Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опорно-стержневые изоляторы конструкция, эксплуатация, диагностика. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К а ф е д р а «Электрические станции»
В.М. ДАШКОВ, А.С. ВЕДЕРНИКОВ
ОПОРНО-СТЕРЖНЕВЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ:
КОНСТРУКЦИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ,
ДИАГНОСТИКА
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2021
1
Печатается по решению методического совета электротехнического фа-
культета СамГТУ (протокол № 10 от 07.06.2021 г.).
УДК 621.315.623.75(075.8)
ББК 31.264я73
Д 217
Дашков В.М.
Опорно-стержневые изоляторы: конструкция, эксплуатация, диагно-
стика: учеб. пособие / В.М. Дашков, А.С. Ведерников. – Самара: Самар. гос.
техн. ун-т, 2021. – 80 с.
Рассмотрены конструкция и причины возникновения дефектов в фарфоровых опорно-стержневых изоляторах. Приведены особенности методов и приборов для контроля состояния таких изоляторов.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся по программе бакалавриата направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электрические станции») при изучении дисциплины «Диагностика электрооборудования электрических станций и
подстанций».
Может быть полезно слушателям курсов повышения квалификации и профессиональной подготовки специалистов электроэнергетического профиля.
Ре ц е н з е н т ы : канд. техн. наук, доцент Л.Г. Мигунова,
канд. техн. наук, доцент Е.А. Кротков
УДК 621.315.623.75(075.8)
ББК 31.264я73
Д 217
© В.М. Дашков, А.С. Ведерников, 2021
© Самарский государственный
технический университет, 2021
2
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АЭ – акустико-эмиссионный
ВОС – верхнее «опасное» сечение
ЗасП – засорочная макроскопическая пористость
ЗР – зона микроскопического растрескивания
МД – местные дефекты
МТ – магистральные трещины
НК – неразрушающий контроль
НОС – нижнее «опасное» сечение
НСМ – нарушение состава фарфоровой массы
ОМАП – обжиговая макроскопическая пористость
ОМИП – открытая микроскопическая пористость
ОСИ – опорно-стержневой изолятор
ПЧР – поверхностные частичные разряды
ПЭП – пьезоэлектрический преобразователь
УЗД – ультразвуковая дефектометрия
УЗК – ультразвуковые колебания
УЗНК – ультразвуковой неразрушающий контроль
УЗС – ультразвуковая структурометрия
ФППД – метод фуксиновой пробы под давлением
ЭОД – электронно-оптический дефектоскоп
ЭОП – электронно-оптический преобразователь
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Надежность объектов систем производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии определяется надежностью их отдельных элементов.
Многие нарушения в работе электрической части электрических
станций и подстанций обусловлены повреждениями опорностержневых фарфоровых изоляторов, которые составляют значительную часть всех изоляторов этих объектов.
В свою очередь, повреждения опорно-стержневых изоляторов
обусловлены нарушением правил эксплуатации, низким качеством
ревизий и профилактических работ, неблагоприятными условиями
окружающей среды, нарушением технологического процесса изготовления и др.
О важности выполнения работ в установленные сроки
по контролю состояния ОСИ свидетельствуют результаты анализа
многих нарушений нормальной работы электрических станций
и подстанций. Например, в результате расследования аварии, произошедшей 12 апреля 2017 г. на Чульманской ТЭЦ филиала Нерюнгринской ГРЭС АО «ДГК», проведенного Ленским управлением Ростехнадзора, установлено: «12 апреля 2017 года в 18.40 на Чульманской ТЭЦ начаты переключения по бланку переключений № 10 «Вывод из ремонта высоковольтной линии № 102». В 18.47 произошло
разрушение верхней части опорного изолятора фазы «С» со стороны
шин с падением отколовшейся верхней части изолятора с ножом
разъединителя на приводной механизм разъединителя и возникновением однофазного замыкания на «землю». На Чульманской ТЭЦ
остались без напряжения подстанции мощностью 6 кВ (так сформулировано в тексте оригинала), (фидера «С/Х комплекс», «Заречный»,
«ЦАРМ», «Западный-2»). Отключения привели к выделению Чульманской ТЭЦ на изолированную работу с дефицитом активной мощности и понижением частоты электрического тока. В результате аварии произошло обесточивание предприятий горно-обогатительного
комплекса, населения Алданского и части Нерюнгринского районов
4
Республики Саха (Якутия). Комиссия, проводившая расследование,
установила, что основными причинами аварии явились: непроведение
акустико-эмиссионного контроля изоляторов разъединителей 110–
220 кВ с использованием аппаратуры и устройств; невыполнение
требований циркуляра Ц-01-01(Э) «О предупреждении поломок
опорно-стержневых изоляторов разъединителей 110–220 кВ»; непроведение периодического технического освидетельствования оборудования по истечении установленного нормативно-технической документацией срока службы комиссией с привлечением органов государственного контроля и надзора».
Значительно снизить повреждаемость таких изоляторов можно
за счет своевременной и качественной диагностики их состояния.
К настоящему времени разработаны и внедрены различные методы
контроля состояния опорно-стержневых изоляторов: оптический,
тепловой, ультразвуковой, акустический и т. д.
В данном пособии использованы сведения (информация) по методам и приборам контроля состояния опорно-стержневых изоляторов, приведенным в нормативной, справочной и учебной литературе,
а также в технических описаниях и руководствах.
При подготовке пособия автором были использованы опубликованные материалы по рассматриваемым вопросам ведущих организаций, инженерных центров, научно-производственных предприятий
(филиал ОАО «НТЦ Электроэнергетика – ВНИИЭ», ОАО «ФСК
ЕЭС», ПЭИПК Минэнерго России, НПО «Логотех» ООО «ЦИВОМ»).
Основная задача пособия – объединить в одном издании результаты исследований по разработке и внедрению различных методов и
приборов контроля фарфоровых опорно-стержневых фарфоровых
изоляторов.
Пособие предназначено для студентов всех форм обучения, обучающихся по программе бакалавриата направления подготовки
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электрические станции»), при изучении дисциплины «Диагностика электрооборудования электрических станций и подстанций».
5
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы многие предприятия и организации переходят
от системы планово-предупредительных ремонтов и технического
обслуживания электрооборудования к более эффективной системе –
системе ремонта по техническому состоянию (некоторые специалисты называют её «параметрическая стратегия обслуживания»).
Одной из многочисленных причин аварийных случаев в электроустановках напряжением свыше 1000 В является неисправность фарфоровых опорно-стержневых изоляторов.
Статистические данные показывают, что основными видами повреждений указанного вида изоляторов являются разрушение фарфорового тела (районы нижнего и верхнего фланцев), разрушение армированного шва, разрушение фланцев.
Работы по созданию методов и технических средств для контроля состояния фарфоровых опорно-стержневых изоляторов весьма актуальны.
На многих объектах электроэнергетики в соответствии с требованиями нормативно-технической документации проводится диагностика таких изоляторов. Например, в 2018 г. персоналом
ПАО «МРСК Волги» произведен контроль состояния 12607 фарфоровых опорно-стержневых изоляторов.
Для своевременного и качественного выполнения работ по диагностике изоляторов необходим квалифицированный персонал, знакомый с особенностями их конструкций, особенностями конкретного
метода контроля их состояния, с приборами, реализующими тот или
иной метод контроля.
В данном пособии предпринята попытка ознакомить студентов
с приведенными в многочисленных публикациях, указаниях, стандартах и т. п. разработками методов диагностики фарфоровых опорностержневых изоляторов и опытом работ с использованием данных
методов.
В первой главе рассмотрены особенности конструкции фарфоро-
вых опорно-стержневых изоляторов, виды и причины появления их де-
6
фектов. Показано, что причиной некоторых дефектов является нарушение технологического процесса изготовления таких изоляторов.
Во второй главе изложены особенности контроля фарфоровых
опорно-стержневых изоляторов несколькими методами, относящиеся
к группе методов косвенной оценки (визуальной, тепловой, электронно-оптическими дефектоскопами и т. п.).
В третьей главе рассмотрены способы и приборы диагностики
фарфоровых опорно-стержневых изоляторов, относящиеся к группе
методов непосредственной оценки.
В каждой главе пособия приведен список контрольных вопросов.
7
1. КОНСТРУКЦИЯ И ДЕФЕКТЫ ФАРФОРОВЫХ
ОПОРНО-СТЕРЖНЕВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
1.1. Общие сведения о конструкции
фарфоровых опорно-стержневых изоляторов
Для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических
аппаратах (разъединители, выключатели и т. п.), комплектных распределительных устройствах, токопроводах, распределительных
устройствах электрических станций и подстанций применяются
опорно-стержневые изоляторы (ОСИ).
Надежность ОСИ оказывает значительное влияние на надежную
работу станций и подстанций, на безопасность персонала при выполнении работ по переключениям.
В настоящее время многими предприятиями, фирмами и т. п. раз-
работаны и производятся фарфоровые и полимерные ОСИ, у которых
имеются определенные достоинства и недостатки.
Первое поколение полимерных ОСИ выпускалось в период 1970–
1985 гг. Производители опорных полимерных изоляторов указывают
на следующие преимущества их по сравнению с фарфоровыми:
– надежная работа в районах с холодным климатом при резких
колебаниях температур как сезонных, так и суточных;
– надежная работа в районах с повышенной сейсмической активностью;
– надежная работа в зонах повышенного загрязнения атмосферы;
– обеспечение безопасности при переключении разъединителями
с ручными приводами ножей главного токоведущего контура
(см. п. 2.10 [1]).
Однако на многих действующих объектах электроэнергетики
и других отраслей в эксплуатации еще находятся значительное число
фарфоровых изоляторов, и их плановая замена производится также
на фарфоровые.
8
Отметим ряд положительных свойств фарфоровых изоляторов:
– солнечная радиация и ультрафиолетовое излучение не показывают влияние на материал изолятора;
– полная устойчивость ко всем химическим агрессивным выбросам
промышленных предприятий (за исключением плавиковой кислоты);
– негорючий материал.
Основными отрицательными свойствами являются:
– большая масса;
– хрупкость.
Несмотря на определенные недостатки, фарфоровые ОСИ еще
достаточно широко применяются в электроустановках.
В данном пособии рассмотрены вопросы, относящиеся только
к фарфоровым ОСИ.
Фарфоровые опорно-стержневые изоляторы выполняются
из сплошного ребристого фарфора 1 (рис. 1.1), по торцам которого
(вверху и внизу) закрепляют чугунные фланцы 2 и 3 (арматура)
для крепления токоведущих частей к изолятору и изолятора к опорной конструкции.
На рис. 1.2–1.4 приведен общий вид некоторых марок фарфоровых опорно-стержневых изоляторов.
Изготовление фарфоровых ОСИ представляет собой комплекс
технологических операций.
Например, изоляторы С4-80-II-М производятся из глиноземистого
электрофарфора высокой прочности подгруппы 130 ГОСТ 20419-83[2].
Заготовки цилиндрической формы формируют пластическим
способом из фарфоровой массы на шнековом вакуум-прессе.
Затем заготовка оправляется (обтачивается) на вертикальном
станке для придания ей соответствующего профиля по заданному
чертежу.
Сырое изделие подвергают конвективной сушке для удаления
влаги (влажность не должна превышать 5 %).
9
Рис. 1.1. Опорно-стержневой
изолятор для наружных
установок:
1 – сплошной ребристый фарфор;
2 и 3 – чугунные фланцы
Рис. 1.2. Общий вид
и установочные размеры
фарфорового
опорно-стержневого изолятора
типа С4-450-II-М УХЛ1
Рис. 1.3. Общий вид и установочные
размеры фарфорового
опорно-стержневого изолятора
типа ИОС-10-500 УХЛ1
Рис. 1.4. Общий вид и установочные
размеры фарфорового
опорно-стержневого изолятора
типа ИОС-110-400 М УХЛ1
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]