5.4. Специальные изоляторы и изолирующие тяги
Для освобождения гирлянд изоляторов от веса или тяжения проводов применяются гладкие изолирующие тяги или полимерные изоляторы. Преимущества изоляторов перед тягами проявляются в первую очередь при работах в условиях высокой влажности воздуха, поскольку они имеют значительно более развитую поверхность и тем самым обеспечивают снижение токов уточки. На поверхность изоляторов нет необходимости наносить гидрофобное покрытие, как это требуется для изолирующих тяг.
В качестве изоляторов при работах под напряжением в энергосистемах страны первоначально применялись только линейные стержневые полимерные изоляторы (рис. 5.11, а). Однако стандартные линейные изоляторы не приспособлены к соединению с другими устройствами для работ под напряжением, требовалось применение разнообразных переходных звеньев, что увеличивало размеры и массу устройств, воспринимающих вес (тяжение) проводов.
Рис. 5.10. Тележки для передвижения по проводам расщепленной фазы:
а - конструкции Союзтехэнерго; б - конструкции Винницаэнерго; в - конструкции ГДР; г - конструкции фирмы CHANCE (США)
Рис. 5.11. Полимерные изоляторы:
а - специальные для работ под напряжением типа СК 70/110; б - линейные типа ЛK 70/110
В настоящее время при работах под напряжением на ВЛ 110 кВ и выше для этого, а также для закрепления монтерской кабины к траверсе опоры применяются разработанные СКТБ ВПО "Союзэлектросетьизоляция" и СибНИИЭ специальные полимерные изоляторы типа СК (рис. 5.11, б). Полимерный изолятор представляет собой стеклопластиковый стержень, защищенный тарельчатыми ребрами из трекингостойкой кремний- органической резины, плотно насаженными на стержень с применением пластичного герметика (силиконового компаунда). Соединение линейных изоляторов между собой и с линейной арматурой производится с помощью специальных оконцевателей, заканчивающихся серьгой или пестиком; оконцеватель напрессовывается на стеклопластиковый стержень специальными матрицами. Изоляторы типа СК также снабжены двумя оконцевателями; один из них имеет форму однолапчатой, а другой — двухлапчатой проушины.
Основные характеристики линейных полимерных изоляторов приведены в табл .5.3, специальных изоляторов для работ под напряжением — в табл. 5.4.
Требования к характеристикам и параметрам изоляторов типа СК иные, чем предъявляемые к изоляторам ЛК, поскольку условия выполнения ремонтов под напряжением существенно отличаются от условий, учитываемых при выборе изоляции для ВЛ. Изоляторы СК обладают запасами механической и электрической прочности, необходимыми для обеспечения безопасности работ под напряжением. В результате конструкция изоляторов СК - более компактная и легкая, чем изоляторов ЛК (рис. 5.11).
Изоляторы СК 70/110 оснащены экранными дисками, обеспечивающими ограничение напряженности электрического поля в стеклопластике и отвод дуги в случае перекрытия изолятора, а также предохранение ребер от смятия при транспортировке.
Соотношение параметров изоляторов СК 70/ЛК 70 приведено ниже:
Напряжение BЛ, кВ | 35 | 110 | 220 | 330 |
Строительная высота | 0,9 | 0,81 | 0,98 | 0,95 |
Масса кремнийорганической резины | 0,29 | 0,31 | 0,35 | 0,34 |
Общая масса | 0,72 | 0,59 | 0,51 | 0,51 |
Таблица 5.3. Характеристики полимерных линейных изоляторов типа ЛК
Тип изолятора
Характеристика, параметр | ЛК 70/35 | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК | ЛК |
Строительная высота, мм | 598 | 1350 | 2095 | 2995 | 3040 | 3880 | 6181 | 3011 | 3856 | 6117 |
Высота изоляционной части, | 300 | 1012 | 1784 | 2685 | 2700 | 3528 | 5382 | 2600 | 3430 | 5192 |
Диаметр стекло-пластикового стержня, мм | 12 | 12 | 12 | 12 | 15 | 15 | 15 | 28 | 28 | 28 |
Диаметр ребра, мм | 90 | 90 | 90 | 90 | 110 | 110 | 110 | 130 | 130 | 130 |
Масса, кг | 1,7 | 3,6 | 5,12 | 7,6 | 12,2 | 15,4 | 26,5 | 17,2 | 21,42 | 40,61 |
Разрушающая механическая сила при растяжении, кН | 122 | 122 | 122 | 122 | 190 | 190 | 190 | 316 | 316 | 316 |
Выдерживаемое напряжение коммутационных импульсов, кВ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в сухом состоянии | 210 | 518 | 880 | 1090 | 1100 | 1310 | 1550 | 1100 | 1310 | 1550 |
под дождем | 188 | 500 | 850 | 1090 | 1100 | 1300 | 1550 | 1100 | 1300 | 1550 |
50%-ное разрядное напряжение частотой 50 Гц при удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения 20 мкСм, кВ | 40 | 138 | 260 | 350 | 310 | 412 | 500 | 310 | 390 | 500 |
Длина пути утечки, мм | 595 | 2640 | 4952 | 6852 | 7200 | 9595 | 14 479 | 6850 | 9142 | 13 865 |
Таблица 5.4. Характеристики специальных полимерных изоляторов для работ под напряжением типа СК
Тип изолятора (гирлянды)
Характеристика, параметр | СК 70/35 | СК | СК | СК | СК | СК | СК | СК | СК |
Строительная высота, мм | 540 | 1100 | 1520 | 2050 | 2830 | 3530 | 3560 | 5650 | 5690 |
Высота изоляционной части, мм | 310 | 875 | 1290 | 1820 | 2600 | 3202 | 3082 | 5173 | 5030 |
Диаметр стеклопластикового стержня, мм | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 22 | 15 | 15 | 22 |
Диаметр ребра, мм | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 90 | 70 | 70 | 90 |
Масса, кг | 1,23 | 2,13 | 2,59 | 3,18 | 3,92 | 11,3 | 6,52 | 8,31 | 16,8 |
Разрушающая механическая сила при растяжении, кН | 92 | 98 | 82 | 93 | 104 | 178 | 82 | 104 | 178 |
Выдерживаемое напряжение частотой 50 Гц в течение 5 мин, кВ | 121,5 | 218 | 298 | 436 | 565 | 750 | 750 | 940 | 940 |
Выдерживаемое напряжение коммутационного импульса, кВ: |
|
|
|
|
|
|
|
| 2690 |
с формой волны 1,2/50 | 200 | 510 | 740 | 1060 | 1440 | 1730 | 1740 | 2850 | |
с формой волны 250/2500 | - | 430 | 600 | 800 | 1100 | 1360 | 1360 | > 1700 | >1700 |
(в сухом состоянии) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина пути тока утечки, мм | 618 | 1790 | 2745 | 3740 | 5350 | 6620 | 6485 | 10 700 | 10 390 |
Инженером В.М. Поповым.
За счет этих преимуществ применение специальных изоляторов CI в качестве изолирующих элементов для работ под напряжением значительно эффективнее, чем линейных полимерных изоляторов ЛК.
До начала работ под напряжением каждый изолятор должен был очищен от загрязнений, осмотрен для выявления повреждений защит ной оболочки (трещин, разрывов, раковин), следов электрических разрядов, сползания оконцевателей со стеклопластикового стержня смещения кремнийорганических ребер вдоль стержня. Технологические схемы работ под напряжением должны исключать воздействия на полимерные изоляторы крутящих и изгибающих сил. Параметры изоляторов СК дают возможность при работах под напряжением оставлять их на ВЛ в случае временного прекращения работ на 72 ч при воздействии атмосферных осадков в районах I—III степени загрязненности атмосферы.
При выполнении работ под напряжением в ряде стран (США, Франция, ГДР, Венгрии) применяются длинностержневые изоляторы (тяги с гладкой поверхностью. В качестве изолирующего материала изолирующих тяг (сплошных или трубчатых), заполненных наполнителе» (чаще всего на основе полиуретана), применяются стеклопластик] на эпоксидной основе, несколько отличающиеся по структуре и выпускаемые под различными названиями: эпоксиглас (США), изофиб (Франция).
В Венгрии для работ под напряжением применяются длинностержневы полимерные изоляторы с гладкой и ребристой поверхностью в на скольких вариантах по длине. Таким образом, на ВЛ различных классов напряжения могут использоваться тяги, состоящие из одного или не скольких изоляторов, последовательно могут быть соединены изоляторы разных длин и вида поверхности:
Напряжение ВЛ, кВ | 132 | 230 | 330 | 420 | 750 |
Строительная длина изолятора, мм | 1330 | 1980 | 2800 | 3530 | 5700 |
Длина пути утечки изолятора |
|
|
|
|
|
с ребристой поверхностью | 3100 | 5010 | 8200 | 10 500 | 16 000 |
с гладкой поверхностью | 1090 | 1740 | 2560 | 3280 | 5460 |
Масса изолятора, кг: |
|
|
|
|
|
с ребристой поверхностью | 9,5 | 14 | 17,5 | 22 | 33 |
с гладкой поверхностью | 7,5 | 10,5 | 12,5 | 15 | 22 |
Стержни изоляторов изготовляются из эпоксидной смолы, усиленной стекловолокном, юбки ребристого изолятора — из циклоалифатической эпоксидной смолы или силиконового эластомера. Ребристая часть изолятора изготовляется отливкой под низким давлением.
Некоторые параметры изолирующих тяг, применяемых в США (фирма CHANCE), приведены ниже:
Максимальная рабочая нагрузка, кН | 160 | 295 | 340 |
Строительная длина, мм | 334 | 390 | 500 |
Длина изолирующей части, мм | 305 | 367 | 458 |
Диаметр, мм | 31,5 | 37,8 | 50,4 |
Вес, кг | 3,05 | 4,45 | 11,3 |
В соответствии с [54] при электрических испытаниях тяг ток утечки по образцу длиной 25 см, к которому приложено напряжение 100 кВ переменного тока, не должен превышать (6 + Drp) мкА, где DTp - диаметр изолирующего стержня. При конструировании изолирующих устройств, выборе материалов, определении испытательных напряжений кратность импульса максимального коммутационного перенапряжения не должна превышать 3 для устройств, применяемых в электроустановках ниже 345 кВ, 2,4 — в электроустановках 500 кВ, 2 — в электроустановках 750 кВ.
В процессе эксплуатации перед каждой работой под напряжением длинностержневые изоляторы с гладкой поверхностью должны протираться и на них должна наноситься гидрофобная силиконовая смазка. Необходимость соблюдения этого требования также свидетельствует о том, что изоляторы с гладкой поверхностью требуют большего ухода и более восприимчивы к внешним воздействиям, чем изоляторы с ребристой поверхностью. Можно утверждать, что последние имеют значительные эксплуатационные преимущества. Пожалуй, единственный их недостаток — чувствительность к изгибающим и скручивающим нагрузкам. Тем не менее использование того или иного вида изоляторов, воспринимающих вес (тяжение) проводов и изолирующих электромонтера от заземленных элементов опоры, определяется традициями освоения работ под напряжением, технологией ремонтов ВЛ и развитием производства соответствующих видов изоляторов.