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. 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.