Опыт эксплуатации и некоторые характеристики немецких полимерных изоляторов

Опыт эксплуатации композитных изоляторов первого поколения в Германии подробно рассмотрен на сессиях СИГРЭ 1980, 1984 и 1986 г. г. / 58 — 60 /. Современный опыт эксплуатации немецких композитных изоляторов достаточно подробно рассмотрен в разделах 8 и 9 настоящего обзора. В этом разделе приводятся некоторые дополнительные данные, касающиеся характеристик композитных изоляторов, выпускаемых двумя крупными фирмами Siemens и Hoechst. Опыт внедрения на рынок композитных изоляторов фирмы Siemens приведен в / 61 /. Эта фирма построила в конце 1995 г. в г Рудвице оснащенный современной технологией цех по производству аппаратных композитных изоляторов площадью 700 м² (объем капиталовложений 5 млн DM). Фирма утверждает, что является единственным производителем в мире, способным изготавливать фарфоровые, эпоксидные и композитные изоляторы для распределительных устройств на напряжения до 500 кВ. В настоящее время фирма Сименс изготавляет только полые композитные изоляторы, но в ближайшем будущем предполагает наладить выпуск композитных изоляторов также и для ВЛ. В / 61 / отмечается, что в 1996 г. мировой рынок полых композитных изоляторов был ограничен скромной величиной 20 млн. долларов США, но этот бизнес постоянно растет. Подчеркивается, что надо не просто заменять фарфоровые покрышки полимерными, а разрабатывать новые конструкции электрооборудования с использованием полимерных изоляторов. Технологию изготовления полимерных изоляторов фирма Сименс приобрела по лицензии у других фирм, считая, что следует экономить время, которое ушло бы на освоение соответствующих разработок своими силами.

Фирма считает, что в ближайшие годы стоимость композитных и фарфоровых аппаратных изоляторов сравняется. Уже сейчас в классе напряжения 420 кВ стоимости одинаковы, а в диапазоне 245 — 300 кВ близки. Более трудно добиться экономического эффекта от применения композитных изоляторов в классе напряжения 110 — 170 кВ. Поэтому в настоящее время фирма концентрирует свои усилия на выпуске композитных подстанционных изоляторов 245−420 кВ в основном с кремнийорганической оболочкой. Фирма Сименс готова выпускать также изоляторы из EPR, если в них возникнет потребность (сейчас лучше покупают КО — изоляторы). По мнению фирмы EPR, как существующий компромиссный (более дешевый) вариант, постепенно исчезнет с рынка. По пути снижения цен на изоляторы за счет введения наполнителей фирма не пошла, т.к. при этом может резко ухудшиться поведение изоляторов в условиях загрязнения (возникает поверхностная эрозия, обусловленная высокой долей наполнителя). Крупные полые композитные изоляторы фирма Сименс экспортирует в разные страны, в том числе в США. Новая технология в основном связана с герметичным креплением торцевой арматуры к полым изоляторам большого диаметра. Максимальный диаметр стеклопластиковых труб, применяемых фирмой в полых композитных изоляторах 600 мм, их максимальная длина 6 м (более длинные изоляторы трудно транспортировать). Каждая готовая покрышка с фланцами испытывается сжатым воздухом при давлении до 35 бар. После крепления торцевой арматуры на стеклопластик на наружную поверхность полой трубы напыляется специальный подслой, который обеспечивает прочную связь между силиконом и стеклопластиком.

Напыление подслоя может производиться при вертикальном или горизонтальном положении изолятора, при этом сопла двигаются на строго определенном расстоянии от стеклопластиковой трубы. Другой подслой (растворитель) наносится кистью на наиболее ответственные места вдоль трубы, где силикон соединяется с силиконом (указывается, что состав этого растворителя и способ его нанесения — строгий секрет фирмы). Имеются две крупные установки для отливки силикона на полые трубы, выпускается около десятка типоразмеров этих труб. Фирма располагает уникальным прибором для полного удаления воздуха из силикона и считает это очень важным своим достижением. Каждый вспрыск литьевой машины может наносить на трубу ребристую оболочку длиной до 2,1 м, т. е. достаточно трех циклов, чтобы покрыть самую длинную трубу. Длительность каждого цикла составляет от 10 до 40 минут в зависимости от диаметра трубы. После инжекционного литья изоляторы вулканизируются в печи в течение около 4-х часов. Последняя стадия производства предусматривает тщательное удаление неровностей на силиконовой оболочке с использованием шлифовального круга. Во время всех технологических циклов трубы передвигаются на специальных тележках, что значительно облегчает весь процесс. Технологический цикл изготовления полого изолятора 500 кВ занимает не менее недели, хотя теоретически такой изолятор может быть изготовлен за 10 часов. Для обеспечения непрерывности цикла специально оговорено, что на складе поставщика всегда должно находиться как минимум три стеклопластиковых трубы требуемого размера.

О результатах исследований характеристик своих композитных изоляторов с оболочками из кремнийорганической резины сообщила фирма Hoechst Ceram Tec. / 62 /. Отмечается, что до 1979 г. в Германии выпускались КО — изоляторы только с оболочкой, вулканизирующейся при комнатной температуре (RTV) и лишь затем начали выпускать изоляторы с HTV — силиконовыми оболочками с улучшенными свойствами. Оба типа оболочек в настоящее время эксплуатируются в Германии в большом количестве, но всё же в эксплуатации находится уже значительно больше HTV — изоляторов. Оба типа изоляторов выпускаются в Германии на все классы напряжения до 765 кВ и устанавливаются в районах с различными условиями загрязнения. Опыт эксплуатации, по мнению фирмы Hoechst, полностью положителен. В изоляторах нового поколения применен стеклопластиковый стержень, стойкий к хрупкому излому и гидролизу. На стержень навулканизирована бесшовная экструдированная оболочка. Предварительно отформованные тарелки насажены на оболочку и привулканизированы к ней. Оконцеватели изоляторов изготавливаются из кованой стали. Зазор между оболочкой и оконцевателем загерметизирован специальным сверхстойким силиконом. Ранее выпускавшиеся PTV — изоляторы имели стержни, изготовленные из стекла Е и тарелок из силикона РТВ, отлитых и завулканизированных на стержне.

Было испытано большое число кремнийорганических изоляторов (RTV, HTV), демонтированных с ВЛ 20 — 380 кВ, расположенных в районах со всеми степенями морских и промышленных загрязнений по / 9 /. Длительность эксплуатации демонтированных изоляторов составляла 10 — 20 лет. В качестве примера можно указать, что RTV и HTV изоляторы 380 кВ, эксплуатировавшиеся в промышленных районах с III степенью загрязнения, имели длину пути утечки 10,25 — 10,5 м. Изолятор 110 кВ, также работавший в районе с III степенью загрязнения, имеет длину пути утечки около 2,7 м, в то время как используемые в том же районе фарфоровые длинностержневые изоляторы требуют длины пути утечки около 4,3 м. Поверхность демонтированных КО — изоляторов не имела повреждений, но значительно потемнела (равномерный слой загрязнения, похожий на копоть, плотно сцепленный с оболочкой изолятора). Все электрические характеристики демонтированных изоляторов соответствовали стандарту МЭК 383. Мокроразрядное напряжение (50 Гц) демонтированных изоляторов 110 кВ составило около 350 кВ, т. е. было практически таким же, как у чистых новых изоляторов. Исследования, проведенные фирмой Hoechst / 63 /, показали, что пока не найдено объективного критерия, который позволяет оценить степень загрязнения кремнийорганических изоляторов в условиях эксплуатации. По мнению фирмы, для этой цели мало подходят как токи утечки по поверхности увлажненных изоляторов с естественным загрязнением, так и ESDD.