16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/52/2297.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 12 (52) декабрь 2004 года

Полимерные опорные изоляторы ООО «Альфа-Энерго»

Производство для энергетики Э. П. Соловьёв, М. К. Ярмаркин

В настоящее время ООО «Альфа-Энерго» является единственной в России фирмой, освоившей серийный выпуск полимерных опорно - стержневых изоляторов типа ИОСПК во всем диапазоне номинальных напряжений от 6 до 220 кВ.

Изоляторы ИОСПК используются, в частности, в качестве опорных поворотных изолирующих элементов, поддерживающих токоведущие шины и ножи разъединителей при эксплуатации на открытом воздухе, а также в качестве (или в составе) шинных опор. Конструкция полимерного опорного изолятора должна обеспечивать на необходимом уровне механическую прочность, жесткость и электрическую прочность, что в свою очередь обеспечивается выбором типа изолирующего материала, величиной сечения силового элемента, габаритами конструкций и формой фланцевых соединений.

Требуемую механическую прочность тела изолятора можно получить, применяя в качестве несущей основы монолитный стеклопластиковый стержень, изготавливаемый с помощью пултрузии, то есть непрерывной протяжкой стекложгута с одновременной пропиткой полимерным связующим и отверждением его в фильере. Пултрузионный стеклопластик имеет механическую прочность на растяжение, достигающую 100 кН/см2, прочность на изгиб-70 кН/см2 и модуль упругости 3500 кН/см2. Сечение стержня (диаметр) должно удовлетворять требованию механической прочности.

Расчеты показывают, что определяющим фактором при выборе диаметра стержня в классах напряжения 110 кВ и выше является условие жесткости, а не условие прочности.

С учетом проведенных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, связанных с определением параметров стержней с соединительных фланцев, в конце 90-х годов был разработан и опробован в серийном производстве класс опорно- стержневых изоляторов типа ИОСПК со стеклопластиковыми стержнями на рабочие напряжения 35-110 кВ. Эти изоляторы прошли полный объем испытаний в составе разъединителей РНДЗ, РДЗ, SGF,РГЮ РГД. Например, в настоящее время более 15000 изоляторов типа ИОСПК-10-110 успешно эксплуатируются более 5 лет в 48 энергосистемах России.

Успешная их эксплуатация в условиях широкого спектра дестабилизирующих воздействий, включая перепады температур окружающей среды от минус 60оС до плюс 50оС, различные классы рабочих сред, механические воздействия и т.д., подтверждает их высокие эксплуатационные характеристики, а габаритно-весовые параметры и существенное сокращение времени технического обслуживания дают им явное преимущество в сравнении с изоляторами других типов.

Что касается особенностей технологии производства изоляторов ИОСПК, то следует обратить внимание на то, что достигнутый уровень безотказности при эксплуатации обеспечен 100%-ным пооперационным контролем на этапах подготовки производства и изготовления изделий, а также 100%-ными электрическими испытаниями перед отправкой потребителям на условиях независимой экспертизы в одной из испытательных лабораторий ОАО «РАО ЕЭС».

Накопленный к настоящему времени опыт на базе промышленного выпуска изоляторов с рабочим напряжением до 110 кВ позволил перейти к научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, связанным с созданием опорно-стержневых полимерных изоляторов на напряжение 220-330 кВ.
В первую очередь эти работы касаются выбора параметров опорного элемента.

Как наиболее перспективный с точки зрения габаритно-весовых характеристик и возможностей промышленности в части наиболее быстрого и экономически оправданного обеспечения комплектующими элементами нами был выбран вариант стеклопластиковой трубы.

Применение трубы в качестве несущей основы изолятора ставит задачу поддержания необходимой электрической прочности вдоль поверхности внутренней полости трубы. В практике применения опорных изоляторов с внутренней полостью известны случаи перекрытия вдоль внутренней стенки. Принято считать, что это связано с возможностью диффузионного газообмена между полостью и внешней средой, причём в летний период влага вместе с теплым воздухом накапливается в полости, а с наступлением холодной погоды конденсируется на её стенках и инициирует пробой вдоль поверхности изолятора. Несмотря на отсутствие исчерпывающих исследований, полностью описывающих этот механизм, можно указать на некоторые закономерности, свойственные процессу накопления влаги внутри изолятора. Прежде всего абсолютное количество влаги, которая может быть накоплена во внутренней полости и конденсироваться на ее стенках, прямо пропорционально объему полости. Это позволяет заключить, что проблема перекрытия вдоль внутренней поверхности полого изолятора тем более значительна, чем выше класс напряжения, то есть больше строительная высота и радиус трубы, необходимый для поддержания требуемой жесткости и механической прочности. При r=25 мм, что характерно для изолятора ИОСПК класса 110 кВ, среднюю плотность влаги на стенке трубы можно оценить величиной 0.045 мг/см2. При увеличении радиуса до 85 мм, что характерно для изоляторов класса 330 кВ, количество конденсата на поверхности возрастает до 0.153 мг/см2.

Следует принять во внимание то, что конденсат оседает на стенках неравномерно, образуя зоны повышенной плотности, где пробой вдоль поверхности более вероятен. Эта неравномерность может привести к увеличению концентрации влаги в отдельных зонах, более чем на порядок превышающей указанные средние величины.

С другой стороны, путем несложных экспериментов нетрудно установить, что на вертикальной плоскости из кремнийорганической резины невозможно удержать капли влаги при концентрации, превышающей 10 мг/см2. Это значение является, таким образом, верхней оценкой для опасного уровня концентрации влаги на поверхности. В тех же экспериментах установлено, что слияние мелких капель с образованием потёков активно происходит и при концентрации порядка 1.0 мг/см2, то есть при уровне, незначительно превышающем указанный выше для существующих изоляторов класса 110 кВ с учетом неравномерности распределения конденсата. Это позволяет сделать вывод, что проблема конденсации влаги на внутренней поверхности трубы, существующая при классе напряжения 110 кВ, будет возрастать и приобретать все большее значение при переходе к высшим классом напряжения, связанным с необходимым увеличением диаметра полости.

Известны различные способы борьбы с указанными явлениями, в том числе естественная вентиляция полости, нанесение защитного покрытия на ее поверхность, установка внутренних ребер и т.д. Наиболее эффективным из них, с нашей точки зрения, является заполнение полости каким-либо диэлектриком, что делает невозможным конденсацию влаги на стенках. Наиболее эффективно для этого применение заполняющего диэлектрика в виде пены, что является, по существу, разбиением объема на множество малых отсеков.

В этом случае диффузия влаги может быть лишь незначительно затруднена наличием тонких диэлектрических перегородок между пузырьками пены, однако, как показано выше, малый объем пузырьков исключает образование опасной концентрации влаги на стенках пузырька. Кроме того, при этом исключена возможность формирования потеков влаги на стенках внутренней полости. Достоинством этого способа является незначительный расход материала заполнения и относительно малый вес готового изолятора. В ООО «Альфа-Энерго» для этой цели применяется вспененный силиконовый каучук, сочетающий широкий температурный диапазон с высокой адгезией к стенкам стеклопластиковой трубы. В настоящее время в ООО «Альфа-Энерго» налажено производство изоляторов ИОСПК класса 110 кВ и разработан изолятор класса 220 кВ на основе стеклопластиковой трубы с заполнением силиконовой пеной.

Опытные образцы изоляторов успешно прошли исследовательские испытания в лабораториях ОАО «РАО ЕЭС» и в настоящее время находятся в стадии всесторонних конструкторских испытаний. Разработаны и реализуются мероприятия по проведению межведомственных испытаний в объемах действующих нормативных документов.

Не менее важным компонентом конструкции изолятора является соединительный фланец. Для надежной работы изолятора конструкция соединительного фланца должна обеспечивать максимальное снижение напряженности электрического поля в области его сочленения с изолирующим элементом. Надежная работа изоляторов ИОСПК при воздействии высокого напряжения достигнута тщательным анализом электрического поля и принятыми мерами по снижению его напряженности до допустимого уровня.

Основными особенностями принятой формы высоковольтных фланцев являются большие радиусы кривизны поверхности на нижнем торце и использование диэлектрического промежутка длиной 3-5 мм между металлом фланца в его нижней части и поверхностью стеклопластика.

Принятая форма высоковольтного фланца обеспечивает отсутствие частичных разрядов как в твердом диэлектрике, так и в воздухе на поверхности металлического электрода. Это подтверждается результатами высоковольтных испытаний, из которых следует, что реально достижимый уровень частичных разрядов не превышает 2 пКл.

Разработанный в ООО «Альфа-Энерго» опорный изолятор класса напряжения 220 кВ выгодно отличается от фарфоровых аналогов низким весом и безопасностью в эксплуатации. Выполненные из алюминиевого сплава фланцы не подвержены коррозии. Гарантийный срок службы изолятора составляет 15 лет.

В настоящее время изготовлено более 300 изоляторов типа ИОСПК-10-220, значительная часть которых успешно эксплуатируется в различных энергосистемах России.

Выводы:
- разработанные опорные изоляторы ИОСПК всех классов напряжения от 6 кВ до 220 кВ удовлетворяют предъявляемым требованиям по условиям механической прочности и деформационной способности (жесткости)
- сравнение изоляторов типа ИОСПК с изоляторами других производителей говорит об их преимуществе по массо-габаритным характеристикам. Например, изолятор класса напряжения 110 кВ производства ОАО «Альфа-Энерго» имеет вес 25 кг, в то время как лучшие образцы других производителей – не менее 33 кг
- особенности конструктивного исполнения изоляторов производства ОАО «Альфа-Энерго» позволяют ограничить интенсивность частичных разрядов уровнем не более 2 пКл
- высокое качество выпускаемых изделий подтверждено длительным опытом эксплуатации более чем 50000 изоляторов.



Научно-производственная фирма «Альфа-Энерго»

(Московский филиал)
115114, г. Москва,
Кожевническая ул., д.7, стр.1
Тел. (095) 518-9833 /34/35,
514-0509 /10/11
Факс (095) 514-0513
E-mail: alfamoscow@mail.ru,
http://www.alfa-energo.ru

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 12 (52) декабрь 2004 года:

  • Системы автоматизированного управления для станций и подстанций

    Компания «ЭНЕРГОМАШВИН» в течение 8 лет занимается системами сбора, архивирования и передачи информации диспетчеру на основе микропроцессорных устройств РЗА. ...

  • Теория хаоса поможет сократить выбросы вредных веществ
    Теория хаоса поможет сократить выбросы вредных веществ

    «Доктор пламени» (Flame Doctor) — это новая система управления теплоэлектростанцией, созданная Стюартом Доу (Stuart Daw) и Чарльзом Финни (Charles Finney) из американской Национальной лаборатории в Окридже (Oak Ridge National Laboratory). Система сокращает выбросы угарного газа и угольной пыли на 50%, а окиси азота — на 30%. Речь идет об электростанциях, работающих на угле. Математические алгоритмы, полученные, как пишут авторы, из ана...

  • «Базовый элемент» построит нефтеперерабатывающую компанию

    «Базовый элемент» намерен построить вертикально-интегрированную компанию, которая будет добывать и перерабатывать нефть, а также торговать нефтепродуктами. Первые покупки уже сделаны. По словам директора «Базэла» Дэвида Джеованиса, первым приобретением стал Афипский НПЗ в Краснодарском крае, а также компания купила в этом регионе 12 АЗС и собирается построить еще 25. А вот к нефтедобывающим активам компания еще только присматривается. «...

  • Огни новогодней ночи

    Какой Новый год может обойтись без елки и сверкающих огней. Да собственно и новогоднее ощущение возникает с появлением запаха хвои и особенного новогоднего света на улицах, в магазинах, кафе. Приближение праздника чувствуется, когда город начинает переливаться разноцветными огнями, мерцать гирляндами, новогодними вывесками и декорациями. Новый год – это всегда феерия света....

  • На Южноуральском арматурно-изоляторном заводе изготовлена опытная партия штыревых фарфоровых изоляторов

    На Южноуральском арматурно-изоляторном заводе изготовлена опытная партия штыревых фарфоровых изоляторов ШФ20Г1 для линий электропередачи с изолированными проводами. 11 ноября приемочные испытания этих изделий были успешно завершены. В настоящее время на заводе ведется подготовка образцов продукции для типовых испытаний в испытательном центре ГУП «Всероссийский электротехнический институт» (Москва). Разрабатывается план-график по изгот...