8 Нові напрямки в створенні ізоляційних конструкцій для пл і рп підстанцій

В наш час удосконалення ізоляційних конструкцій для розподільних пристроїв підстанцій і повітряних ліній електропередачі ведеться у двох напрямках:

1. Оптимізація форм ізолюючих деталей з порцеляни і стекла та покриття їх напівпровідними і водовідштовхувальними складами.

2. Залучення в сферу конструювання зовнішньої ізоляції принципово нових технологій і матеріалів на основі склопластикового волокна та трекинго-атмосферостійких полімерних композицій.

У першому випадку для конструювання ізоляторів використовуються традиційні технології і матеріали на основі порцеляни та скла, а удосконалюється форма ізоляційних конструкцій, що забезпечує найбільш ефективне використання довжини шляху витоку ізолятора при експлуатації в районах з різною структурою і хімічним складом забруднюючих речовин і способів їхнього зволоження, а також покриття поверхонь ізолюючих деталей напівпровідними і водовідштовхувальними складами, що забезпечують більш рівномірний розподіл напруги по елементах ізоляційних конструкцій і підвищення розрядних характеристик при найбільш важких видах зволоження – туманом і дощем, що мрячить. Одночасно з цим розробляються ізолятори, що мають більш високу механічну міцність, а ізолюючій деталі надається форма, що забезпечує найменшу забрудненість у заданому районі експлуатації і високий ступень самоочищення поверхні вітром і зливовим дощем. Найбільш перспективні конфігурації цих ізоляторів представлені на рис. 13-15. Тут приведені скляні ізолятори нормального виконання ПС 120-Б і ПС 160-Д (рис. 14 а, б), призначені для роботи в районах з відносно чистою атмосферою, однак вони мають збільшену довжину шляху витоку струму, а також брудостійкі ізолятори поліпшеної конфігурації, призначені для роботи в районах із сильно забрудненою атмосферою. До таких ізоляторів відносяться приведені на рис. 14в і рис. 13б скляний і порцеляновий ізолятори ПСД 70-1 та ПФД 70 (Д- двокрилий), призначені для роботи в районах з не цементуючими видами забруднень, а тому їхні поверхні володіють високими аеродинамічними характеристиками, добре доступними впливові вітру і дощу, а також ізолятори ПСВ 120-У (У- з витягнутим ребром зовнішньої поверхні), зображений на рис. 14г і рис. 14б, призначений для роботи в районах з цементуючими видами забруднень, а тому більш розвиненою нижньою поверхнею ізолятора.

На рис. 15 зображені скляні ізолятори, що підтвердили позитивний досвід експлуатації, з гладкою поверхнею ізолюючої деталі типу ПСС 120-Б (а), ПСК 300-А (б) і ПСС/ДО 120 (в), З, ДО, З/ДО – відповідно зі сферичною, конічною та сферично-конічною формою ізолюючої деталі, призначені для роботи в сильно забруднених районах з не цементуючими видами забруднюючої речовини і періодично повторюваними сильними вітрами, що забезпечує їм гарне самоочищення поверхні. Основні технологічні характеристики найбільш перспективних типів ізоляторів, розроблених та

виготовлених за останні роки в нашій країні приведені в табл. 4.

Рисунок 14 – Ізолятори підвісні скляні з поліпшеною конфігурацією ізоляційної деталі

Великі перспективи і можливості очікуються від широкого впровадження в електромережне будівництво розроблених у Науково-дослідному інституті високих напруг (м. Слов’янськ) по принципово нових технологіях ізолюючі конструкції з композиційних і полімерних матеріалів, що виготовляються для різних класів напруг та різного цільового призначення.

Полімерний ізолятор складається зі склопластикового стрижня, ребристої захисної оболонки з кремнійорганічної гуми гарячої вулканізації і металевих кінцівок. Для зниження максимальної напруженості електричного поля і захисту від впливу силової дуги лінійні ізолятори на напругу 110 кВ та вище оснащаються металевими екранними дисками й екранами.

Лінійні ізолятори до напруги 500 кВ включно виконані у вигляді одного елемента, на напругу 750 і 1150 кВ застосовуються гірлянда, що складається з двох ізоляторів на напругу 330 і 500 кВ відповідно.

Склопластикові стрижні різних діаметрів і довжини виготовляються шляхом протягання через формуючу фильеру склоровінга, що обігрівається, попередньо просочену епоксидним компаундом.

Захисна оболонка складається з окремих елементів (ребер), що виготовляються за технологією, прийнятої при виробництві гумовотехнічних виробів.

г) д)

Рисунок 15 – Підвісні скляні і порцелянові ізолятори в брудостійкому виконанні

Таблиця 4 – Основні характеристики скляних і порцелянових ізоляторів звичайного, брудостійкого та спеціальних виконань

Тип ізолятора	Механіч-на руйнівна сила,кН				Діаметр тарілки,мм			Буді-внельнависота,мм	Довжи-на шляху витоку ,мм	Ма-са,кг	Напруга, кВ
											Витри-мування на імпульсну напругу			Витри-мування при 50Гц під дощем		По рівню радіо-пе-решкод
Скляні та порцелянові ізолятори нормального виконання
ПС-40 ПС-70-Е ПС-120-Б ПС-160-Д ПС-210-В ПС-300-В ПС-400-В ПФ-70-Д		40 70 120 160 210 300 400 70					175 255 255 280 300 320 390 255	110 127 146 146 170 195 205 127	185 303 320 370 370 385 475 303	1,7 3,4 3,8 6,0 7,3 10,0 15,0 4,5		70 100 100 110 110 130 130 110		30 40 40 45 45 50 55 40		25 25 30 40 40 40 40 25
Ізолятори для районів із забрудненою атмосферою
ПСД-70-Е ПСВ-120-Б ПСВ-160 ПФД-70			70 120 160 70				270 290 320 255	127 146 146 146	411 442 545 400	4,6 5,7 8,5 6,0		110 125 140 115		45 50 55 40		25 30 20 25
Ізолятори спеціального призначення
ПСС-70-Б ПСС-120-Б ПСС-210-Б ПСК-300-А ПСС/К-70 ПСС/К-120 ПФС-70-А ПФК-70-А ПФС/К-70				70 120 210 300 70 120 70 70 70		310 330 410 450 330 330 310 330 330		127 127 156 180 127 146 127 133 127	310 330 410 460 310 330 318 134 315	4,0 5,0 9,0 12 4,0 5,0 4,5 5,5 4,5		80 75 90 90 80 75 90 90 90	40 45 55 52 40 45 45 45 45		25 30 40 40 25 30 25 25 25
Антивандальні ізолятори
ПСА-70 ПСА-120				70 120		255 255		127 146	300 300	4,8 4,8		90 90	40 40		25 --

Лінійні ізолятори спеціального призначення наведені на рис.16.

Рисунок 16 – Конструкція лінійних ізоляторів спеціального призначення

Відформовані ребра послідовно насаджуються на склопластиковий стрижень. З’єднання ребер між собою, зі склопластиковим стрижнем і металевими кінцівками здійснюється кремнійорганічним компаундом холодного отвердіння .

У залежності від призначення ізолятора металеві кінцівки виготовляють зі сталі або чавуна, а їхнє з’єднання зі склопластиковим стрижнем робиться або обтисненням або під час заливання епоксидним компаундом.

Найбільш характерні конструкції лінійних полімерних ізоляторів із кремнійорганічної гуми з нормальним руйнівним навантаженням 70 кН, напругою 110 кВ (ЛК 70/110-3) нормального (третій ступінь забруднення атмосфери) і брудостійкого виконання (6-7 ступінь забруднення) представлені на рис. 17. На рис.18 представлені полімерні опорні ізолятори стрижневого типу (ОСК) на напругу 35 і 110 кВ. Технічні характеристикиполімерних ізоляторів для ПЛ і ВРП підстанцій на різні класи напруг у нормальному та брудостійкому виконанні представлені в табл. 5.

Рисунок 17 – Полімерні ізолятори з кремнійорганічною оболонкою для повітряних ліній електропередач нормального і брудостійкого виконання

Рисунок 18 – Опорні полімерні ізолятори стрижневого типу на напругу 35 і 110 кВ

У конструкціях усіх цих типів ізоляторів застосовані:

- електротехнічний довгострижневий склопластик, що сполучить високі електричні і механічні характеристики, що є механічною основою;

- кремнійорганічна гума, як матеріал захисної оболонки;

- кінцева арматура зі сталі і високоміцного чавуна з антикорозійним

покриттям.

Конструкція, матеріали і технологія їхнього виготовлення забезпечують високі показники експлуатаційної надійності.

У порівнянні з ізоляторами порцеляновими і скляними для ПЛ та ВРП підстанцій на відповідний клас напруг, ізолятори з захисною оболонкою з кремнійорганічної гуми на основі склопластикових стрижнів:

- мають значно меншу масу;

• стійкі до динамічних і ударних навантажень;

- в однакових експлуатаційних умовах значно менше забруднюються. На їхній поверхні не утворюється суцільна водяна плівка при дощі, що мрячить, тумані, випадінні роси і інею, що виключає електродугові перекриття ізоляторів при робочій напрузі в нормальному експлуатаційному режимі.

Ізолятори стійкі до впливу кліматичних факторів зовнішнього середовища виготовляються для експлуатації в районах з коливаннями температур від - 60до + 50.

Багаторічний досвід експлуатації полімерних ізоляторів у різних кліматичних і експлуатаційних умовах показав їхню високу надійність, що досягається за рахунок значно більш високих електричних і механічних характеристик у порівнянні з ізоляторами з порцеляни і скла, високої

Таблиця 5 – Технологічні характеристики полімерних ізоляторів для ПЛ і ВРП підстанцій різних класів напруг

Тип ізолятору	Меха- нічна руйнів- на сила, кН				Діа- метр таріл- ки, мм			Будів- на висота, мм	Довжи- на шляху витоку, мм		Маса, кг	Напруга, кВ
												Грозово- го імпульсу з формою хвилі 1,2/50мкС	Комута- ційного імпульсу з формою хвилі 250/2500 мкС
1	2				3			4	5		6	7	8
Полімерні ізолятори для ПЛЕП
Ізолятори нормального виконання
ЛК-70/35-3 ЛК-70/110-3 ЛК-70/220-3 ЛК-70/330-3 ЛК-160/330-3 ЛК-160/220-3 ЛК-160/500-3 ЛК-300/330-3 ЛК-300/500-3 ЛК-300/500-А3 ЛК-800/330-3		529 1248 2098 2880 2115 2973 3894 2998 3844 3995 3140		358 1008 1858 2640 1835 2693 3551 2586 3432 3585 2680			90 90 90 90 110 110 110 130 130 130/95 150/120			900 2640 4800 6700 4680 7200 9500 6850 9130 11100 7200	1,8 3,65 5,6 7,7 9,1 12,4 16,0 17,5 21,8 22,8 31,2	230 570 1050 1370 1000 1400 1740 1350 1730 1800 1440	-- 480 820 1160 850 1150 1450 110 1300 1500 1030
Ізолятори для районів з забрудненою атмосферою
ЛК-70/35-7 ЛК-70/110-7 ЛК-70/220-7 ЛК-70/330-7 ЛК-160/220-7 ЛК-300/500-6		664 1334 2387 2940 2448 3982		424 1088 2141 2700 2168 3600			105/75 105/75 105/75 105/75 115/85 135/95			1300 3450 6860 86520 6900 13500	1,7 3,7 6,0 7,8 8,7 21,5	250 590 110 1300 1130 1600	-- 540 940 1000 940 1300
Опорно-стрижньові ізолятори для підстанцій на напругу 35 і 110 кВ
ОСК- 6-80-190-4 ОСК-10-200-457-4 ОСК-10-1000			6 10 10			150 180 225	190 475 1100			300 950 2230	1,4 6,5 67,0	80 200 480	70 120 --

стійкості до ударів, динамічним, термічним і електродуговим впливам. Ці ізолятори не піддаються вандалізмові в порівнянні з порцеляновими і скляними ізоляторами. В експлуатації полімерні ізолятори не вимагають проведення чищення, дефектировки, незначно забруднюються і зберігають високі електроізоляційні властивості і механічну міцність, що підтверджується результатами післяексплуатаційних іспитів. Полімерні ізолятори мають низький рівень радіоперешкод, і, завдяки високим ізоляційним властивостям, у т. ч. у стані забруднення та зволоження, дають менші струми витоку. У порівнянні з порцеляновими і скляними ізоляторами, завдяки меншій масі, відсутності бою – знижуються витрати при монтажі, транспортуванні і збереженні.

Найважливішим елементом полімерної підвіски для лінії 330 кВ і вище є електростатичні екрани, виконані у виді металевих тороїдів. Екрани знижують максимальну напруженість електричного поля в склопластиковому стрижні і прикордонному шарі “стрижень – ребро” до номінальної величини, підвищують напругу виникнення коронних розрядів, знижують рівень радіоперешкод і забезпечують додатковий захист оболонки й окінцівок від впливу силової дуги.

Установка екранів на ізоляторі необхідна, тому що при їхній відсутності, можливе інтенсивне електричне старіння склопластикового стрижня, наслідком якого може бути зниження електричної і механічної міцності.

Приймаючи в увагу вищесказане, можна укласти, що широке застосування полімерної ізоляції дасть можливість значно підвищити експлуатаційні характеристики лінійної і підстанційної ізоляції, що забезпечить більш високий рівень надійності в електроенергетиці.