Сообщения комитета 36 МЭК ”Изоляторы“ по полимерным изоляторам

Большой интерес представляет пространное интервью с профессором Германом Кёрнером, поскольку автор не только ведущий специалист в Германии по некерамическим изоляторам (Институт Высоких Напряжений Технического Университета в Брауншвейге) , но с августа 1994 г. является также председателем ТК 36 МЭК “ Изоляторы “. Поэтому в рассматриваемом интервью приводится не только немецкий опыт, но дан также более широкий взгляд на положение в мире с полимерными изоляторами.

Основное количество ВЛ в Германии попрежнему имеет фарфоровую (в основном длинностержневую) изоляцию , хотя некерамические композитные изоляторы здесь применяются уже почти 30 лет. Такое положение изготовители и энтузиасты применения некерамических изоляторов объясняют некоторым консерватизмом эксплуатирующего персонала и очень высоким качеством (надежностью) немецких фарфоровых изоляторов. Тем не менее в ряде случаев композитные изоляторы оказались незаменимыми. Так , например , перевод ВЛ 245 кВ на 420 кВ мог быть осуществлен только благодаря применению более коротких полимерных изоляторов. Также достаточно широко внедрены в Германии междуфазные композитные распорки между проводами ВЛ , что предотвращает пляску проводов. И всё же , повидимому , главная причина сдержанного отношения к полимерным изоляторам в Германии - их более высокая стоимость по сравнению с фарфоровыми длинностержневыми изоляторами. Отметим,  что немецкие кремнийорганические изоляторы  Roduflex (б. фирма Rosenthal ) признаются специалистами одними из лучших в мире.

Основные экономические надежды в Германии связаны с возможным применением полимерных изоляторов на ВЛ 123 - 765 кВ , в особенности с новыми опорами, специально разработанными с учетом подвески полимерных изоляторов. В то же время в комитете 36 МЭК считают , что вряд ли найдутся экономически оправданные решения в пользу кремнийорганических изоляторов в средних классах напряжения , но здесь фарфору активную конкуренцию составляют циклоалифатические эпоксидные смолы. Не вызывает сомнения , что полимерные изоляторы могут оказаться незаменимыми в условиях сильного загрязнения , где благодаря их хорошей самоочистке и гидрофобности поверхности не требуется применять чистку и обмыв в эксплуатации. Однако вопрос о сроке службы полимерных изоляторов в районах с сильными загрязнениями остается предметом острой дискуссии , поскольку соответствующий опыт эксплуатации противоречив и настораживает.

В мировой практике последних лет выявилось, что важным стимулом для организации производства полимерных изоляторов является отсутствие необходимости в больших капиталовложениях. Они несопоставимы с затратами на строительство заводов для производства керамических или стеклянных изоляторов. По лицензии от авторитетного изготовителя можно быстро начать производство в любом месте мира. Локальное, местное производство является шансом, который дается только полимерными или композитными материалами. Предполагается создание производств полимерных изоляторов в ряде стран Азии , Африки , Латинской Америки , испытывающих трудности в приобретении традиционных изоляторов.

Одним из важнейших параметров некерамических изоляторов является гидрофобность их наружной поверхности. Она в той или иной мере достигается у всех полимеров , но только силиконовые резины способны передавать гидрофобность  на поверхность путём диффузии компонентов с низким молекулярным весом . Некоторые виды EPDМ  также способны осуществлять диффузию , но не в такой степени , как силиконы. К сожалению , в настоящее время нет стандартной методики измерения гидрофобности, хотя и предложены метод STRI , метод измерения угла смачивания , метод капель и др. , а также отсутствует стандартный метод оценки сохранения степени гидрофобности в процессе эксплуатации. Многие потенциальные клиенты отказываются использовать изоляторы , изготовленные из полимерных материалов , из-за отсутствия стандартов , позволяющих оценить работоспособность изоляторов в эксплуатации. Отметим , что в России действуют ( хотя и требуют дальнейшей проработки ) методические указания по изучению характеристик изоляторов в процессе их эксплуатации. Председатель ТК 36 МЭК достаточно скептически относится к идее использования смеси ЕРDМ   ( 80 - 90 % ) и силикона с целью использования преимуществ обоих материалов. Преимущество ЕРDМ в его дешевизне,поэтому рассматриваемая смесь будет заметно дешевле силикона , однако не ясно , какова будет длительная гидрофобность и эксплуатационная стойкость соответствующих оболочек. У силиконовых резин некоторых типов срок сохранения гидрофобности практически бесконечен и это их главное преимущество. У смеси ЕРDM и силикона может оказаться недостаточно материалов с низкомолекулярным весом, диффундирующих наружу , а кроме того могут возникнуть неблагоприятные граничные явления на стыках одного компонента с другим.

Репутация изоляторов из циклоалифатических эпоксидных смол (ЦЭС) в последние годы несколько пострадала из-за проблем, связанных с проникновением влаги , а также в связи с применением неудачных конструкций. В самое последнее время достигнуты значительные улучшения ЦЭС в отношении стойкости к проникновению влаги , в особенности в результате улучшения состава наполнителя. Поэтому в классе средних напряжений в настоящее время не имеется проблем с расширением применения циклоалифатических материалов. Организация локального производства в небольшом объеме здесь особенно проста. Из ЦЭС уже изготавливаются трансформаторы тока на напряжение 145 кВ (цельная отливка), однако это скорее исключение , чем норма. Скорее всего ЦЭС найдут широкое применение при напряжениях 50 - 70 кВ. Однако следует иметь в виду, что с течением времени гидрофобность ЦЭС в эксплуатации под воздействием загрязнения сильно снижается , т.к. этот материал не способен переносить гидрофобность на поверхность из-за отсутствия компонентов с малым молекулярным весом. В развивающихся странах, где трудно строить заводы по производству традиционных фарфоровых или стеклянных изоляторов , производство изоляторов из ЦЭС не потребует значительных капиталовложений. Хотя проблему создания изоляторов  из ЦЭС в отличие от силиконов ещё нельзя считать доработанной , применение соответствующих изоляторов непрерывно увеличивается.

Так как большинство изготовителей композитных изоляторов тщательно охраняет секреты применяемых материалов , эти материалы не могут быть стандартизированы , а могут быть стандартизированы только их свойства. Однако из-за политики секретности со стороны изготовителей изоляторов такая стандартизация встречает сопротивление в МЭК , но потребители эту стандартизацию горячо приветствуют. Изготовители же , как правило , хотят , чтобы заказчики на слово верили , что изолятор хороший. Поэтому стандартизация должна быть направлена , как минимум , на сопоставление характеристик данных изоляторов с теми изоляторами , которые длительно и успешно работали в эксплуатации. Например , изготовителям целесообразно использовать тот тип подслоя между силиконом и стеклопластиком , который эффективно зарекомендовал себя на практике.

Говоря о конфигурации полимерных изоляторов, председатель ТК 36 МЭК указывает , что оптимальная форма их ребер определяется условиями эксплуатации. Например , в условиях пустыни целесообразно применять большие юбки с аэродинамическим профилем. В условиях морского побережья желательно иметь защищенную от прямого попадания влаги часть пути утечки.

В заключение своего интервью профессор Кёрнер указывает, что после 25 - летнего опыта путем проб и ошибок композитные изоляторы передовых фирм достигли сейчас состояния высоко технологических изделий. Если использовать соответствующие проверенные материалы и опираться на достигнутый эффективный опыт конструирования и изготовления , то можно изготовить очень хорошие изоляторы.