Новости

Общие сведения

       При разработке и постоянной модификации опорных стержневых изоляторов конструктора сталкиваются с противоречивыми задачами, противоречивыми свойствами которые необходимо совместить. В частности, общеизвестно, что при уменьшении диаметра электроизоляционного тела стержневого изолятора значительно улучшаются все электрические показатели изолятора: электроизоляционные, сухоразрядные, мокроразрядные, уменьшается загрязняемость, благоприятно изменяется распределение электрического поля. Это способствовало более лучшим характеристикам подвесных стержневых изоляторов типа ЛК в сравнении с гирляндами тарельчатых изоляторов, и широкому применению их в электроэнергетике. Однако изоляторы ЛК испытывают только растягивающие нагрузки, а опорные изоляторы в основном изгибающие. Для жесткости изолятора необходим большой диаметр стеклопластикового стержня. В изоляторе ОСК на основе опыта последних  5 лет нашими специалистами найден оптимальный диаметр изоляционного тела: достаточно малый для прекрасных электроизоляционных свойств и достаточно большой для оптимальной жесткости всего изолятора.

              Надо отметить, что изоляторы ОСК изготавливаются только на основе монолитного стеклопластикового стержня. В первые годы наше предприятие также как и многие изготавливало изоляторы на основе полых труб. В дальнейшем нами первыми была разработана технология заполнения полости труб электроизоляционного тела  пенополиуретаном. На это нашим предприятием даже получен патент. Но в последующем мы отказались от этого. Длительное воздействие электромагнитных волн, излучения, высокого напряжения может приводить к разрушению пенополиуретана, и образованию полостей для влаги. Так же до сих пор не изучено влияние частичных разрядов в полости пузырьков из которых формируется пенополиуретановая пена.

В конструкции изолятора применены решения, на которые получено несколько патентов.

Самым слабым узлом стержневого опорного изолятора является стеклопластиковый электроизоляционный несущий стержень. Защита его от воздействия окружающей среды, солнечной радиации, эрозии токов утечки и трекинга является основной функцией кремнийорганической оболочки.  Слабые места в защите располагаются в области соединения кремнийорганической оболочки с фланцем и в месте соединения ребер кремнийорганической оболчки при модульной сборке. Рассмотрим подробнее технические решения, устраняющие эти слабые места в изоляторе.

     Из за возможности проникновения влаги и отсутствия герметичности между ребрами при модульной (шашлычной) сборке бытует мнение о худших характеристиках изоляторов собранных по этой технологии по этой причине. Однако у изоляторов, отлитых в форме с продольным разъемом существует другой фактор, ухудшающий характеристики изолятора. По линии разъема формы остается облой и даже после его срезания неровность идущая от верхнего фланца, находящегося под потенциалом до нижнего заземленного. В результате на всех изоляторах изготовленных литьевым способом по поверхности изолятора существует «дорожка» которая имеет большую способность к загрязнению и предрасположена к формированию трекинга и эрозии вдоль линии напряженности электрического поля. Этого недостатка лишены ребра, которые отпрессованы по отдельности и линия разъема формы проходит поперек напряженности электрического поля, обычно по краю ребра. Для решения этой дилеммы в изоляторе ОСК применена технология широко известная у европейских американских производителей высоковольтных изоляторов: Pfifster, Sefag, Ohio Braas, Hubbel, NGK, ABB и др. Технология заключается в том , что стеклопластиковый стержень методом экструзии покрывают кремнийорганической резиной тонким слоем. В результате происходит полная герметизация стеклопластикового стержня. Кроме этого при экструзии не образуется продольных линий вдоль разъема литьевых форм. После этого на обрезиненный стержень помещаются предварительно отформованные из твердой кремнийорганической резины ребра. При этом ребра изготавливаются из трекингостойкой кремнийорганической резины с высоким содержанием противоэрозионных и антитрекинговых веществ. В основном это тонкомолотые минеральные вещества обладающие большой абразивностью. При обычном литье жидкой кремнийорганической резины производители не могут использовать их в силу быстрого износа форм от абразивного воздействия. По литьевой технологии используется недостаточно трекингоэрозионностойкая  резина в сравнении с твердой резиной перерабатывающейся методом прессования.  В итоге примененная технология сочетает все плюсы машинной герметизации литьевой технологии и все плюсы трекингостойкости и отсутствия линий разъема форм модульной сборки.

        Вторым наиболее опасным местом в стержневом полимерном изоляторе является место соединения стеклопластикового стержня, кремнийорганической оболочки, и металлического фланца, так называемая «тройная точка».  Особенно опасна эта точка в зоне верхнего фланца. Изготовление и техническое решение в этой зоне в большинстве своем определяет надежность изолятора. До 70% выхода из строя полимерных стержневых опорных и подвесных изоляторов связаны с началом деструктивных процессов в этой зоне. В этой точке сходятся не только разные детали изолятора из разных материалов, но и сама точка находится в зоне наибольшей напряженности электрического поля. Граница электропроводной (фланец) и диэлектрической (стержень) среды определяет настолько неравномерное распределение поля, что происходят постоянные разряды как внутренние, частичные так и внешние, сопровождаемые короной. В изоляторе ОСК эта точка находится внутри фланца, в зоне отсутствия электрических полей. В соответствии с законом Фарадея напряженность электрического поля в точке экранированной со всех сторон равна нулю. Тем самым «тройная точка» защищена и экранирована от электрического поля. При этом, как выполнено соединение кремнийорганической резины и оконцевателя, не имеет существенного значения. Оконцеватель может быть залит сверху силиконовой резиной, может быть не залит, но главное, что бы «тройная точка» находилась внутри фланца, была экранирована. Это решение в течении многих лет применяется ведущими производителями высоковольтных изоляторов, например, японской компанией  NGK.

        Другим немаловажным  аспектом является способ соединения фланцев со стеклопластиковым несущим стержнем. Большинство производителей изоляторов не придают особого значения, полагая что главное это обеспечение механической прочности заделки. Некоторые производители приклеивают металлические фланцы, другие крепят на винтах. Однако изолятор эксплуатируется при температурах от -40 до +50. Разные коэффициенты температурного расширения металла и стеклопластика приводят к разрушению клеевого соединения и иногда к тому , что фланец просто не закреплен на изоляционном теле никак.  Фиксация фланца от проворота с помощью штифтов, при неправильном выполнении операции также грозит серьезными последствиями уже не только в части механической прочности, но и электрической. Штифт входит в тело стеклопластикового стержня, раздвигая нити стеклянного ровинга и создает условия для развития внутренней трещины вдоль всего стержня. При отсутствии нагрузок трещина не развивается. Такая ситуация может быть достаточно длительной, Изолятор при этом будет нормально работать. Механические нагрузки на изолятор в составе разъединителя возникают только в момент разъединения, что достаточно редкое явление. Но в момент приложения нагрузки, особенно крутящей, неизбежен рост трещины. Нарушение целостности изоляционного тела в итоге неизбежно приведет к выходу изолятора из строя. Для исключения вмешательства в изоляционное тело и для надежного, но бережного крепления фланцев в изоляторе ОСК применена технология обжатия. На места крепления  оконцевателей на электроизоляционное тело напрессовываются металлические втулки. Опрессование втулок происходит круглыми матрицами по диаметру стержня со всех сторон равномерно. Производится контроль усилия и акустический контроль. Технология опрессовки оконцевателей положительно зарекомендовала себя в подвесных изоляторах типа ЛК. Оконцеватели изоляторов ЛК  после обжатия на стеклопластиковом стержне диаметром 16 мм выдерживает нагрузку на разрыв более 12 тнс. После этого к металлическим втулкам надежно обжатым на изоляционном стеклопластиковом стержне крепятся оконцеватели имеющие необходимые присоединительные размеры для установки в разъединителях или  других аппаратах. Крепление оконцевателей к металлическим втулкам не способно повредить целостность изоляционного тела и может выполняться любым способом, принятым в машиностроении: штифтовым, болтовым и др.

Таким образом для надежной работы опорный стержневой изолятор должен иметь:

• Монолитный стеклопластиковый стержень
• Экструзионную технологию защиты стержня кремнийорганической оболочкой.
• Модульное размещение ребер на стержне в оболочке.
• Отсутствие электрического поля в «тройной точке», ее экранирование.
• Крепление фланцев на стеклопластиковом стержне в оболочке методом обжатия, без нарушения целостности и герметичности.
• Минимальный диаметр изоляционного тела изолятора.
• Наличие экранов на верхнем фланце изоляторов начиная уже со 110кВ для исключения короны, частичных разрядов, радиопомех. 

Применение передовых технологий и конструкторских разработок, автоматизация техпроцесса позволило не только значительно увеличить надежность работы опорного изолятора, но и существенно снизить его стоимость. Впервые полимерный опорный стержневой изолятор на 110кВ имеет стоимость  ниже стоимости фарфорового изолятора. Изолятор заменяющий фарфоровый опорный изолятор ИОС-110-400 типа ОСК-6-110-Б имеет стоимость 4950 рублей, ОСК-6-110-В взамен изолятора ИОС-110-600 имеет стоимость 4980 рублей без НДС.