В последние годы рынок изоляторов достаточно сильно изменился.
На нем появилось много новых производителей и новых моделей.
Потребителям предлагаются изделия с невиданными ранее качествами и характеристиками. Неудивительно, что представители сетевых компаний, заводов-изготовителей и проектных организаций на самых разных уровнях обсуждают вопросы использования полимерной, фарфоровой и стеклянной изоляции на электросетевых объектах. Без такого диалога сегодня просто нельзя — все участники процесса должны быть взаимосвязаны. Эксплуатирующими организациями ведется сбор информации, касающейся случаев их выхода из строя и повреждаемости. На основе собранных данных производится анализ, систематизация и классификация причин повреждений и дефектов при эксплуатации изоляторов. На этом общем фоне наибольший интерес обращен в сторону стеклянных и полимерных изоляторов, ввиду их относительно недавнего начала применения по отношению к фарфоровым. Можно ли, исходя из уже имеющегося накопленного опыта, говорить о непредсказуемости поведения данного оборудования в процессе эксплуатации? С этим вопросом мы обратились к представителям заводов-изготовителей и эксплуатационщикам.
— Наверное, в нашей жизни все непредсказуемо. В частности, если разговор вести о полимерной изоляции, главный вопрос — это сравнительно недолгий период эксплуатации самой изоляции и, в частности, в России. Широкое распространение полимерная изоляция в нашей стране получила не более десяти лет назад. Хотелось бы оговориться, — опытные партии изоляторов, изготовленные при участии специалистов, работающих на нашем предприятии, были введены в эксплуатацию и работают до сих пор на протяжении уже 25-тилет. В остальном, хотелось бы отметить, что непредсказуемость напрямую зависит от качества применяемых материалов и соблюдения режимов технологии изготовления всех узлов изолятора, — считает генеральный директор ЗАО «Завод полимерных изоляторов» Иван Николаевич РЯБОВ. — В своей работе мне иногда приходится сталкиваться с отказами полимерных изоляторов. К счастью, нечасто. Случаи отказа бывают различные. Обычно, это либо неправильный монтаж изолятора, либо несоблюдение номинала изолятора к условиям эксплуатации в связи с неправильными расчетами данного участка линии. Одним из необычных случаев в моей практике я бы назвал использование подвесного изолятора на 35 кВ в качестве штырьевого на подходе к подстанции. От ветровой нагрузки его просто приварили к траверсе и меняли по мере излома на новый. Я не зря привел данный пример, поскольку основные причины аварий, на данный момент, вполне изучены и обоснованы. Поэтому главным критерием безотказности изолятора я бы назвал грамотный подход к технологии производства, эксплуатации, монтажа изоляторов и использование качественных и проверенных комплектующих и сырья.
Директор по развитию ЗАО «НПО «Изолятор» (г. Санкт-Петербург) Андрей Степанович ДЗЮБИН строит свой комментарий на исследованиях, проведенных Холдингом МРСК:
— По нашему мнению, уже прошли те времена, когда поведение полимерных изоляторов в эксплуатации можно было назвать непредсказуемым. Опыт эксплуатации полимерных изоляторов хорошо изучен за 40 лет их применения, но, в основном — за рубежом. Результаты этого опыта представлены в специализированном журнале по изоляторам «INMR» и в публикациях CIGRE. Нам же наиболее интересен российский опыт эксплуатации полимерных изоляторов, который позволил бы нам сделать вывод о предсказуемости поведения полимерных изоляторов в эксплуатации.
Последний известный нам опрос потребителей полимерных изоляторов был проведен в ОАО «Холдинг «МРСК» в 2009 г. Анализ опыта эксплуатации полимерных изоляторов в распределительных сетях, охватывающий 22 года эксплуатации в 7 филиалах Холдинга, был представлен на конференции по полимерным изоляторам, проходившей в Петербургском Энергетическом институте повышения квалификации в 2010 году.
Рамки комментария не позволяют развернуто осветить результаты этого анализа, но основные выводы следующие — сегодня в МРСК эксплуатируются изоляторы трех различных конструкций:
- с полиолефиновой защитной оболочкой;
- с кремнийорганической защитной оболочкой шашлычного типа;
- с кремнийорганической цельнолитой защитной оболочкой.
Анализ четко выявил надежность, как каждого типа изоляторов, так и надежность изоляторов каждого производителя в отдельности.
Самое большое количество отказов у ответивших на анкеты потребителей имеют полиолефиновые изоляторы (интенсивность отказов 8,4×10-4 1/год), эти изоляторы запрещены к применению в ОАО «ФСК». Кремнийорганические шашлычные изоляторы в среднем имеют интенсивность отказов 3,2×10-5 1/год с разницей по 10 различным производителям в 8 раз. Последнее поколение цельнолитых кремнийорганических изоляторов не имеет отказов на протяжении 11 лет эксплуатации ни у одного из шести производителей. На момент составления отчета интенсивность отказов цельнолитых кремнийорганических изоляторов составляла значение менее 9,0×10-6 1/год.
Также, анализ четко выявил то, что различным конструкциям изоляторов присущи различные виды отказов, обусловленных конкретными недостатками конструкции.
Конечно, надежность зависит не только от конструкции, но и от системы качества производителя, и это хорошо видно, когда сравниваешь надежность изоляторов одного типа, но различных производителей, у которых она может отличаться в десятки раз.
По поводу изоляторов нашего предприятия могу сказать, что за 13 лет было выпущено более 1,5 млн изоляторов. За это время нами не зафиксировано ни одного отказа. Так что, по нашему мнению, ни о какой непредсказуемости поведения изоляторов в эксплуатации речи быть не может, просто необходимо знать, что и у кого вы приобретаете. Правда, это простое правило касается не только изоляторов, но и любой другой продукции.
Генеральный директор НПО «ИнтерИнвестИзоля-тор» Сергей Александрович ПЕРШКО видит возможность применения термина «непредсказуемость» по отношению к некачественным материалам, из которых изготавливаются изоляторы:
— Наша компания имеет положительный опыт поставок полимерных изоляторов напряжением от 110 кВ до 500 кВ с механической нагрузкой от 70 до 210 кН. На сегодняшний день основная часть проблем в применении полимерных изоляторов — это использование заводами в производстве некачественных материалов и комплектующих в совокупности с использованием старого и изношенного оборудования. Поэтому в этих случаях можно применить термин «непредсказуемости» в поведении изготовленных таким образом изоляторов.
Однако, как считает директор по маркетингу ЗАО «ИНСТА» Андрей Валерьевич ДЕЕВ, не стоит все сводить только к материалам, из которых изготавливаются изоляторы:
— Хотел бы напомнить слова Главнокомандующего Военно-морским флотом СССР, адмирала флота Советского Союза Сергея Георгиевича Горшкова, который говорил, что «нет аварийности оправданной и неизбежной. Аварийность и условия ее возникновения создают люди своей безответственностью и безграмотностью».
Применяя изоляторы производителей, не очень утруждающих себя вопросами добросовестной сертификации продукции, всему комплексу приемочных, периодических и приемо-сдаточных испытаний, вопросам совершенствования конструкции для повышения ее надежности и, ставя главным приоритетом стоимость, — потребители всегда рискуют получить «непредсказуемый» изолятор.
А для того, чтобы ответственно выбрать производителя, надо подробно разобраться в заявленных характеристиках изоляторов, познакомиться с уровнем технологического оснащения предприятия, сделать сравнения и выводы. Это большая и ответственная работа. Кроме того, для того, чтобы ее проделать, надо самому разбираться в предмете этого исследования. А работать и учиться любят у нас далеко не все. И поэтому, к сожалению, изоляторы для некоторых потребителей бывают только «стеклянные, фарфоровые и полимерные» и, зачастую, о надежности изоляторов у нас почему-то судят именно с точки зрения материала, примененного для их изготовления. Поэтому, во многих отношениях, пока для части потребителей изоляторы будут делиться только на вышеупомянутые, а так же «дешевые и дорогие», утверждение Советского Главкома ВМФ будет актуально.
На фоне мнений производителей исключительно полимерных изоляторов комментарий Юрия Анатольевича СОЛОДКОВА, генерального директора ЗАО «Арматурно-изоляторный завод» (г. Лыткарино), на котором производятся как полимерные, так и стеклянные изоляторы, обнажает и ряд существующих проблем:
— Применение полимерных изоляторов, наряду с несомненными достижениями, характеризуется и значительным числом серьезных нерешенных проблем и дискуссионных вопросов. Поэтому изготовители изоляторов очень скупо информируют заинтересованных специалистов о своих достижениях и недостатках, сохраняя в секрете не только детали технологии конструкции изоляторов, но и опыт эксплуатации полимерных изоляторов. Наше предприятие уникально тем, что изготавливает и полимерные и стеклянные изоляторы. Мы можем быть объективны.
До сих пор спорным остается вопрос даже приемо-сдаточных испытаний на заводе-изготовителе. Подход к полимерным изоляторам на основе опыта стеклянных не оправдан. Так, применение при приемо-сдаточных испытаниях растягивающих нагрузок величиной 50% от разрушающей, может приводить к разрыву некоторых стеклянных нитей и, по сути, ослаблению стеклопластикового изолятора для последующей эксплуатации.
До сих пор нет четкого описания явления «хрупкий излом» в полимерных изоляторах. Вероятность появления «хрупкого излома» невозможно исключить при применении однонаправленных стеклопластиковых стержней с продольной ориентацией стеклянных волокон. Так как разрушение одного волокна, направленного вдоль приложенной механической нагрузки, ведет к увеличению напряжения остальных волокон этого направления и дает предпосылки для развития разрушения.
Современные статистические исследования поведения полимеров армированных тонкими однонаправленными волокнами, в том числе и стеклянными, доказывают невозможность гарантирования с необходимой вероятностью заданных свойств таких полимеров. При этом последние исследования показали неклассическое распределение вероятности разрушения. Большое количество проведенных экспериментов доказывает градиентное скачкообразное распределение вероятности повреждения высоко армированных однонаправленных полимеров. В то же время, экстраполирование этого распределения на уровень отказов изоляторов по механическим разрушениям приводит теоретически к значительно более большому коэффициенту, нежели при расчетах на основе классического плавного распределения. Исследования этого вопроса еще не закончено.
Однако полимерные изоляторы имеют неоспоримые преимущества перед фарфоровыми. Фарфоровые изоляторы также имеют свойство стареть с появлением микротрещин и микропробоев. Все изоляторы рано или поздно выходят из строя. Главное — возможность диагностики и планирования этих сроков.
Достаточно часто электроэнергетики сталкивались с ситуацией, когда после выхода из строя одного полимерного изолятора на воздушной линии электропередачи, невозможно определить изолятор необходимый для замены. Приходилось проверять все полимерные изоляторы на многокилометровой линии. Это сопровождалось огромными затратами, связанными с работой монтажных бригад на месте. Иногда, для того чтобы определить один вышедший из строя изолятор, необходимо было снимать и проводить испытания в лаборатории всех изоляторов. Решением, на наш взгляд, является применение индикаторов состояния высоковольтной изоляции: изолятор для замены теперь легко обнаружить визуально. Кроме этого, индикаторы указывают на только начинающиеся диструктивные процессы в высоковольтной изоляции. После этого у эксплуатирующей организации будет достаточно много времени для безаварийного вывода линии и замены изолятора. При этом устраняется «непредсказуемость» выхода из строя полимерных изоляторов.
Тем не менее, приведенные в данной статье мнения принадлежат производителям изоляторов, т.е. заинтересованным сторонам. К таковым, в рамках этой статьи, но в наименьшей степени можно отнести сетевые организации, эксплуатирующие самые различные виды изоляторов. Поэтому итоговый комментарий о том, можно ли сегодня говорить о непредсказуемости поведения изоляторов в процессе их эксплуатации мы оставили за главным инженером МЭС Центра — филиала ОАО «ФСК ЕЭС» — Сергеем Александровичем ДЕМИНЫМ:
— На воздушных линиях электропередачи напряжением110–750 кВ,находящихся в эксплуатации МЭС Центра, используются изоляторы из фарфора, стекла и полимеров.
В ОАО «ФСК ЕЭС» действует целевая программа замены фарфоровых изоляторов на стеклянные. Эти работы поэтапно проводятся на линиях электропередачи в ходе ежегодных ремонтных кампаний. Фарфоровые изоляторы, выработавшие свой ресурс, заменяются на стеклянные. Также на ряде ЛЭП фарфоровые изоляторы заменены полимерными, однако, этот вид изоляторов на электросетевых объектах МЭС Центра мало распространен. Учащения замены изоляторов в связи с переходом на стеклянные и полимерные не было.
Поскольку целевые программы по замене фарфоровой изоляции на стеклянную и полимерную приняты относительно недавно (менее 10 лет назад), говорить о том, вырабатывают ли эти виды изоляторов свой срок — преждевременно. Что касается фарфоровых изоляторов, то на отдельных линиях, построенных 50 лет назад, изоляторы и сейчас находятся в работоспособном состоянии. Так что, со всей определенностью можно сказать, что свой нормативный срок службы — 25 лет — фарфоровые изоляторы вырабатывают.
Как у всех событий на свете, у выхода изоляторов из строя всегда есть причина. Заводской брак, развлечения охотников, загрязнения техногенными выбросами в атмосферу, либо птичьими экскрементами, выпадение росы... Причин много. Другое дело, что определить, например, что причиной выхода изолятора из строя является заводской брак, не всегда удается сразу. Это касается в первую очередь полимерных изоляторов. А если изолятор соответствует всем нормам, «непредсказуемо», то есть, без внешней причины, выйти из строя он не может.
Тимур ЖЕМЛИХАНОВ,
главный редактор «ЭР»
