Использование длинностержневых фарфоровых изоляторов - Оценка старения и электрические характеристики

Оценка старения длинностержневых фарфоровых изоляторов.

Для анализа процессов старения были проведены испытания длинностержневых фарфоровых изоляторов типов LP и LG 75/27 разных заводов. Испытывались изоляторы II поколения, новые и снятые с ВЛ после 20 и 35 лет эксплуатации (выпуска соответственно 1964 и 1966 гг.). Для статистической достоверности было испытано примерно по 20 единиц изоляторов каждого типа в каждой группе срока службы. Итого, получены данные примерно по 300 изоляторам II и по 180 I поколения. Методика испытаний включала: определение скорости звука в фарфоре у верхнего конуса, в середине изоляционной детали и у нижнего конуса; испытание растягивающей нагрузкой до нормированного уровня, а затем, после минутной выдержки, - увеличенной нагрузкой до разрушения; маркировку участка разрушения и расчет разрушающей нагрузки с учетом площади сечения участка разрушения; определение предела прочности при изгибе; испытание на пористость с использованием фуксина в верхней, средней и нижней частях всех длинностержневых изоляторов. В табл. 1 приведены результаты испытаний на растяжение изоляторов I и II поколений в зависимости от длительности их эксплуатации. Анализ данных по всем изоляторам с заделкой из сурьмянистого свинца (II поколения) не выявил какой-либо концентрации в зоне излома, т.е. в области передачи усилий около шапок. Испытания на герметичность фарфоровой изоляционной детали не показали проникновения фуксина. Ультразвуковые измерения были проведены на изоляторах, находившихся в эксплуатации 20 или 35 лет. Существенных различий между этими двумя группами не обнаружено. Рис. 1, построенный по данным табл.1 и иллюстрирующий развитие старения во времени, показывает, что у всех изоляторов II поколения снижение предела механической прочности ∆Р от времени Т происходит плавно, а изолятор I поколения достаточно резко снижает механическую прочность с увеличением срока эксплуатации.

Рис. 1. Снижение механической прочности изоляторов I и II поколений в зависимости от длительности эксплуатации Т

По рис. 1 можно определить снижение механической прочности за расчетный срок службы изолятора, равный 30 годам: так, изоляторы I поколения за 30 лет эксплуатации снизили механическую прочность примерно на 50%, изоляторы II поколения в среднем на 10%. Этим и объясняется высокий показатель надежности (10-7) у современных типов длинностержневых фарфоровых изоляторов.

Электрические характеристики длинностержневых фарфоровых изоляторов.

Для обоснования областей рационального применения длинностержневых изоляторов в России целесообразно использовать два критерия [3]: геометрический параметр (удельную эффективную длину пути утечки) и разрядное напряжение при различных степенях загрязнения. Такой подход при выборе изоляции предусматривает проведение электрических испытаний изоляторов при искусственном увлажнении и загрязнении с целью определения поправочных коэффициентов на эффективность использования длины пути утечки, а также соответствия выбранной длины изолятора (гирлянды) нормированному значению испытательного напряжения. Выбор изоляции с использованием двух критериев позволяет определять размеры гирлянд изоляторов с требуемой надежностью, но без излишних запасов. Выбор изоляции по удельной эффективной длине пути утечки производится в зависимости от степени загрязнения (СЗ) [4, 5] в месте прохождения ВЛ и ее номинального напряжения. Длина пути утечки изоляторов ВЛ определяется по формуле [4] (1) где L - длина пути утечки, см; λ - нормированная удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ; U - наибольшее рабочее линейное напряжение, кВ; KL - коэффициент эффективности использования длины пути утечки одиночного изолятора. Выбранные с учетом поправочного коэффициента KL изоляторы проверяются в лабораторных условиях при переменном напряжении и искусственном загрязнении. Нормативы на испытания длинностержневых изоляторов в загрязненном и увлажненном состоянии при переменном напряжении включают нормированное испытательное напряжение и нормированную испытательную удельную поверхностную проводимость [4]. При выборе изоляции по разрядным характеристикам гирлянды ВЛ 110-500 кВ, расположенных в районах с I - IV СЗ, должны иметь 50%-ные разрядные напряжения промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии не ниже значений, приведенных в табл. 2. При этом испытательные значения удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения в зависимости от СЗ должны соответствовать нормированным значениям, приведенным в табл. 3. Испытывались три типа длинностержневых фарфоровых и три типа поддерживающих гирлянд, скомплектованных из тарельчатых стеклянных изоляторов. Длинностержневые изоляторы класса 110 кВ испытывались по одному, а поддерживающие гирлянды состояли из 10 тарельчатых изоляторов. При этом строительные длины длинностержневых изоляторов и гирлянд тарельчатых изоляторов были практически одинаковы.

Усредненные данные по механической прочности на растяжение длинностержневых фарфоровых изоляторов в зависимости от срока эксплуатации