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-внельна висота,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

1,7 3,4 3,8 6,0 7,3 10,0 15,0 4,5

Ізолятори для районів із забрудненою атмосферою

ПСД-70-Е ПСВ-120-Б ПСВ-160 ПФД-70

4,6 5,7 8,5 6,0

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

4,0 5,0 9,0 4,0 5,0 4,5 5,5 4,5

Антивандальні ізолятори

ПСА-70 ПСА-120

4,8 4,8

--

 

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 - 60 до + 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

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

130/95 150/120

1,8 3,65 5,6 7,7 9,1 12,4 16,0 17,5 21,8 22,8 31,2

--

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

105/75 105/75 105/75 105/75 115/85 135/95

1,7 3,7 6,0 7,8 8,7 21,5

--

Опорно-стрижньові ізолятори для підстанцій на напругу 35 і 110 кВ

ОСК- 6-80-190-4 ОСК-10-200-457-4 ОСК-10-1000

1,4 6,5 67,0

--

 

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.