Арматурно-изоляторный завод. Лыткарино. www.insulators.ru ________________________________________________________________ Полимерные изоляторы. Опыт и перспективы.1. ВведениеВ 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 терминыВсе 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. Цельные изоляторы. Один полимерный материал. Изоляторы, покрытые тонкой полимерной оболочкой. Изоляторы с нанесенными дополнитель-ными ребрами или удлинителями пути утечкиНаиболее 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 изоляторовОсновными производителями линейных (подвесных и опорных) композитных изоляторов в настоящее время являются следующие фирмы :в России ЗАО «Завод полимерных изоляторов» ОАО «Завод слоистых пластиков» ЗАО «Полимеризолятор» ОАО «ПромАрматура» ЗАО «Арматурно-изоляторный завод», Лыткаринона 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 ИталииRebosio Industria Elettrotechnica * (PTFE , HTV силикон , 24-380 кВ);Pirelli Servocavi * (подвесные и опорные 3 - 150 кВ).- в ГерманииHoechst Ceram Tech *;Siemens A G.- в ШвейцарииSefag * (до 500 кВ ).- в Венгрии Furukawa Electric Composite * (силикон, подвесные 10 - 750 кВ, опорные 110 - 420 кВ).- в НорвегииEgoTech * ( подвесные 24 - 145 кВ , опорные 24 - 36 кВ ) ;Ensto Energi * .- в БразилииElectrovidro ( Sediver ) * ( до 500 кВ ).- в АвстрииKuvag Kunstoffverbeitungs * (циклоалифатическая эпоксидная смола (до 70 кВ).- в ФинляндииOy 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 Российские 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 особенностиполимерных 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 кВЛинейные 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 1Причины 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 2Общее число эксплуатировавшихся на ВЛ за рубежом полимерныхизоляторов , 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) Линейныйопорный 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) Линейныйопорный 28414(150437) 7313(36660) 380(1882) 22(117) Таблица 4Число изоляторов , эксплуатировавшихся в особых условиях ( постранам ). 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 среднеесильное 01961 1307 364 1342 676 0 3000 00 15585996 420512497 Морское загрязне-ние , степень I II III IV 2393 1096 54018 0 237 2427 779 546 56151 0 50 720 0 0 12000 520 102 223 3792 2033 1924199 Промышленное загрязне-ние , степень I II III IV 90 1 6 0 388 318 1233 597396 0 17 010 0 20 400 0 1284 5944 3705973 Таблица 5Число 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 более1000 м н.у.м. 2110 3095 3133 126 Влажность воздуха более85 % 250 670 3652 80 Ультрафиоле - товое излучение среднеесильное 27392768 133435 1496168 1304126 Морское загрязнение , степень I II III IV 3363 1975 66269 0 0 2028 429 58 124210 0 0 028 Промышленное загрязнение , степень I II III IV 503 2050 1832308 30 1819 1433564 14 1757 440101 637 318 00 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 загрязне