Рекомендации по усовершенствованию национальных стандартов и методов испытаний полимерных изоляторов

В настоящее время в России имеются следующие нормативно-методические документы по методам испытаний и нормативным требованиям к подвесным композитным ( полимерным ) изоляторам :

  • стандарт б. СССР  -  ГОСТ  28856 - 90 распространяется только на серийно выпускаемые изоляторы ) ;

  • разработанный  НИИПТ совместно с  ВЭИ проект “ Нормы и методы “ /76/  ( распространяется на опытные образцы и серийно выпускаемые изоляторы ) ;

  • типовая методика приемочных ( ПМ ) испытаний /распространяется только на опытные образцы ) ;

  • стандарт МЭК  1109 / 1 /  распространяется на опытные образцы и серийно выпускаемые изоляторы ).

В связи с необходимостью упорядочения системы нормативных документов по подвесным композитным изоляторам , приведения их в соответствие с накопленными в последние годы новыми данными , сближения требований отечественных и международных норм и методик в настоящее время в России проводится разработка комплекса документов , регламентирующих требования к подвесным композитным изоляторам , в том числе относящихся к их опытной эксплуатации.

Ниже проводится сопоставление основных требований указанных выше документов и , в первую очередь , сравнение требований стандарта МЭК и отечественных нормативов и методик.

Классификация испытаний

Стандарт МЭК устанавливает  4 вида испытаний изоляторов :

  • испытания конструкции ;

  • типовые испытания ; 

  • выборочные испытания ;

  • сплошной контроль.

ГОСТ  28856 устанавливает  3 вида испытаний изоляторов :

  • приёмо - сдаточные ;

  • периодические ;

  • типовые.

“ Нормы и методы “ устанавливают  4 вида испытаний       изоляторов :

  • приёмочные ;

  • приёмо - сдаточные ;

  • периодические ;

  • типовые.

Приёмочные испытания по своему назначению  близки к “ испытаниям конструкции “ и при этом имеют некоторые преимущества :

а ) Приёмочные испытания проводятся на опытных образцах ( в от дельных оговоренных случаях на макетах ) , полностью идентичныхизоляторам , намеченным для серийного производства. “ Испытания конструкции “ , как указано в / 1 /  проводятся  для  проверки пригодности разработки , материалов и способа изготовления изоляторов.Результаты “ испытаний конструкции “ считаются действительными  не только для испытуемых изоляторов ( макетов ) , но и для целого класса изоляторов , имеющих по сравнению с испытанными изоляторами :

  • такой же материал сердечника и юбок и такой же способ их изго -товления

  • такой же материал и конструкцию оконцевателей и такой же  способ соединения ;

  • такую же или большую толщину слоя материала юбки на  сердечнике ( включая покрытие , если оно использовано ) ;

  • такое же или меньшее отношение наибольшего напряжения к  длине изоляции ;

  • такое же или меньшее отношение всех механических нагрузок к наименьшему диаметру сердечника между оконцевателями ;

  • такой же или больший диаметр сердечника ( в случаях , отмеченных звёздочкой , отклонения в 15 % не требуют  повторения испытаний конструкции. )

Поэтому “ испытания конструкции “ скорее соответствуют применяемым в отечественной практике предварительным испытаниям , когда решается вопрос о принципиальной пригодности того или иного нового конструктивного решения. Можно полагать , что “ испытания конструкции “ предполагают высокий и стабильный уровень производства, гарантирующий обеспечение на серийно выпускаемых изоляторах тех характеристик , которые выявлены на макетах или изоляторах , аналогичных серийным ( по материалу , конструкции и внешней конфигурации ) , на стадии предварительных испытаний. Очевидно , что для современных условий производства композитных изоляторов в России такой подход нельзя признать приемлемым.

Отметим , что в России в соответствии с / 76/ приёмочные испытания по полной программе необходимо производить даже при освоении в новых условиях производства уже принятых ранее изоляторов , что несомненно жестче , чем правила , установленные “ испытаниями конструкции “.

б ) Приемочные испытания содержат больший объём видов испытаний,  чем “ испытания конструкции”. Оба сопоставляемых класса испытаний содержат следующие воздействия ( приводятся в формулировках стандарта МЭК ) :

  • испытания напряжением промышленной частоты в сухом состоянии  ( в / 76/ только для классов напряжения 6 - 35 кВ ) ;

  • испытания резким сбросом нагрузки ;

  • термомеханические испытания ;

  • испытания погружением в воду ;

  • испытания импульсами с крутым фронтом ;

  • определение разрушающей нагрузки при растяжении ;

  • испытание оболочки на трек и эрозию ; 

  • испытания материала стержня красителем ;

  • испытания материала стержня на высоким напряжением ;

  • осмотры изоляторов после испытаний.

В отечественных нормативах в приемочные испытания включены следующие воздействия , не предусмотренные “ испытаниями конструкции “ :

  • испытания в загрязненном и увлажненном состоянии при промышленной частоте ;

  • испытания в загрязненном и увлажненном состоянии при коммутационных импульсах ;

  • испытания на стойкость к действию силовой дуги ;

  • испытания на стойкость к воспламеняемости ;

  • определение гидрофобности защитной оболочки ;

  • испытания по определению уровня радиопомех от изоляторов.

Вместе с тем , необходимо отметить , что в “ Испытаниях конструкции “ содержатся воздействия , не предусмотренные отечественными нормативами :

  • проверка крутизны зависимости “ механическая прочность - время“ ;
  • испытание на диффузию воды в стеклопластиковый стержень .

Кроме того испытания стандартным грозовым импульсом и напряжением промышленной частоты под дождем по стандарту МЭК проводятся при типовых испытаниях , а по “ Нормам и методам “ - при приемочных испытаниях. Стандартом МЭК предусмотрены испытания напряжением коммутационных импульсов под дождем  ( типовые испытания ) , а по “ Нормам и методам “ предусмотрены испытания напряжением коммутационного импульса в сухом состоянии ( для 110 -   750 кВ ) при приемочных испытаниях.

Таким образом можно сделать вывод , что в целом при приемочных испытаниях в России изоляторы подвергаются большему спектру разнообразных воздействий , чем при “ испытаниях конструкции” по стандарту МЭК. Другой возникающий при таком сопоставлении вопрос  - методика и жесткость отдельных из применяемых воздействий. Соответствующее сопоставление международных и отечественных требований в этом плане производится ниже.

Важно также отметить , что при типовых испытаниях , предусмотренных отечественными нормами /76/, а тем более /48/, никаких принципиально новых воздействий по сравнению с приемочными испытаниями не предусмотрено. В международных же нормах / 1 / при типовых и выборочных испытаниях предусмотрены следующие , не рассмотренные выше воздействия :

  • механическое испытание “ нагрузка - время “ ;

  • проверка гальванизации.

в)Отечественные документы/48,76/ устанавливают методы  испытаний,критерии приёмки и нормированные значения электрических и механических характеристик композитных изоляторов , стандарт МЭК содержит только методы испытаний и критерии приемки.

г ) Приемочные испытания проводятся на значительно большем числе изоляторов , чем испытания конструкции по стандарту МЭК (для приемочных испытаний по / 76 / выделяется  28 изоляторов , а для испытаний конструкции по / 1 / всего  12 изоляторов ).

д ) В отечественных нормативах принята иная последовательность

испытаний , проводимых на одних и тех же изоляторах , чем в между-народных нормах. Анализ показывает , что принятая в России последовательность испытаний в основном может быть сохранена , т.к. она более продумана в части жесткости воздействий и периодического контроля изменений характеристик изоляторов.

На основе изложенных соображений можно сделать вывод о том, что вводить  “ испытания конструкции “ в отечественные нормативы нецелесообразно. Следует сохранить для вновь разрабатываемых изоляторов нормы , методы и критерии приемки при проведении приемочных испытаний с сохранением в основном принятого в / 76 / количества испытуемых изоляторов , последовательности их испытаний и с введением некоторых новых испытательных воздействий с учетом рекомендаций МЭК. Некоторые уже содержащиеся в отечественных нормативах воздействия целесообразно привести в большее соответствие с рекомендациями МЭК. Подробнее этот вопрос рассматривается ниже. Следует сохранить требование о том , что все вновь разрабатываемые или изготовленные в новых условиях изоляторы должны проходить приемочные испытания , даже в случае , если аналогичный изолятор уже успешно выдержал приемочные испытания.

Типовые испытания по стандарту МЭК проводятся для проверки некоторых характеристик композитных изоляторов , зависящих в основном от их формы и размеров. Типовым испытаниям должны подвергаться изоляторы , класс которых прошел испытания конструкции. Они должны быть проверены только в случае изменения типа или материала композитного изолятора. Достаточно близкая по существу и более подробная формулировка типовых испытаний содержится в отечественном стандарте / 48 / , где указано , что эти испытания проводят в случае изменения конструкции , типа материала или технологических процессов изготовления составных частей и сборки изоляторов для оценки влияния внесенных изменений на характеристики и качество конструкции. Однако эта формулировка требует переработки , т.к. в случае изменения конструкции и материалов изоляторов следует обязательно провести приемочные испытания по существу нового изолятора. Повидимому , более правильно в новой редакции отечественного стандарта записать , что типовые испытания в общем случае должны проводиться в объеме приемочных , однако объем типовых испытаний может быть сокращен , если внесенные в изолятор изменения заведомо не могут повлиять на те или иные характеристики серийно выпускаемого изолятора. В целом можно считать , что область применения типовых испытаний по международному и отечественному стандарту одна и та же.

Выборочные испытания по стандарту МЭК проводятся для проверки тех характеристик композитных изоляторов , которые зависят от качества изготовления и от использованных материалов. Они проводятся на изоляторах , произвольно выбранных из партий , представленных к выпуску.

Периодические испытания , предусмотренные отечественным стандартом , по смыслу эквивалентны выборочным испытаниям по МЭК( формулировка выборочных испытаний в / 48 / не приведена , но имеется в основополагающем стандарте / 78 / ).

Испытания на сплошной контроль по стандарту МЭК имеют целью не допустить выпуск композитных изоляторов с дефектами при изготовлении. Они проводятся на каждом изоляторе , представленном к выпуску. Эти испытания по назначению полностью соответствуют приемо-сдаточным испытаниям по отечественному стандарту.

Таким образом нет никаких противоречий между типовыми , выборочными и испытаниями на сплошной контроль по стандарту МЭК и типовыми , периодическими и приемо- сдаточными испытаниями композитных изоляторов по отечественному стандарту. Следует отметить , что порядок проведения и объем всех этих испытаний , проводящихся в заводских условиях на серийно выпускаемых изоляторах , в отечественном стандарте представлены в существенно более проработанном виде. Ниже отдельно будут сопоставлены воздействия при этих испытаниях в соответствии с международным и отечественным стандартами.

В целом рассмотрение всех испытаний композитных изоляторов, предусмотренных стандартом МЭК и отечественными нормативами , позволяет сделать заключение о нецелесообразности изменения принятой в России системы испытаний , в частности введения в неё “ испытаний конструкции “. Следует сохранить сложившуюся в России практику проведения приемочных испытаний и продолжать работать над совершенствованием программы и методики таких испытаний.

При этом надо ещё раз отметить , что стандарт МЭК / 1 / включает в себя как испытания опытных образцов , так и испытания серийно выпускаемой продукции. По такому же типу были составлены российские нормы и методы / 76 /. Другой подход практиковался в           б. СССР , где действовал стандарт / 48 / , распространявшийся на серийно выпускаемые изоляторы , и документ / 77 /   , регламентирующий приемочные испытания опытных образцов. Представляется , что такая практика является более правильной. Актуальной задачей в связи с этим является :

  • переработка ГОСТ  28856 - 90 применительно к российским усло -   виям ( здесь существенных изменений не требуется ) ;

  • разработка норм и методов приемочных испытаний подвесных    композитных изоляторов (здесь необходимо учесть большой объем    данных , накопленных в последние годы при эксплуатации , испытаниях и исследованиях композитных изоляторов , а также рекомендации стандарта МЭК ).

Большое преимущество намеченных к разработке документов, в отличие от стандарта МЭК , состоит в том , что они будут содержать не только методику , но и нормативные требования к характеристикам полимерных изоляторов разных классов напряжения , предназначенных для эксплуатации в районах с различными условиями загрязнения. Разрабатываемые нормативно- методические документы следует распространить на изоляторы 6 - 750 кВ. Эти документы должны регламентировать также проведение опытной эксплуатации , эксплуатационных и послеэксплуатационных испытаний композитных изоляторов.

Разрядные характеристики в сухом состоянии и под дождем

Виды электрических воздействий и нормированные значения разрядных ( выдерживаемых ) напряжений подвесных композитных изоляторов , а также методики соответствующих испытаний в б. СССР неоднократно обсуждались ведущими научно-исследовательскими организациями ( СПГТУ , ВЭИ , НИИПТ , СибНИИЭ ) и согласованная точка зрения по этим вопросам отражена в “ Нормах и методах “ / 76 /. Поэтому целесообразно при переработке ГОСТ 28856 , а также норм и методов приемочных испытаний композитных изоляторов разрядные характеристики в сухом состоянии и под дождем ( нормированные значения , методы испытаний , правила приемки ) принять без изменений в соответствии с проектом / 76/, разработанным в 1994 г. НИИПТ совместно с ВЭИ. Методика испытаний , приведенная в / 76 /, в основном соответствует требованиям ГОСТ 1516.2 / 80 /. В “ Нормах и методах “ приведены нормированные значения 50 %-ного разрядного напряжения грозовых импульсов ( 6 - 750 кВ ) , 50 %-ного разрядного напряжения коммутационного импульса в сухом состоянии ( 110 - 750 кВ ) , выдерживаемого напряжения промышленной частоты в сухом состоянии    ( 6 - 35 кВ ) , выдерживаемого напряжения промышленной частоты под дождем ( 6 - 750 кВ ). Стандартом МЭК / 4 / предусмотрен несколько иной набор испытательных воздействий высокого напряжения , отсутствуют нормированные значения разрядных ( выдерживаемых ) напряжений , а испытания проводятся по методике стандарта МЭК 383 /79/. В отличие от МЭК в / 76 / более подробно описаны правила приемки композитных изоляторов после определения их разрядных характеристик и эти правила следует сохранить в разрабатываемых документах. Изоляторы считают выдержавшими испытания , если разрядные характеристики не ниже нормированных и при этом не произошло существенных повреждений поверхности изоляторов.

 

Разрядные характеристики в загрязненном  и увлажненном состоянии

Стандартом МЭК 1109 испытания композитных изоляторов в загрязненном и увлажненном состоянии не предусмотрены. В преамбуле этого стандарта испытания при загрязнении названы “ в целом нецелесообразными “ , т.к. при эксплуатации в условиях загрязнения композитные изоляторы имеют очень высокие разрядные напряжения. Такая позиция МЭК связана с тем , что рассматриваемый стандарт разрабатывался в начале 80 -х годов / 30 / , когда прогноз поведения полимерных изоляторов в условиях загрязнения был необосновано оптимистическим. В настоящее время в МЭК точка зрения на поведение композитных изоляторов в условиях загрязнения и увлажнения их поверхности существенно изменилась , создано несколько рабочих групп МЭК , СИГРЭ и IEEE по разработке методики испытаний полимерных изоляторов в условиях загрязнения и определению критерия , характеризующего степень загрязнения этих изоляторов.

В СССР и России исследования разрядных напряжений полимерных изоляторов при их искусственном и естественном загрязнении были заблаговременно начаты около 20 лет назад (ЛПИ , НИИПТ , СКТБ, СибНИИЭ , ВЭИ и др. ) , в результате проведенных исследований достигнута общая точка зрения по рассматриваемому вопросу , отраженная в ГОСТ 28856 и “ Нормах и методах “ / 48,76 /, где приведены не только методики соответствующих испытаний , но и нормированные испытательные степени загрязнения , нормированные значения разрядных ( выдерживаемых ) напряжений , а также правила приемки изоляторов после этих испытаний. Поэтому при разработке новых документов по подвесным полимерным изоляторам целесообразно в основном принять требования к их разрядным напряжениям при искусственном загрязнении и увлажнении , соответствующие  проекту / 76 /. Вместе с тем необходимо отметить , что включенная в / 76 / методика испытаний при искусственном загрязнении , в основном базирующаяся на стандарте /85/, распространяющемся на керамические и стеклянные изоляторы , применительно к композитным изоляторам требует серьезной доработки. Соответствующие предложения подготовлены НИИПТ и будут предложены для новой редакции документов по методам испытаний подвесных композитных изоляторов. 

В процессе разработки следует обсудить следующие вопросы:

  • целесообразность нормирования районов работы изоляторов по семи СЗА , как принято в /48,76 /, или по четырем     степеням загрязненности  атмосферы , как принято в / 9 , 81 / ;

  • целесообразность сохранения включенных в / 76 / и не имеющихся в  / 48 / требований к нормированным выдерживаемым напряжениям коммутационных  импульсов при искусственном загрязнении.

В разрабатываемых документах целесообразно сохранить требование / 76 / о том , что изоляторы считают выдержавшими испытания, если их разрядные ( выдерживаемые ) напряжения при заданной испытательной поверхностной проводимости не ниже нормированных значений и при этом не отмечено существенных повреждений поверхности изоляторов.

Термомеханические испытания                

Термомеханические испытания проводятся в основном в соответствии со стандартом МЭК / 1 / при несколько большей величине приложенной растягивающей нагрузки и большей минусовой температуре. В разрабатываемых документах целесообразно сохранить редакцию / 76 / с добавлением , в качестве рекомендательной процедуры , контроля длины изоляторов до и после термомеханических испытаний , как это предусмотрено / 1 /. Повидимому , в соответствии со стандартом МЭК целесообразно также увеличить до 6 - 8 часов время воздействия крайних уровней температуры и привести график проведения испытаний , аналогичный включенному в / 1 /. Следует переработать последовательность испытаний , предусмотренную / 48, 76 / и в соответствии с  рекомендациями / 48 / проводить на одних и тех же изоляторах последовательно термомеханические испытания , испытания на кипячение ( “ погружением в воду “ ) и на резкий сброс нагрузки , которые в / 76 / проводятся на различных образцах. В качестве контрольных испытаний кроме воздействия импульсов напряжения с крутым фронтом целесообразно добавить , как рекомендовано в / 1 / , приложение в течение 30 минут напряжения промышленной частоты , по величине близкого к сухоразрядному напряжению изоляторов.

В качестве критерия приемки целесообразно сохранить требование / 76 / о том , что изоляторы можно считать выдержавшими термомеханические испытания , если нормированная разрушающая сила достигнута без механического разрушения , не произошло смещения или деформации оконцевателей , смещения ребер , не обнаружены трещины на оконцевателях и изоляционной части , и если после испытаний импульсами с крутым фронтом и напряжением промышленной частоты не появились существенные повреждения - трещины , местная эрозия , науглероженные побеги общей длиной более 10 см , и не произошло пробоя изолятора.

Испытания погружением в воду         

Приведенная в  / 76, 77/ методика испытания на проникновение влаги  ( “ на кипячение “ ) заметно отличается от испытаний погружением в воду по МЭК. Отечественные испытания проводятся попеременным погружением изоляторов ( или макетов ) в горячую ( 100  С ) и холодную   ( 20  С ) воду , приведен рекомендуемый график нахождения изоляторов в горячей и холодной воде с общей продолжительностью 48 часов.

При разработке новых документов по испытаниям композитных изоляторов целесообразно принять полностью соответствующую МЭК методику , а именно выдерживать изоляторы  (макеты ) в течение 42 часов в ёмкости с кипящей деионизованной водой , к которой добавлено 0,1 % по весу NaCl . После кипячения образцы должны оставаться в ёмкости до охлаждения воды примерно до 50  С и выдерживаться при этой температуре до начала контрольных испытаний.

Последовательность проведения испытаний , контрольные испытания и правила приемки целесообразно принять в соответствии с рекомендациями п. 5 настоящей работы ( термомеханические испытания ).

 Испытания резким сбросом нагрузки

Эти испытания включены в / 76 ,77 / и стандарт МЭК / 1 /. По МЭК испытания изоляторов или макетов проводятся при температуре от   - 20  С до - 25  С при одновременном приложении растягивающей нагрузки ( 30 % от нормированной разрушающей ). В          / 76 ,77 /  нормировано приложение к изоляторам ( макетам ) в течение 5 мин при температуре около 0  С такой же нагрузки и сброса её за время не более 1 с. Там же приведены заимствованные из / 1 / примеры возможных устройств для резкого сброса нагрузки.

В разрабатываемые документы по композитным изоляторам целесообразно включить испытания по сбросу нагрузки в целом в редакции / 76 / , где указан ( в отличие от стандарта МЭК ) критерий приемки  -  изоляторы считаются выдержавшими испытания , если после трех циклов приложения и сброса нагрузки на каждом из трех испытуемом изоляторе ( по МЭК по одному циклу на каждом из 3 - х испытуемых изоляторов ) отсутствуют трещины на теле изолятора и сколы ребер. Вместе с тем при разработке рассматриваемых документов целесообразно рассмотреть следующие вопросы :

  • возможность нормирования испытаний при низких температурах в соответствии с требованиями МЭК ( это потребует применения морозильных устройств ) ;

  • необходимость ( как указывалось уже в п.п. 5 , 6 ) проведения последовательно на одних и тех же изоляторах термомеханических испытаний , испытаний на проникновение влаги и испытаний на сброс нагрузки ; по / 76 / эти испытания проводятся на разных изоляторах.

Испытания на дугостойкость

Такие испытания в стандарт МЭК 1109 не включены “ как нецелесообразные “. Повидимому , здесь отразилась излишне оптимистичная оценка композитных изоляторов , т.к. , по мнению МЭК , опыт эксплуатации и проведенные испытания не дают оснований опасаться неблагоприятного воздействия силовой дуги на работоспособность композитных изоляторов. В преамбуле стандарта МЭК справедливо указано , что трудно нормировать проведение соответствующих испытаний , т.к. параметры силовой дуги разнообразны и могут иметь весьма различные значения в зависимости от конфигурации сети и конструкции устройств защиты от перенапряжений. Стандарт МЭК 1109 рекомендует решать проблему защиты от силовой дуги путем правильного выбора дугозащитных устройств. Вместе с тем этот стандарт не исключает возможности испытаний на дугостойкость по согласованию между эксплуатационниками и изготовителями. В преамбуле стандарта МЭК указано также , что в настоящее время стандартная методика дуговых испытаний находится на рассмотрении в подкомитете 36 В.

В противоположность позиции МЭК в б. СССР и России испытаниям на дугостойкость композитных изоляторов с самого начала уделялось серьезное внимание , был разработан специальный методический документ / 82 / , использовавшийся при приемочных испытаниях подвесных композитных изоляторов. С некоторыми коррективами методика / 82 / включена в “ Нормы и методы “ / 76 / с учетом опыта ВЭИ , в особенности в части испытаний воздействием силовой дуги на изоляторы 6 - 35 кВ.

При разработке новых документов по испытаниям композитных изоляторов целесообразно включить в них методы испытаний и критерии приемки при воздействии силовой дуги в соответствии с / 76 /. Изоляторы можно считать выдержавшими испытания , если при воздействии электрической силовой дуги с заданными параметрами не призошло возгорания защитной оболочки или других существенных повреждений и получены положительные результаты контрольных испытаний ( выдерживаемым 30 мин. напряжением промышленной частоты , близким по величине к сухоразрядному напряжению изоляторов , одноминутной растягивающей силой , составляющей 0,7 нормированной механической силы ).

Заслуживает серьезного внимания вопрос о стойкости композитных изоляторов на напряжения 6 - 35 кВ к действию ёмкостной дуги тока однофазного замыкания на землю с параметрами , характерными для сетей с изолированной или компенсированной нейтралью. Целесообразность нормирования соответствующих требований будет выявлена после окончания экспериментальной проверки стойкости композитных изоляторов к действию ёмкостных дуг, , ведущейся в настоящее время в НИИПТ.

Испытания импульсами напряжения  с крутым фронтом

Эти испытания во всех существующих документах / 1,48,76,78 /  рассматриваются как контрольные. Методика соответствующих испытаний по / 76 / полностью совпадает со стандартом МЭК , но расписана более тщательно. В стандарте МЭК указана крутизна импульса не менее   1000 кВ/мкС , по / 46,76,78 / - не менее 2000 кВ/мкС . По стандарту МЭК контрольные испытания импульсами с крутым фронтом проводятся после цикла воздействий :

  • резкий сброс нагрузки ;

  • термомеханические испытания ;

  • испытания погружением в кипящую воду.

 По / 76 / испытания импульсами напряжения с крутым фронтом должны проводиться также и после испытаний на трекинго-эрозинную стойкость.

При разработке новых документов по подвесным композитным изоляторам целесообразно сохранить методику контрольных испытаний импульсами напряжения с крутым фронтом , приведенную в / 76 / , а также сохранить проведение рассматриваемых испытаний после испытаний на трекингостойкость , если испытания на трекингостойкость будут проводиться по методике / 76 /.  Следует сохранить также приведенное в  / 76 / требование о том , что изоляторы можно считать выдержавшими испытания импульсами напряжения с крутым фронтом , если не произошло существенного повреждения их поверхности или пробоя по границе раздела защитного покрытия и стеклопластикового стержня.

Испытания изоляторов на  определение зависимости механической  прочности от времени

В новую редакцию российских норм и методов приемочных испытаний подвесных композитных изоляторов целесообразно включить в соответствии с рекомендациями МЭК ( п.п. 5.2. , 6.4.  МЭК 1109 ) испытания на определение зависимости механической прочности на растяжение от времени , т.е. прогнозирование возможного снижения механической прочности изоляторов в течение длительной эксплуатации.

По п. 5.2. МЭК ( испытания конструкции ) механические испытания должны проводиться на шести изоляторах или макетах. При этом на трех изоляторах предварительно определяется среднее значение разрушающей силы при растяжении , а к трем остальным изоляторам в течение 96 часов должна прикладываться растягивающаяся сила , составляющая 60 % от ранее полученной средней разрушающей нагрузки. Изоляторы должны выдерживать эту нагрузку без повреждений.

По п. 6.4. МЭК 1109 ( типовые испытания ) к трем изоляторам в течение 96 часов должно прикладываться 70 % от нормированной разрушающей механической силы на растяжение , а после указанной выдержки нагрузка по определенной процедуре примерно за 1,5 мин должна быть поднята до нормированного значения разрушающей силы ( испытания эквивалентны одноминутному испытанию нормированной силой ). Изоляторы считают выдержавшими испытания , если ни во время 96 - часовых испытаний , ни во время приложения нормированной разрушающей силы не произошло какого-либо механического отказа  ( поломки или разрыва стержня или арматуры ).

Представляется целесообразным включить оба этих испытания , как дополняющие друг друга , в разрабатываемые нормы и методы приемочных испытаний изоляторов.  Кроме того целесообразно рекомендовать изготовителям изоляторов проводить экспериментальное определение зависимости “ разрушающая механическая сила при растяжении - время “ при длительностях воздействия не менее 5000 час и предъявлять результаты соответствующих испытаний при приемке изоляторов. Эти данные крайне важны для оценки механического старения изоляторов в эксплуатации  ( разрыв стержня , сползание оконцевателей ).

Испытания на трек и эрозию (на трекингоэрозионную стойкость)

Эти испытания по стандарту МЭК и по отечественным нормативам проводятся по существенно различным методикам. Важно отметить , что отечественные нормативы /48,76,83,84/ были разработаны после длительных дискуссий с участием ведущих научно - исследовательских организаций ( СибНИИЭ , СПГТУ , СКТБ по изоляторам и арматуре , НИИПТ ). Они основаны на оригинальной методике и отражают российскую специфику в части накопленного опыта соответствующих испытаний и наличия необходимых испытательных устройств.

При подготовке новых документов по методам испытаний композитных изоляторов вопрос о методике испытаний на трекинго - эрозионную стойкость требует специального подробного рассмотрения с участием заинтересованных организаций. Прежде чем предложить для дискуссии варианты нормирования , рассмотрим основные положения стандарта МЭК по рассматриваемому вопросу :

  • испытания проводятся на изоляторах ( макетах ) с удельной длиной пути утечки 2 см/кВ ( длина пути утечки 484 - 693 мм , длительно  приложенное  напряжение 14 - 20 кВ ) , т.е. испытания изоляторов  110 кВ и выше в натуральную величину стандартом МЭК не предусматриваются ;

  • испытания проводятся в специальной камере с объёмом не более 10 м3 ;

  • испытываются два образца ( один в горизонтальном , другой в вертикальном положении ) ;

  • длительность испытаний  -  1000 час. ;

  • содержание NaCl в распыляемой воде ( тумане )-( 10 + 0,5 )кг/м3.

Подробно регламентированы и другие отдельные аспекты методики испытаний , кардинально отличающейся от российской методики испытаний на стойкость к треку и эрозии. При испытаниях по методике МЭК изоляторы считают выдержавшими испытания , если в течение испытаний на каждом испытанном изоляторе не более 3-х раз наблюдается ток утечки 1 А и более , если не произошло трекинга , если эрозия не достигла стеклопластикового стержня и если не было разрушения юбок изолятора. Стержень после испытаний не должен обнажаться. В стандарте МЭК 1109 указано , что в настоящее время отсутствуют надежные критерии , количественно характеризующие допустимое количество эрозионных трещин на защитной оболочке.

Представляется целесообразным при разработке новых документов по испытаниям подвесных композитных изоляторов :

-  временно ( со сроком действия 2 - 3 года ) сохранить действующую в России методику испытаний на трекингоэрозионную стойкость / 48,76,83,84 / с применением NaCl ( предпочтительный метод испытаний для  - III СЗА ) и СаСl2 ( предпочтительный метод испытаний для IV-VII  СЗА ) , при этом методику испытаний принять в основном в редакции / 76 / ;

-  дополнить эту методику предварительными испытаниями на климатическое старение с целью предварительной подготовки поверхности изоляторов перед испытаниями на трекингоэрозионную стойкость ; подготовительные испытания должны проводиться путем циклического  приложения к изоляторам различных нагрузок ; методика предварительных испытаний в настоящее время разрабатывается в НИИПТ ;

-  сохранить требование / 76 / , что изоляторы можно считать выдержавшими испытания на трекингоэрозионную стойкость , если не произошло их пробоя и на поверхности защитной оболочки не обнаружено критических повреждений ; кроме того изоляторы должны успешно выдержать контрольные испытания импульсами с крутым фронтом  ( следует сохранить приведенное в  / 76 / определение малосущественных,  существенных и критических повреждений защитной оболочки и пробоя изолятора ) ;

-  в качестве альтернативной рекомендательной методики целесообразно включить в разрабатываемые документы испытания на трек и эрозию  по стандарту МЭК с длительностью испытания 1000 час с тем , чтобы после приобретения оборудования и накопления опыта соответствующих испытаний эта методика как полноправная и единая была включена в последующие редакции отечественных нормативов ;

-  предложенная в стандарте МЭК для тяжелых условий (нтенсивное солнечное облучение , частые колебания температур , очень сильные загрязнения ) методика испытаний на трек и эрозию длительностью  5000 час для условий России представляется неприемлемой для нормирования и может быть использована только для исследовательских целей.

Ускоренные испытания на климатическое и электрическое старение изоляторов

Такие испытания интенсивно ведутся во всем мире и признаются чрезвычайно актуальными для прогнозирования срока службы полимерных изоляторов. В стандарте МЭК 1109 эти испытания не предусмотрены , имеется только указание о целесообразности проведения испытаний , состоящих из многоциклового приложения различных нагрузок , моделирующих атмосферные условия при длительном воздействии наибольшего рабочего напряжения. В приложении С  к стандарту МЭК 1109 приведен пример суточного цикла ускоренных испытаний , содержащего периоды увлажнения , нагрева до 50  С , смачивания деминерализованным дождем , воздействия соленого тумана   7 кг/ м3 и ультрафиолетового облучения. В связи с неподготовленностью российских лабораторий испытания на ускоренное старение в настоящее время не могут быть включены в подлежащие разработке документы по подвесным композитным изоляторам. Однако ввиду исключительной важности рассматриваемых испытаний целесообразно по мере возможности обеспечить ведущие лаборатории соответствующим оборудованием и приступить к освоению испытаний на ускоренное климатическое и электрическое старение по методике , наилучшим образом отражающей условия эксплуатации композитных изоляторов в России.

Испытания стеклопластикового стержня

В стандарте МЭК 1109 предусмотрено два вида испытаний стеклопластикового стержня ( в разделе “ Испытания конструкции “ ) :

  • испытание красителем ;

  • испытание на диффузию воды.

Испытания красителем ( “ испытание на проникновение красящей жидкости “ ) включены в / 76 /. Следует сохранить эти испытания в разрабатываемых документах на испытание композитных изоляторов в редакции / 76 /. При этом время , необходимое для проникновения красителя ( фуксина ) в стандартные образцы стеклопластикового стержня должно быть не менее 15 мин.

Испытание на диффузию воды следует включить в разрабатываемые документы в редакции стандарта МЭК / 1 /. При этом вторая стадия этих испытаний-испытание под напряжением по/1/ предусматривает приложение напряжения 12 кВ в течение 1 минуты к стандартным образцам стеклопластикового стержня после подготовки и кипячения по специальной методике. Во время испытаний не должны иметь место пробой или перекрытие по поверхности , а ток утечки не должен превышать 1 мА.

Целесообразно дополнить эти испытания по стандарту МЭК предусмотренным в отечественных рекомендациях / 76/ определением электрической прочности стандартных образцов стеклопластикового стержня по методике ГОСТ 6433-3. Изоляторы при этом следует считать выдержавшими испытания , если электрическая прочность стеклопластикового стержня будет не менее величины , указанной в научно-технической документации на изолятор конкретного типа.

Определение гидрофобности защитной оболочки

Несмотря на то , что во всех странах уделяется очень большое внимание исследованиям , связанным с оценкой гидрофобности поверхности защитной оболочки композитных изоляторов , стандарт МЭК 1109 требований к гидрофобности поверхности не предъявляет. В нормативах / 76 / приведена методика определения угла смачивания , однако этот подход нельзя считать вполне соответствующим современным требованиям. При разработке новых документов по методам испытаний композитных изоляторов следует ориентироваться на разработанную НИИПТ классификацию гидрофобности , в основе которой лежит методика , предложенная шведскими исследователями.

Прочие испытания

Методика испытаний механической растягивающей силой в     /48,76 / не отличается от принятой в стандарте МЭК. Целесообразно сохранить её в редакции / 76 /, указав в соответствии с / 76 /, что изоляторы считают выдержавшими испытания , если нормированная механическая разрушающая или одноминутная растягивающая силы достигнута без разрушения изоляторов и при этом не произошло смещения или деформации оконцевателей , смещения ребер , не обнаружены трещины на оконцевателях и изоляционной части.

Методику испытаний по определению уровня радиопомех рекомендуется сохранить в редакции / 76 / : уровень радиопомех при наибольшем рабочем фазном напряжении не должен быть выше 60 ДБ при отсутствии видимой короны на арматуре изоляторов. Отметим , что стандарт МЭК 1109 не содержит испытаний на радиопомехи , а дает лишь ссылку на рекомендацию МЭК 437.

Испытания на невоспламеняемость рекомендуется сохранить в редакции / 2 /, предложенной ВЭИ. В стандарте МЭК 1109 указано , что приемлемой методики испытаний на невоспламеняемость ещё не разработано.

Испытания выдерживаемым напряжением промышленной частоты в течение 30 мин , испытания на гальванизацию и определение качества поверхности изоляторов следует сохранить в редакции / 76 /.

Общие положения правил приемки композитных изоляторов  ( размер партий , проведение повторных испытаний и т.д. ) в разрабатываемых документах следует сохранить по / 48 ,76 /.

Направления дальнейших разработок

При дальнейшей разработке методов испытаний композитных изоляторов необходимо (в соответствии с указаниями стандарта МЭК 1109) уделить внимание следующим вопросам :

  • методам испытаний , воспроизводящих хрупкий излом стеклопластикового стержня ;

  • методам испытаний на длительное механическое старение изоляторов , в том числе прогнозирующих возможное сползание оконцевателей ;

  • приемлемым по трудоёмкости и достоверности методам испытаний  на электрическое и механическое старение ;

  • методам испытаний поверхностей раздела в композитных изоляторах;

  • методам испытаний на кручение и стойкость к действию динамических нагрузок (растяжение, изгиб, кручение, сжатие).


Возврат к списку