какие изоляторы лучше стеклянные или полимерные

Copyright © 2004–2021. Информационный портал Барнаула и Алтайского края.

Все права защищены. Использование материалов сайта разрешено только со ссылкой на сайт.
Новости, пресс-релизы или сообщения о событиях в Вашей компании мы опубликуем со ссылкой на источник СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!

Разработка, поддержка и продвижение сайта:
студия коммерческого дизайна «COMdesign»

Наш партнер и хостинг-провайдер: Компания «Интелби»

Источник

Полимеры или фарфор? Выбираем изолятор

Стержневые фарфоровые изоляторы являются одним из основных элементов коммутационных аппаратов и другого электрооборудования распределительных устройств, от надежной работы которых зависит качество и бесперебойность поставок электроэнергии, а нередко жизнь и здоровье обслуживающего персонала.

Использование силикатного фарфора для изготовления опорно-стержневых изоляторов (ОСИ) подорвало веру производителей электрической энергии России в отечественные фарфоровые изоляторы. В РФ эксплуатируется более 2 млн. шт. изоляторов серии ИОС старых типов в составе разъединителей и шинных опор 110-500 кВ.

В соответствии с «Техническими требованиями на изоляторы керамические опорные на напряжение свыше 1000 В повышенной надежности для поставок в электро — и атомную энергетику», разработанными РАО «ЕЭС России», было начато создание нового поколения модернизированных ОСИ с повышенной надежностью работы в эксплуатации.

Новые «Технические требования» устанавливали:

Весомым аргументом в пользу безотказного применения модернизированных ОСИ является многолетний опыт эксплуатации изолятора ИОС-110-1250 М УХЛ1, в конструкции которого с момента его «рождения» был применен высокопрочный чугун при изготовлении фланцев и высокоглинозёмистый материал для изоляционной части изолятора. На протяжении всего времени изготовления ИОС-110-1250 М УХЛ претензий от потребителей по качеству изоляторов не было.

ОАО «ЭЛИЗ» первыми в России в 2001 году освоил выпуск модернизированных изоляторов ИОС-110-600 М УХЛ1, ИОС-110-400 М УХЛ1 и провёл испытания в известных испытательных центрах России: НИИПТ, ФГУП ВЭИ им. Ленина и ВНИИЭ.

В последующие годы в 2003 году ОАО «ЭЛИЗ» освоило изоляторы ИОС-110-1250 М УХЛ1, в 2005 году — ИОС-110-2000 М УХЛ1 и ИОС-110-2000 М-01 УХЛ1 и усовершенствовал конструкцию изоляторов ИОС-110-600 М УХЛ1, ИОС-110-400 М УХЛ1 с целью снижения весовых характеристик изоляторов. Снижение весовых характеристик в сравнении с освоенными ранее изоляторами составило в среднем 23 %. Результаты механических испытаний изоляторов облегчённых конструкций, проведенных в процессе проведения испытаний на надежность, не уступали достигнутым ранее результатам.

Перевод изоляторов на надёжные материалы, как для изготовления изоляционной части изолятора, так и для изготовления арматуры изолятора, вернул веру у производителей электроэнергии, как в России, так и в странах ближнего зарубежья, в качество новой продукции.

Все выпускаемые опорно-стержневые изоляторы сертифицированы в системе ГОСТ Р, в органе сертификации «Энергосерт» и по желанию потребителей — в «ЭнСЕРТИКО».

В настоящее время в России стремительно расширяется выпуск и применение полимерных изоляторов.
Число предприятий, выпускающих полимерные изоляторы, в несколько раз превышает производителей фарфоровых изоляторов. Ни для кого не секрет, что производство полимерных изоляторов не требует огромных вложений и помещений, как при производстве фарфоровых изоляторов. Производство полимерных изоляторов можно освоить в небольшой мастерской, тогда как для производства фарфоровых изоляторов нужен завод.

Кажущаяся простота изготовления полимерных изоляторов привлекает многих предпринимателей. Однако не всегда в процессе производства соблюдаются технологические требования, что и приводит к отказам изоляторов в эксплуатации.

Достаточно широкий опыт эксплуатации некерамических изоляторов первого поколения (1970-1985 г.) 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 тяжёлым авариям, в том числе с падением проводов на землю.

В результате произошедших повреждений и аварий многие производители перестали выпускать некерамические изоляторы, а другие фирмы пошли по пути улучшения, как конструкции изолятора, так и технологии их изготовления. Учитывая недостатки конструкции изоляторов и изготовления изоляторов по технологии «шашлычного» оформления рёбер защитной оболочки, многие производители освоили новую технологию изготовления защитной оболочки изолятора — цельнолитое формование за один цикл.

Опыт эксплуатации линейных полимерных изоляторов второго поколения ещё весьма ограничен и не позволяет сделать заключение о показателе надёжности таких изоляторов.

У различных производителей технология изготовления и рецептура кремнийорганических композиций не являются полностью одинаковыми, что делает выбор изоляторов для эксплуатации крайне сложным. Изоляторы различных изготовителей с одинаковыми начальными электрическими и механическими характеристиками могут стать неодинаковыми по надёжности работы через несколько лет старения в условиях эксплуатации.

Под термин «кремнийорганическая резина» попадает широкий набор различных по свойствам материалов вследствие применения различных наполнителей и добавок, используемых при изготовлении материала для защитной оболочки изоляторов. В связи с этим причисление полимерного изолятора к классу «кремнийорганический» ещё недостаточно для гарантии его надёжной работы в эксплуатации, что подтверждается международным опытом эксплуатации таких изоляторов. Действующие нормативные документы на полимерные изоляторы не содержат технических требований к материалам для изготовления составных частей изоляторов, за исключением арматуры, в отличие от нормативных документов на керамические изоляторы.

Несмотря на сравнительно небольшое количество отказов, каждый из них сопряжен с необходимостью замены изолятора.

Наибольшее число отказов связано с «хрупким разрушением» стержня и пробоем изоляторов под оболочкой, а также разрушением стержня от частичных разрядов. Главными причинами, вызвавшими эти отказы, является проникновение влаги через соединение металлического оконцевателя с изоляционной деталью, проникновение влаги через оболочку и перегрев стержня при литье оболочки, вызвавший растрескивание стеклопластика. На отыскание места повреждения линии и проведение восстановительных работ требуется большое количество времени.

До сих пор нет единого мнения о ресурсе полимерных изоляторов и долгосрочной надёжности материалов, используемых при их производстве. Эти вопросы требуют дополнительного изучения, как в лабораторных условиях, так и в реальных условиях эксплуатации.

Бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией в значительной мере зависит, как от качества применяемых изоляторов, так и от правильности их выбора (типа и количества). В случае применения недостаточно качественных изоляторов (например, из-за экономических соображений) заботы по поддержанию требуемой надёжности ВЛ перекладываются на эксплуатирующие организации (МЭС, АО-энерго и др.).

При выборе изоляторов для ВЛ лучше ориентироваться на наиболее надёжные типы изоляторов, которые отвечают принципу «повесил и забыл», то есть требуют минимального объёма профилактических мероприятий и диагностики.

Пока что энергетики с опаской смотрят на массовое применение полимерных изоляторов на линиях напряжением 220 кВ и выше. И для их опасений есть основания. Например, случаи обрыва оконцевателей, имевшие место на линиях напряжением свыше 110 кВ, на линиях 35-110 кВ оконцеватели не отрываются, а только горят.

Объём полимерных изоляторов, установленных на объектах электроэнергетики, составляют около 10 % от общего числа применяемых в России изоляторов.

Вместе с тем в мире наблюдается примечательная тенденция, когда потенциальные потребители на линиях напряжения отказываются от применения полимерных изоляторов как недостаточно надёжных, основываясь либо на собственном опыте, либо на опыте своих коллег.

Полимерные изоляторы так же, как и фарфоровые, обладают рядом недостатков. При этом положительных признаков присутствует все-таки больше у керамических изоляторов. Ниже приводятся основные отличительные признаки фарфоровых и полимерных изоляторов.

Отсутствие опыта эксплуатации полимерных изоляторов при достаточно длительном времени их производства (более 40 лет) говорит не в их пользу: результаты эксплуатации полимерных изоляторов не имеют широкой огласки.

Источник

Сравнение изоляторов из разных материалов. Преимущества и недостатки

Основные материалы, используемые для производства изоляторов это: фарфор, стекло и полимеры. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого материала для изоляторов.

Сравнение материалов для производства изоляторов

Фарфоровые изоляторы

Фарфор изготавливается из всосококачественной белой глины, называемой каолином. Фарфор имеет наивысшую прочность среди традиционных материалов изоляторов. Наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие. Материал изолятора устойчив ко всем, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30–40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Для контроля состояния изоляторов при процессах изготовления и эксплуатации достаточно достоверных и эффективных методик.

Преимущества фарфоровых изоляторов

Недостатки фарфоровых изоляторов

Керамические изоляторы

Керамика дешевле в производстве, чем фарфор. Керамические изоляторы, в отличие от фарфоровых, производятся не из белой глины каолин, а из красной, коричневой или белой пористой глины. Если керамика глазурована, то глазурь запекается только в верхнем слое. Несмотря на то, что керамические изоляторы очень твёрдые, они могут стать хрупкими в экстремально холодную погоду и легко ломаться. Достоинства и недостаки керамических изоляторов в целом сходны с фарфоровыми при меньшей стоимости.

Стеклянные изоляторы

Изоляторы из закаленного стекла постепенно вытесняют фарфоровые изоляторы. Стекло по механической прочности не уступает фарфору и лучше работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 °C и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие. Электрическая прочность стекла в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 45 кВ/мм.

Преимущества стеклянных изоляторов:

Недостатки стеклянных изоляторов:

Полимерные изоляторы

Полимеры – продукт органической химии. Химические и физические свойства полимеров непрерывно изменяются, что вызвано непрекращающимся химическим процессом, продолжающимся до полного распада полимеров на мономеры. Из-за старения полимера и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность. Ультрафиолетовое излучение и солнечная радиация ускоряет старение полимера. Материал подвержен влиянию практически всех выбросов металлургических и химических производств, является водопроницаемым и пожароопасным. Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта.

Преимущества полимерных изоляторов:

Недостатки полимерных изоляторов:

Полимерные изоляторы НТЦ Энерго-Ресурс производятся из эпоксидного компаунда ЭД20 по самой современной технологии эпоксидного формования с вакуумной подготовкой, литьем под давлением подогретого компаунда в полированную форму и имеют неоспоримые преимущества по-сравнению с полимерными изоляторами других типов:

Эпоксидные VS Фенопластовые

Фенопласты — это термореактивные полимеры на основе фенолоформальдегидных смол, они имеют высокие физико-механические свойства — прочность, коррозионностойкость, отличную электроизоляционность. Несколько десятилетий назад это был один из самых популярных типов полимеров.

Преимущества фенопластовых изоляторов:

Недостатки фенопластовых изоляторов:

Эпоксидные изоляторы по-сравнению с фенопластовыми обладают повышенной адгезией к металлам – гайка не выпадает и не прокручивается, при монтаже их можно закручивать с необходимым усилием.

Эпоксидные VS Полиамидные

Полиамиды — пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, материал неорганического происхождения, синтизированный из нефти, газа или древесного угля. В механике и электротехнике полиамиды — это широко применяемые инженерные пластики, разновидности — капролон или полиамид ПА 6, нейлон, химическое обозначение – PA.

Достоинства изоляторов из полиамидов:

Недостатки изоляторов из полиамидов:

Эпоксидные изоляторы по-сравнению с изоляторами из полиамида гладкие, без утяжин и трещин за счет очень низкой усадки материала.

Полимерные изоляторы НТЦ Энерго-Ресурс обладают рядом бесспорных преимуществ по сравнению с полиамидными, фенопластовыми и керамическими изоляторами того же класса.

Главное преимущество полимерных изоляторов с кремнийорганической (силиконовой) защитной оболочкой — высокая грязестойкость. Уникальное свойство кремнийорганики, которое и обеспечивает высокую грязестойкость — сохранение гидрофобности поверхности на протяжении всего срока службы изделия. В условиях загрязнения токи утечки у полностью смоченного фарфорового изолятора со сплошной водяной пленкой на поверхности и у кремнийорганического — с капельным водяным слоем могут отличаться в десятки раз, а разрядные характеристики – в несколько раз. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекинг-стойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов.

По теме

Популярные товары

Источник

Изоляторы из стекла, фарфора, полимера: преимущества и недостатки

Изоляторы – это один из значимых элементов оборудования электрических сетей, в том числе и на высоковольтных линиях ВЛ. Бесперебойность работы сетей и качество поставок электроэнергии, не говоря уже о здоровье и жизни обслуживающего персонала, напрямую зависят от качества применяемых изоляторов, их надежности, правильного выбора типа и количества. На рынке представлен широчайший выбор изоляторов, и зачастую даже специалисту сложно разобраться во всех нюансах их использования, преимуществах и недостатках. Мы структурировали и проанализировали основную информацию, чтобы представить ее вам в максимально понятном виде.

Изоляторы можно классифицировать по следующим параметрам: по материалу, из которого они изготавливаются и по конструкции. По материалу изоляторы, которые в настоящее время применяются на ВЛ, делятся на три типа: стеклянные, фарфоровые и полимерные. Чем они различаются?

Стеклянные изоляторы

Хотя наибольшая доля изоляторов, находящихся в эксплуатации, приходится на фарфор, изоляторы из закаленного стекла постепенно их вытесняют, это связано с тем, что они обладают определенными преимуществами.

Они не требуют периодических испытаний под напряжением, потому что любое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом. Процесс изготовления этих изоляторов может быть полностью автоматизирован.

По эксплуатации можно сказать, что разрушение стеклянной части изолятора не является критическим фактором, поскольку сама гирлянда при этом остается целой и какое-то время еще может эксплуатироваться. Но если разрушение идет по механической части, с расцеплением гирлянды, что приводит к обрыву провода – это экстренный случай, и необходим оперативный выезд бригады для замены поврежденного участка. По фарфору ситуация аналогичная, с той лишь разницей, что на стеклодетали пробой визуально определить проще.

Критические факторы состояния линейных стеклянных изоляторов:

НЕДОСТАТКИ СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

ПРЕИМУЩЕСТВА СТЕКЛЯННЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Фарфоровые изоляторы

Фарфор является продуктом неорганической химии. Химические и физические свойства материала остаются с течением времени неизменными. В течение всего срока эксплуатации механическая прочность не изменяется. Материал изолятора устойчив к ультрафиолетовому излучению и солнечной радиации, а также ко всем, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Обладает нулевой водопроницаемостью и негорючестью.

Механические свойства. Отсутствует деформация в момент приложения усилия изгиба. Для фарфора не существует термина «остаточная деформация».

Электрические свойства. На материал изолятора не оказывают влияния поверхностные электрические разряды. Со временем электрические свойства изолятора не изменяются. Высокие диэлектрические свойства фарфора практически исключают пробой изолятора.

Эксплуатационные свойства. Значительная масса. Транспортировка изоляторов требует особого внимания, т.к. из-за хрупкости изоляторов высока вероятность боя их посторонними предметами. Стабильность технологического процесса обеспечивает высокую надежность изолятора. Фарфоровые изоляторы практически невозможно изготовить в кустарных условиях. Для контроля состояния изоляторов при процессах изготовления и эксплуатации достаточно достоверных и эффективных методик.

НЕДОСТАТКИ ФАРФОРОВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

ПРЕИМУЩЕСТВА ФАРФОРОВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Полимерные изоляторы

Полимеры – продукт органической химии. Химические и физические свойства материалов непрерывно изменяются, что вызвано непрекращающимся химическим процессом, продолжающимся до полного распада полимеров на мономеры. Из-за старения полимера и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность. Ультрафиолетовое излучение и солнечная радиация ускоряет старение полимера. Материал подвержен влиянию практически всех выбросов металлургических и химических производств, является водопроницаемым и пожароопасным.

Механические свойства. У разных изоляторов значение прогиба в момент приложения усилия изгиба может быть разным. Поэтому полимерные изоляторы крайне нежелательно применять в разъединителях класса напряжения 220 кВ и более. Как показал опыт эксплуатации, даже незначительные повреждения полимерных изоляторов нарушают их электрические характеристики, что вызывает ускоренное старение изоляторов. Из-за старения полимерных материалов и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность.

Электрические свойства. На поверхности изолятора из-за электрических разрядов возможно появление треков и, как следствие, эрозия. Из-за старения полимерных материалов неизменно уменьшается электрическая прочность. Разгерметизация изолятора может привести к его пробою как по воздушному промежутку полости трубы, так и по внутренней поверхности трубы изолятора.

Эксплуатационные свойства. Более стойки к актам вандализма, однако существует возможность повреждения защитной оболочки при эксплуатации острыми предметами, как и при упаковке и транспортировании. Для предотвращения повреждения защитной оболочки при монтаже необходимо соблюдать осторожность. Диагностика изоляторов довольно дорогостоящая и не всегда позволяет выявить имеющиеся скрытые дефекты. При низком качестве нанесенного цинкового покрытия не сохраняются оконцеватели некоторых изоляторов от возникновения ржавчины, после пятидесятилетнего периода эксплуатации.

НЕДОСТАТКИ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

ПРЕИМУЩЕСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

У всех типов изоляторов, применяемых на ВЛ, имеются свои достоинства и недостатки. В настоящее время и без учета конкретных условий эксплуатации рейтинг можно распределить следующим образом: 1) стеклянные; 2) фарфоровые; 3) полимерные.

Пока количество полимерных изоляторов, применяемых на объектах электроэнергетики России, составляет примерно 10% от общего числа установленных изоляторов. Энергетики опасаются массового применения полимерных изоляторов на линиях напряжением >220 кВ, хотя максимальный срок эксплуатации изоляторов на линиях 110 кВ уже превышает 8 лет при отсутствии явных нареканий со стороны эксплуатирующих организаций.

Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30–40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Электрическая прочность стекла при тех же условиях — 45 кВ/мм.

Механическая прочность фарфора и стекла зависит от вида нагрузки. Например, прочность фарфоровых образцов диаметром 2–3 см составляет при сжатии 450 МПа, при изгибе — 70 МПа, а при растяжении — всего 30 МПа. Поэтому наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие.

Стекло по механической прочности не уступает фарфору и тоже лучше всего работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 °C и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие.

Изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми:

Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекинг-стойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов. В закрытых помещениях изоляторы не подвержены влиянию атмосферных осадков, поэтому для их изготовления в некоторых случаях используется бакелизированная бумага. Для уменьшения гигроскопичности такие изоляторы покрываются снаружи водостойкими лаками. Однако наибольшее распространение для внутренней установки получили изоляторы из фарфора и стекла, отличающиеся от изоляторов наружной установки более простой формой.

Источник

• ← какие изоляторы используют на воздушных лэп 35 кв и выше
• какие изоляторы лучше фарфоровые или полимерные →