикового стержня. В США в действующие Руководящие указания IEEE по чистке изоляторов внесен проект раздела , касающийся обмыва высоким давлением некерамических изоляторов с оболочками из EPDM или EPDM / EPR раздельно для модульно и цельно отлитых изоляторов. Обмыв силиконовых изоляторов по этим рекомендациям должен производиться только при низком или среднем давлении. Дальнейшее изложение вопросов эксплуатации некерамических изоляторов в основном построено на основе указанного американского руководства. При обмыве некерамических изоляторов струя воды должна перемещаться в направлении сверху вниз. К сожалению эти рекомендации не всегда можно реализовать в эксплуатационных условиях на ВЛ , т.к. некерамические изоляторы часто взаимозаменялись и на расстоянии нелегко установить тип оболочки. Как правило , выбор метода обмыва производится на месте руководителем бригады. Перед установкой в эксплуатацию новые некерамические изоляторы обычно не требуют очистки. Однако , если они запылились при хранении , достаточно обтереть их влажной тряпкой. Если новые изоляторы перед установкой очень грязные и обтирание влажной тряпкой недостаточно , то может быть использован слабый раствор очистителя , но потом он должен быть тщательно удален с поверхности чистой водой. Применять для чистки некерамических изоляторов какие-либо растворители не рекомендуется. В некоторых районах на эксплуатируемых изоляторах может образоваться плотный слой загрязнения , который может быть удален обмывом слабым раствором отбеливающей хлорной жидкости ( 1 часть на 4 части воды ). Обмыв может сопровождаться легким поскребыванием ветошью или мягкой щеткой и производиться легким обрызгиванием изолятора раствором из ручного пульверизатора. При этом необходимо обеспечить неповреждаемость концевой заделки изолятора. После чистки изолятор должен быть тщательно обмыт чистой водой. При монтаже изоляторов необходимо исключить контакт поверхности изолятора с острыми ( режущими ) предметами и с абразивными поверхностями. Изоляторы при этом должны подниматься за оконцеватели. Полимерные опорные изоляторы могут быть осторожно подняты в горизонтальном положении двумя нейлоновыми ремнями , при этом следует избегать возникновения изгибающих усилий. Если на устанавливаемом в эксплуатацию изоляторе имеются зарубки , посечки или вдавливания поверхности , изолятор необходимо отложить для внимательной проверки и возможного ремонта. Изоляторы даже со слабо обнаженным стеклопластиковым стержнем должны быть забракованы и заменены. С земли серьезные повреждения от стрельбы легко видны невооруженным глазом , но для обнаружения слабого повреждения стержня обычно требуется бинокль. Эти изоляторы также должны быть заменены , т.к. деффект может прогрессировать из-за воздействия влаги и привести к поломке или трекингу стеклопластикового стержня. В некоторых конструкциях при эксплуатации могут возникнуть трещины юбок и /или оболочки вследствие воздействия УФ лучей , токов утечки или короны. Эти изоляторы должны быть заменены. Повреждения из-за перекрытий в большинстве случаев трудно выявить с земли , хотя иногда повреждения очевидны и ясно , что изолятор должен быть заменен. Как правило , юбки или оболочки не повреждаются , пока не произойдет электрический пробой изолятора , например , в случае излома стержня. В этой ситуации оболочка изолятора вспучивается , т.к. внутри стержня образуется газ под давлением. Обычно повреждения при перекрытиях ограничиваются металлическими оконцевателями изолятора и / или дугозащитной арматурой. Этот тип повреждений с земли выявить трудно , однако усиленная слышимая корона дает указание на то , что изолятор должен быть заменен. В некоторых случаях повреждаются концевые заделки и если стержень становится видимым или разгерметизирование очевидно , изолятор должен быть заменен. Во время периодических осмотров выявленные изоляторы , оболочка которых обесцвечена из-за солнечных лучей , или имеющие на поверхности загрязнение , плесень , незначительные повреждения юбок из-за стрельбы или сколов в срочной замене не нуждаются. Некерамические изоляторы с незначительными повреждениями оболочки или юбок могут быть отремонтированы. Слабыми в США и Канаде считаются повреждения оболочки ( или юбки ) диаметром до одного дюйма. Изоляторы с любыми повреждениями стеклопластикового стержня ремонту не подлежат и в электроустановках применяться не могут. Методика ремонта некерамических изоляторов в основном состоит в следующем. Подготовку поврежденного места начинают с тщательного удаления рыхлого материала , окружающего повреждение ( разрезанием и соскабливанием до гладкости) , при этом очень важно не повредить стеклопластиковый стержень. Материалы , прочно не сцепленные со стержнем , должны быть удалены. После этого поверхность должна быть начисто протерта чистой ветошью , смоченной изопропиловым спиртом. Ремонт состоит в заполнении раковины RTV - силиконовой резиной и замазывании её компаундом , предназначенным для наружного использования в электротехнических устройствах. Такие замазки имеют высокое наполнение тригидратом алюминия. После ремонта обработанное место должно быть защищено от грязи и влаги до полного сшивания полимера. Обычно для полного сшивания необходимо 24 часа , после чего изолятор может устанавливаться в эксплуатацию. Металлическая арматура и оконцеватели , имеющие повреждения , ремонту не подлежат. За рубежом известен ряд случаев , когда после установки на ВЛ со снятым напряжением , некерамические изоляторы повреждались сразу после подачи на них напряжения. Поэтому в США перед установкой новых некерамических изоляторов в эксплуатацию на ВЛ ( с учетом того , что каждый из них прошел заводские испытания ) рекомендуется провести испытания каждого изолятора высоким напряжением. При этих испытаниях после предварительной протирки ветошью , смоченной в изопропиловом спирте, и проверки на отсутствие внешних повреждений на каждый изолятор подается 1,5 номинального фазного напряжения ВЛ , выдерживаемого в течение 3 -х минут с записью тока утечки. Во время испытаний не должно быть перекрытий , а малые колебания тока утечки считаются нормальным явлением. Однако , если при испытаниях ток утечки возрастает во времени , это указывает на дефект внутри изолятора , и такой изолятор возвращается производителю как дефектный. После испытаний рекомендуется сделать отметку о прохождении испытания нанесением окрашенной полосы на каждый оконцеватель. Испытанные изоляторы должны быть помещены в специальные контейнеры для безопасной транспортировки на ВЛ. Это может быть , например , ПВХ - труба с заглушками на концах , такая труба может использоваться многократно. Видимое повреждение защитной трубы может указывать на возможное повреждение изолятора в трубе. 7. Официальные сообщения по полимерным изоляторам исследовательских комитетов 33 и 12 СИГРЭ. Предваряя дальнейшее изложение , отметим , что в настоящее время единой точки зрения по различным вопросам , связанным с характеристиками и применением некерамических изоляторов , в мире не достигнуто , многие оценки и мнения носят противоречивый , дискуссионный характер. В обзоре сначала рассматриваются мнения официальных международных организаций , а затем отдельных исследователей и фирм. При этом последовательно излагаются различные точки зрения по одним и тем же вопросам , что неизбежно приводит к необходимости повторного рассмотрения тех или иных проблем. Наиболее интересные и объективные данные опубликованы в докладах на сессиях СИГРЭ в 1992 - 1996 гг. / 10 - 20 /. Последний по времени официальный документ СИГРЭ - специальный доклад рабочей группы комитета 33 СИГРЭ “ Перенапряжения и координация изоляции “ , посвященный дискуссии по полимерным изоляторам на сессии 1994 г. , опубликован в / 21 /. Результаты дискуссии на сессии СИГРЭ - 96 ещё не опубликованы , однако в предварительном плане общая оценка отношения к полимерным изоляторам на этой сессии может быть дана по материалам отчета / 22 /. На сессии - 94 в работе рабочей группы комитета 33 участвовало около 220 делегатов. Главными вопросами по полимерной (некерамической ) тематике были : старение некерамической поверхности , опыт эксплуатации различных конструкций , испытания на старение , рабочие характеристики новых некерамических изоляторов и их же после старения , методы испытания изоляторов в условиях загрязнения , методы оценки характеристик локальных условий работы изоляторов. Самым спорным из эксплуатационных показателей некерамических изоляторов является их старение. Англо-американский доклад / 14 / , подготовленный членами рабочих групп 33.04 СИГРЭ и 15.03.03. МЭК , подчеркивает , что более 60% отказов в работе были обусловлены разрушением поверхности этих изоляторов. Это обстоятельство , еще более проявившееся в дискуссии на сессии СИГРЭ - 96 , является главной причиной всё еще очень осторожного ( по данным комитета 33 СИГРЭ ) отношения энергоснабжающих организаций к широкомасштабному использованию некерамических изоляторов. В целом можно отметить , что только в Северной Америке ( США , Канада ) и в меньшей мере в Китае некерамические изоляторы применяются широко и в достаточно разнообразных по условиям работы районах. Ниже будет более подробно рассмотрен опыт эксплуатации некерамических изоляторов в отдельных странах , представленный специалистами из этих стран , ( США , Германия , Италия , Франция , Китай , Швейцария и др. ). Здесь же пока ограничимся оценкой международного опыта эксплуатации комитетом 33 СИГРЭ. В двух выступлениях на дискуссии - 94 сообщалось о длительных эксплуатационных наблюдениях за бушингами и длинностержневыми изоляторами с оболочками из КО-резины , в том числе при очень сильном загрязнении в Германии. После 15 лет эксплуатации в таких условиях гидрофобность поверхности попрежнему сохраняется , хотя слой загрязнения имел толщину 0,3 - 1,0 мм. В настоящее время в Германии осторожно расширяется применение некерамических изоляторов - оболочек бушингов , измерительных трансформаторов и разрядников напряжением до 420 кВ. Во Франции накоплен положительный опыт эксплуатации некерамических кабельных муфт напряжением 63-90 кВ , начинается их применение в системах 420 кВ и выше. В диапазоне распределительных напряжений во Франции большинство наружных кабельных муфт и разрядников относится к некерамическому типу. Общепринято , что наиболее важным свойством некерамической поверхности является её гидрофобность. Потеря гидрофобности в эксплуатации в условиях загрязнения и увлажнения приводит к поверхностным перекрытиям , эрозии и последующему разрушению поверхности изолятора. Сохраняемость гидрофобности при длительной эксплуатации требует подтверждения длительными испытаниями на старение. Методы лабораторного старения , используемые в настоящее время в разных странах , весьма различны и стандартом МЭК не регламентированы. В дискуссии - 94 на комитете 33 СИГРЭ особое внимание уделялось следующим методам испытаний на старение : -испытание на трек и эрозию по МЭК 1109 в соленом тумане 10 г/л длительностью свыше 1000 ч ; -испытание по МЭК 1109 с циклическим воздействием соленого ту- мана 7 г/л , ультрафиолетового облучения , дождя и в сухом состоя- нии с общей длительностью свыше 5000 ч ; -вариант этого альтернативного испытания с повышенной солено- стью ( до 80 г/л ) , доклад 33 - 104 ( 1994 г ) , Италия ; -метод , принятый EPRI ( США ) с циклами соленого тумана (5 г/л ), ультрафиолетового облучения с раздельной имитацией зимнего и летнего периодов , под дождем ; длительность испытаний составляет примерно 2 года , доклад 33 - 103 (1994 г), США/Канада. Кроме указанных исполнителей наиболее углубленные и последовательные испытания на старение проводятся в EDF (Франция STRI и Chalmers University of Technology ( Швеция ). В целом признается , что оба испытания , оговоренные в стандарте МЭК 1109 , дают результаты , согласующиеся с опытом эксплуатации. Методы испытаний , применяемые в Италии , отражают наиболее тяжелые условия загрязнения и только лучшие современные материалы способны выдержать эти наиболее жесткие испытания. Сравнительные испытания по четырем методам ещё не проведены и в ближайшее время нельзя ожидать согласия на одну из альтернатив. Намечено продолжить дальнейшие исследования в рамках соответствующих рабочих групп СИГРЭ и МЭК. Более подробно испытания на старение рассмотрены в разделе 21 , а испытания в США и Италии - в разделах 11 и 13 настоящего обзора. Следует отметить , что в России исследования старения полимерных изоляторов не проводятся , что в будущем чревато самыми непредсказуемыми последствиями. В целом в комитете 33 СИГРЭ согласовано мнение, что характеристики загрязненных некерамических изоляторов очень существенно зависят от снижения в процессе эксплуатации гидрофобности поверхности защитной оболочки. Это означает , что испытания с искусственным загрязнением должны проводиться при гидрофобности , соответствующей той , что имеется после достаточного времени эксплуатации. Наиболее приемлемая на практике количественная оценка гидрофобности разработана в STRI (Швеция ) / 23 / , однако ещё не имеется общего мнения относительно приемлемого способа воспроизведения состояния поверхности изоляторов в эксплуатации при испытании новых изоляторов. В дискуссии упоминались различные способы от механической обработки до испытаний на старение в пылевых камерах. Восстановление гидрофобности наблюдалось у лучших материалов оболочки , главным образом у кремнийорганики , как находящихся в эксплуатации ( после окончания увлажнений ) , так и при лабораторных испытаниях после некоторой паузы после перекрытий. Многие специалисты в то же время отмечают , что даже сверх осторожные испытания новых некерамических изоляторов при искусственном загрязнении и увлажнении в условиях полной потери гидрофобности их наружной поверхности приводит к неплохим результатам благодаря удачной геометрической конфигурации некерамических изоляторов. Поэтому при любых методах испытаний их разрядные характеристики в условиях искусственного загрязнения при одинаковой длине всегда выше , чем у традиционных изоляторов. Для дополнительного использования преимуществ гидрофобности некерамических материалов необходимы дальнейшие исследования. Подробнее вопросы сохранения гидрофобности некерамических изоляторов рассмотрены в разделе 20 нестоящего обзора. В качестве меры степени загрязнения в районе эксплуатации некерамических изоляторов все участники дискуссии на СИГРЭ - 94 согласились , что в этом случае эквивалентная плотность солевых отложений ( ESDD ) , успешно используемая для традиционных изоляторов , не подходит. Прежде всего потому , что этот параметр не учитывает гидрофобный эффект поверхности некерамических изоляторов. Многие специалисты полагают , что существует корреляция между гидрофобностью и поверхностной проводимостью. В любом случае ясно , что опыт с традиционными изоляторами не может быть использован для прогнозирования степени загрязнения в том же районе некерамических изоляторов. В этом отношении должны быть установлены новые зависимости , которые в большой степени определяются видом полимерного материала. Следует отметить большой интерес , проявляемый специалистами рабочих групп МЭК и СИГРЭ , к разработке методики испытаний некерамических изоляторов при искусственном загрязнении. В настоящее время разрабатывается первая редакция соответствующей методики , которая , как известно , отсутствует в стандарте МЭК 1109. При его разработке ( 80 - е годы ) этот вопрос считался неактуальным , но опыт эксплуатации некерамических изоляторов в загрязненных районах выявил большую актуальность этой проблемы. Вопросы , связанные с полимерными материалами для высоковольтных изоляторов , рассматривавшиеся на СИГРЭ - 94 в комитете15 СИГРЭ “ Изоляционные материалы “ , обобщены в специальном докладе / 24 /. Указывается , что разработка методов лабораторных испытаний полимерных материалов для изоляторов наружной установки остается сложной проблемой и до сих пор отсутствует единое мнение по этому вопросу. Основная проблема здесь в том , что испытания , приемлемые для оценки трека и рабочих характеристик керамических или стеклянных материалов , не могут быть просто перенесены на полимерные материалы , где механизмы трекинга и перекрытия другие. Продолжаются разногласия специалистов в отношении методики испытаний с увлажнением , длительности периода несмачивания , дополнительного воздействия ультрафиолетового облучения , необходимости влажных и сухих испытаний на трекингостойкость , типа загрязнения. Указывалось на необходимость наладки лучшего обмена информацией между недавно созданной рабочей группой IEEE , группой 15.06.02 СИГРЭ , которая изучает поведение полимерных материалов в условиях периодического воздействия тумана , и действующими в этой области рабочими группами МЭК. Для комитета 15 СИГРЭ важно лучше понимать механизм ускоренного старения , поскольку это может привести к согласию по испытаниям материалов. В комитете 15 достигнуто общее мнение о том , что гидрофобность силикона может сохраняться в течение многих лет без каких-либо признаков ограничения срока службы , так как полимеры с низким молекулярным весом , обеспечивающие хорошую гидрофобность , могут диффундировать из объема оболочки на её поверхность. Дискуссия показала . что гидрофобность может ухудшаться погружением в воду на длительные периоды. Отмечалось , что далеко не все кремнийорганические материалы обязательно имеют необходимые гидрофобные характеристики и поэтому материал для применения в изоляторах должен тщательно подбираться. Однако и другие полимерные материалы ( не силиконы ), не обладающие хорошими гидрофобными характеристиками , могут , тем не менее , иметь неплохие эксплуатационные характеристики. Отмечается , что полевые испытания для оценки состояния полимерных материалов , используемых в изоляторах , попрежнему являются областью исследований . в частности , это относится к определению в полевых условиях угла смачивания , как меры гидрофобности. Также было бы желательно иметь возможность оценивать снижение или утрату способности выдерживать напряжение , трекингостойкость и механическую прочность вследствие старения или необычных условий эксплуатации. Из дискуссии на сессии СИГРЭ - 94 в комитетах 15 и 33 следует . что изоляторы из полимерных материалов за последнее десятилетие значительно улучшились и достаточно широко применяются также в качестве корпусов ОПН /25 - 27/. В настоящее время некерамические изоляторы становятся всё более конкурентноспособными по цене. Именно поэтому нужны дальнейшие работы по согласованию приемлемой методики испытаний полимерных материалов и изоляторов. Материалы дискуссий в исследовательском комитете 33 СИГРЭ на сессии СИГРЭ - 96 приведены в / 22 /. В настоящее время в этом комитете работает 10 рабочих групп , одна из которых 33. 04 “ Электрическая прочность внешней изоляции , работающей при переменном и постоянном напряжении “ ( руководитель д- р F. Risk , Канада ) занимается некоторыми вопросами работы полимерных изоляторов (старение , подготовка к испытаниям и методы испытаний). Этой группой в настоящее время подготавливается “ Руководство по применению изоляторов разной конструкции в разных условиях загрязнения “. На следующем коллоквиуме в 1997 г. ( Канада ) ИК 33 СИГРЭ в качестве одной из предпочтительных тем назвал дискуссию по сравнительным электрическим характеристикам фарфоровых , стеклянных и полимерных изоляторов при различных загрязнениях их поверхности. На сессию СИГРЭ - 98 ИК 33 выдвинул , как одну из предпочтительных , тему “Характеристики , старение,испытание и области эффективного применения на ВЛ и ПС полимерных изоляторов “. 8. Сообщения комитета 36 МЭК” Изоляторы“ по полимерным изоляторам. Большой интерес представляет пространное интервью с профессором Германом Кёрнером , опубликованное в / 28 / , поскольку автор не только ведущий специалист в Германии по некерамическим изоляторам ( Институт Высоких Напряжений Технического Университета в Брауншвейге ) , но с августа 1994 г. является также председателем ТК 36 МЭК “ Изоляторы “. Поэтому в рассматриваемом интервью приводится не только немецкий опыт , но дан также более широкий взгляд на положение в мире с полимерными изоляторами. Основное количество ВЛ в Германии попрежнему имеет фарфоровую ( в основном длинностержневую ) изоляцию , хотя некерамические композитные изоляторы здесь применяются уже почти 30 лет. Такое положение изготовители и энтузиасты применения некерамических изоляторов объясняют некоторым консерватизмом эксплуатирующего персонала и очень высоким качеством ( надежностью ) немецких фарфоровых изоляторов. Тем не менее в ряде случаев композитные изоляторы оказались незаменимыми. Так , например , перевод ВЛ 245 кВ на 420 кВ мог быть осуществлен только благодаря применению более коротких полимерных изоляторов. Также достаточно широко внедрены в Германии междуфазные композитные распорки между проводами ВЛ , что предотвращает пляску проводов. И всё же , повидимому , главная причина сдержанного отношения к полимерным изоляторам в Германии - их более высокая стоимость по сравнению с фарфоровыми длинностержневыми изоляторами. Отметим, что немецкие кремнийорганические изоляторы Roduflex (б. фирма Rosenthal ) признаются специалистами одними из лучших в мире. Основные экономические надежды в Германии связаны с возможным применением полимерных изоляторов на ВЛ 123 - 765 кВ , в особенности с новыми опорами , специально разработанными с учетом подвески полимерных изоляторов. В то же время в комитете 36 МЭК считают , что вряд ли найдутся экономически оправданные решения в пользу кремнийорганических изоляторов в средних классах напряжения , но здесь фарфору активную конкуренцию составляют циклоалифатические эпоксидные смолы. Не вызывает сомнения , что полимерные изоляторы могут оказаться незаменимыми в условиях сильного загрязнения , где благодаря их хорошей самоочистке и гидрофобности поверхности не требуется применять чистку и обмыв в эксплуатации. Однако вопрос о сроке службы полимерных изоляторов в районах с сильными загрязнениями остается предметом острой дискуссии , поскольку соответствующий опыт эксплуатации противоречив и настораживает. В мировой практике последних лет выявилось , что важным стимулом для организации производства полимерных изоляторов является отсутствие необходимости в больших капиталовложениях. Они несопоставимы с затратами на строительство заводов для производства керамических или стеклянных изоляторов. По лицензии от авторитетного изготовителя можно быстро начать производство в любом месте мира. Локальное, местное производство является шансом, который дается только полимерными или композитными материалами. Предполагается создание производств полимерных изоляторов в ряде стран Азии , Африки , Латинской Америки , испытывающих трудности в приобретении традиционных изоляторов. Как уже отмечалось в настоящем обзоре , одним из важнейших параметров некерамических изоляторов является гидрофобность их наружной поверхности. Она в той или иной мере достигается у всех полимеров , но только силиконовые резины способны передавать гидрофобность на поверхность путём диффузии компонентов с низким молекулярным весом . Некоторые виды EPDМ также способны осуществлять диффузию , но не в такой степени , как силиконы. К сожалению , в настоящее время нет стандартной методики измерения гидрофобности, хотя и предложены метод STRI , метод измерения угла смачивания , метод капель и др. , а также отсутствует стандартный метод оценки сохранения степени гидрофобности в процессе эксплуатации. Многие потенциальные клиенты отказываются использовать изоляторы , изготовленные из полимерных материалов , из-за отсутствия стандартов , позволяющих оценить работоспособность изоляторов в эксплуатации. Отметим , что в России действуют ( хотя и требуют дальнейшей проработки ) методические указания по изучению характеристик изоляторов в процессе их эксплуатации. Председатель ТК 36 МЭК достаточно скептически относится к идее использования смеси ЕРDМ ( 80 - 90 % ) и силикона с целью использования преимуществ обоих материалов. Преимущество ЕРDМ в его дешевизне,поэтому рассматриваемая смесь будет заметно дешевле силикона , однако не ясно , какова будет длительная гидрофобность и эксплуатационная стойкость соответствующих оболочек. У силиконовых резин некоторых типов срок сохранения гидрофобности практически бесконечен и это их главное преимущество. У смеси ЕРDM и силикона может оказаться недостаточно материалов с низкомолекулярным весом, диффундирующих наружу , а кроме того могут возникнуть неблагоприятные граничные явления на стыках одного компонента с другим. Далее в / 28 /отмечается , что репутация изоляторов из циклоалифатических эпоксидных смол ( ЦЭС ) в последние годы несколько пострадала из-за проблем , связанных с проникновением влаги , а также в связи с применением неудачных конструкций. В самое последнее время достигнуты значительные улучшения ЦЭС в отношении стойкости к проникновению влаги , в особенности в результате улучшения состава наполнителя. Поэтому в классе средних напряжений в настоящее время не имеется проблем с расширением применения циклоалифатических материалов. Организация локального производства в небольшом объеме здесь особенно проста. Из ЦЭС уже изготавливаются трансформаторы тока на напряжение 145 кВ ( цельная отливка ) , однако это скорее исключение , чем норма. Скорее всего ЦЭС найдут широкое применение при напряжениях 50 - 70 кВ. Однако следует иметь в виду, что с течением времени гидрофобность ЦЭС в эксплуатации под воздействием загрязнения сильно снижается , т.к. этот материал не способен переносить гидрофобность на поверхность из-за отсутствия компонентов с малым молекулярным весом. В развивающихся странах, где трудно строить заводы по производству традиционных фарфор