Переваги та недоліки різних ізоляторів

У сучасній енергетиці передача електроенергії від місць її виробництва до споживачів здійснюється повітряними лініями електропередачі (ЛЕП) напругою до 750 кВ і вище. Велике значення має надійність роботи ліній електропередачі та всього комплексу обладнання: трансформаторів, генераторів, комутаційної апаратури, компенсуючих пристроїв тощо. Значною мірою вирішення цього завдання забезпечується надійною роботою ізоляції електричних систем та обладнання, зокрема правильним вибором типу ізоляторів, які в майбутньому експлуатуватимуться на лінії, що проектується.

За матеріалом діелектрика, що застосовується, ізолятори діляться на фарфорові, скляні і полімерні.

Найпоширенішими ізоляторами, нині, є фарфорові і скляні, причому ізоляторів із загартованого скла нині випускають більше, ніж порцелянових. Це пояснюється тим, що ізолятори із загартованого скла мають низку переваг перед порцеляновими: технологічний процес їх виготовлення може бути повністю автоматизований та механізований; прозорість скла дозволяє легко виявити при зовнішньому огляді дрібні тріщини та різні внутрішні дефекти; застосування скляних ізоляторів дозволяє відмовитися від проведення в процесі експлуатації періодичних профілактичних випробувань гірлянд під напругою, оскільки кожне пошкодження загартованого скла призводить до руйнування тарілки, що легко виявити при обході лінії електропередачі експлуатаційним персоналом

Найбільшу механічну міцність мають полімерні (склопластикові) ізолятори, що робить їх застосування, особливо при ультрависоких напругах, що використовуються велектроенергетики, досить перспективними. До переваг полімерних ізоляторів також можна зарахувати - високу стійкість до атмосферних забруднень, гідрофобність, простоту і зручність монтажу, високу стійкість до перенапруг, висока вандалостійкість, а також полімерні ізолятори мають знижену вагу (більш ніж на 90%) в порівнянні з фарами ізоляторами.

Однак поряд з перевагами також переважають і недоліки в експлуатації полімерних ізоляторів – технологія їх виготовлення ще недостатньо стандартизована і відсутня загальноприйнята єдина система виробництва, відсутність матеріалу, який достатньою мірою задовольнив би вимоги, що пред'являються до нього, а також практично відсутній досвід тривалої експлуатації даного виду ізолятор.

У різних публікаціях та на сторінках Інтернету, ведеться обговорення переваг, а також шляхи та методи вирішення завдань усунення недоліків, які мають полімерні ізолятори. Аналіз та зроблені висновки показують, що зарубіжні фахівці більш серйозно ставляться до широкого застосування полімерних ізоляторів, у частотності ведеться збір інформації щодо випадків виходу з ладу та пошкодження полімерних ізоляторів. Виходячи із зібраної та обробленої інформації проводиться аналіз, систематизація та класифікація причин ушкоджень та дефектів при експлуатації полімерних ізоляторів. Так на одній зі сторінок Інтернету можна побачити ілюстровану таблицю, в якій розглянуті дефекти, що найчастіше зустрічають, і пошкодження полімерних ізоляторів.

У багатьох фахівців, що експлуатують електрообладнання, питанням, що найбільш часто обговорюється, є довговічність полімерного ізолятора. В даний час в зарубіжних країнах з метоювивчення властивостей довговічності експлуатації ізолятора, проводиться дослідження зі штучного старіння склопластику. Слід зазначити, що результати значно розходяться із практичними даними. З вироблених дослідів стало зрозуміло, що довговічність тісно пов'язана зі ступенем чистоти на поверхні ізоляторів, і треба зазначити, що для продовження терміну експлуатації необхідно все-таки вдаватися до очищення від забруднень. Очищення ізоляторів роблять різноманітними способами - вдаються до обмиву під високим тиском цільнолитих і модульних полімерних ізоляторів, безліч конструкцій полімерних ізоляторів дозволяє застосовувати періодичне сухе чищення, причому матеріалом для чищення може послужити звичайна подрібнена кукурудза. У разі сильного забруднення поверхні захисної оболонки ізолятора можна вдатися до чищення ганчіркою або м'якою щіткою із застосуванням води. Думки з питання підвищеної брудостійкості у полімерних ізоляторів фахівців багатьох країн розходяться, хоча як показує практика, в районах з мінімальною кількістю забруднень в атмосфері та екологічно чистих районах після проведених спостережень необхідно відзначити, що забруднення мають місце накопичуватися на поверхні полімерного ізолятора, що знаходиться підвішеного у гірлянді ПЛ.

Однією з переваг полімерних ізоляторів є надійність і зручність транспортування. Однак і тут є свої особливості. Деякі з них: тривале перебування ребер у деформованому стані може призвести до втрати їхньої геометричної конфігурації; потрапляння на захисну оболонку ізолятора агресивних та забруднюючих речовин, не характерних для експлуатаційних забруднень, може призвести до часткової або повної втрати експлуатаційних якостей; механічнівпливу на захисну оболонку можуть спричинити її розгерметизацію або пошкодження, а також зламу стрижня, що призведе до втрати працездатності ізолятора. Тому пропонується використовувати спеціальну транспортну тару. Це можуть бути суцільні або ґратчасті ящики, морські та залізничні контейнери або спеціально розроблена тара для умов, що виключають попадання агресивних речовин (кислот, лугів, розчинників, морської води тощо), а також забруднень та пошкоджень складових частин, упаковки та транспортної тари виробника. Зарубіжні фахівці висунули варіант транспортування одного ізолятора в контейнері з труби ПВХ матеріалу, але, на жаль, це створює певні незручності.

Допускається транспортування ізоляторів у відкритих кузовах автомобілів та інших транспортних засобів, у т.ч. без упаковки та транспортної тари виробника за умови наявності захисту від забруднення (наприклад, брезента тощо). За відсутності транспортної тари рекомендується зберігати ізолятори у вертикальному положенні. Однак, у всіх випадках транспортування та зберігання повинні вжити заходів для виключення деформування та пошкодження складових частин ізоляторів, наприклад, за допомогою розкріплення за віконці кожного з них дерев'яними брусками, планками тощо, що обмежують їх переміщення та контакт між собою.

За інформаційними даними зарубіжних фахівців рекомендується проводити випробування перед введенням в експлуатацію напругою в 1,5 раза більшою за експлуатаційну. Ця рекомендація пов'язана з випадками перекриття нововстановлених та введених в експлуатацію полімерних ізоляторів. Слід зазначити, що зарубіжними дослідниками ведеться статистика в табличній формі, в якій охарактеризовано причини використання полімернихізолятори. Таким чином, видно, що причина, яка б спонукала масово використовувати даний вид ізолятора, відсутня. Також за інформаційними даними необхідно зазначити, що більшість зарубіжних країн, за винятком європейських, визнають підвищені антивандальні властивості, зручності транспортування, а також переваги при експлуатації в екологічно забруднених районах, однак економічні причини не є переважаючими.

Усі вищезгадані проблеми, на жаль, мало обговорюються у вітчизняній літературі. Це пов'язано з рівнем виробництва полімерних ізоляторів, оскільки виробник, виходячи з логічних роздумів, може втратити ринок збуту, тим самим не прагне показувати недоліки і намагається уникнути зайвого інтересу до проблемних питань з боку споживача.

Не можна не згадати і про порівняльні властиві характеристики скляних та полімерних ізоляторів. Вважають, що основними недоліками скляних ізоляторів є ненадійне транспортування, недостатня антивандальна стійкість і низька ударостійкість. Причому удароміцність скляних ізоляторів підвищити практично неможливо, то проблеми антивандалізму та транспортування підлягають подальшим обговоренням.

Під проблемою антивандалізму ховається неможливість скляних ізоляторів протистояти розстрілам, точніше навмисній стрільбі з них зброї, зокрема мисливської рушниці. Але за свідченнями персоналу, що експлуатує даний вид ізолятора, ця проблема існування, так званих «розстрілів», є сильно перебільшеною. Гірлянда з повною відсутністю ізоляторів або частково у великій кількості ізоляторами, що обсипалися, явище досить рідкісне. У більшості випадків ця відсутність у гірлянді одного,рідше двох поряд розташованих скляних ізоляторів. Це можна пояснити тим, що на відстані 30-40 метрів мисливський дріб розсіюється в діаметрі близько одного метра. Але при точнішому пострілі ймовірність пошкодження більше двох ізоляторів досить висока. З отриманого досвіду, можна сказати, що дріб або куля, що потрапляє в ребро спідниці полімерного ізолятора, або застрягне, або пройде «навиліт». А, потрапивши дробом у стрижень, останній розгерметизується, причому ще й ушкоджується оболонка. Однак, як показали випробування ізолятора типу ФСК-70-6-27,5-А4, цей ізолятор у сухому вигляді може витримати випробувальну напругу 140 кВ, а якщо ізолятор до всього ще, і зволожений, то він перекриється при напрузі порядку 100- 105 кВ. Таким чином, з отриманих даних робиться висновок, що характеристика знижується на 25-28%.

В той же час, проводити огляд полімерних ізоляторів, що зазнали «розстрілів», необхідно із застосуванням спеціальних оптичних приладів, що дозволяють розглянути із землі і виявити пошкодження, практично дуже складно. Тому щоб антивандальні характеристики реально проявили себе у дії потрібно встановлювати їх у невеликій відстані від землі.

Аналізуючи випадки пошкодження лінійних скляних ізоляторів, які останнім часом почастішали, необхідно взяти до уваги, що цей вид ізоляторів експлуатується 30 років і більше, і потребує заміни. Однак поряд із цими причинами існують і інші. Одна з них сталася у 90-ті роки ХХ ст. у часи, коли відбувався розвал колишнього СРСР. У період історії відбувалася комерціалізація енергетичної галузі. Коли загальна увага була спрямована на обговорення та вирішення політичних питань, відбулося послаблення контролю, що призвело до появи фірм,які «спекулювали», продаючи старі ізолятори, під виглядом нових. Такі ізолятори не проходили належних випробувань перед введенням в експлуатацію і слід визнати, що часом на ринок продажу йшов некондиційний товар та неякісні підробки. І як наслідок така продукція мала місце потрапити в експлуатацію на ПЛ. Але навіть з урахуванням цих обставин, згідно з порівняльною характеристикою кількості відмов на рік між скляними та полімерними ізоляторами цифри не значно відрізняються.

І на закінчення слід зазначити, що із загальної кількості експлуатованих полімерних ізоляторів припадає лише 1% встановлених ізоляторів на ПЛ, і при цьому більше 90% - це ізолятори класів напруги не вище 35 і 110 кВ. Порівнюючи кількість експлуатованих полімерних ізоляторів зі скляними, яких дещо більше і це обумовлюється відповідно великою кількістю відмов, природно складається враження про підвищену аварійність скляних ізоляторів.