Введение
Стоимость изоляторов составляет незначительный процент от стоимости высоковольтных линий. Тем не менее, они играют решающую роль в обеспечении надежности линий и безопасности людей: разрушение только одного элемента гирлянды изоляторов может привести к драматическим последствиям. Начиная с 50-х годов начала возростать доля изоляторов из закаленного стекла, эксплуатирующихся на высоковольтных линиях электропередачи, как для переменного тока напряжением до 800 кВ, так и для постоянного тока напряжением до 600 кВ.
Надежность высококачественных изоляторов из закаленного стекла и простота их обслуживания стали ключевыми факторами их успешного использования.
Высоковольтная линия переменного тока напряжением 500 кВ (ВЬЕТНАМ)
1. Физические свойства:
Механическая прочность минеральных диэлектриков, таких, как стекло и фарфор, определяется микродефектами, которые различаются по своей структуре.
Микротрещины, возникающие в процессе производства и под действием механических напряжений в условиях эксплуатации, будут расти с течением времени и неизменно приведут к разрушению. Для данных материалов существуют свойственные именно им ограничения. Вопрос состоит в том, каким образом эти ограничения преодолеть.
Постоянные предварительные напряжения сжатия создаются в поверхностной области стеклодеталей под воздействием регулируемого быстрого охлаждения, известного как закалка. Амплитуда предварительного сжатия (250 МПа, 35 000 фунтов/кв. дюйм) обеспечивает полное отсутствие поверхностных микротрещин и препятствует их дальнейшему образованию и распространению
Это основная причина, по которой изоляторы из закаленного стекла не подвержены такому процессу, как старение.
2. Электрические свойства
Стекло изготавливается путем полного расправления минеральных окислов при очень высокой температуре (> 1400°C) посредством постоянно контролируемых процессов производства.
Благодаря отсутствию кристаллографической структуры собственная электрическая прочность стекла намного выше электрической прочности любого другого материала, из которого изготавливаются изоляторы, и, следовательно, сопротивление изоляторов из закаленного стекла в условиях высоковольтных напряжений (молния и т.п.) является наилучшим. Высокое качество стекла достигается не только с помощью специального процесса плавления (выбор исходного материала и конструкция печи), но также с помощью жестких методов устранения неоднородностей, например, примесей.
3 Опыт эксплуатации
Оценка опыта эксплуатации изоляторов может быть получена путем рассмотрения большого количества неисправностей изоляторов на протяжении срока их эксплуатации, которые могут влиять, а могут и не влиять на работу линии передач.
Очень часто трудно бывает выделить основные причины разрушения изолятора, такие, как :
- Внутренний дефект изолятора, плохое качество материала, нарушения в процессе изготовления или неудачная конструкция.
- Внутренние причины.
Для изоляторов из закаленного стекла вредное воздействие будет приводить к полному разрушению юбки, которое может быть легко определено визуально при осмотре с земли или с вертолета. Это является отличительной особенностью закаленного стекла.
Различные источники ежегодно сообщают годовую статистику по выходу из строя изоляторов из закаленного стекла. Данные показывают, что уровень неисправностей главным образом зависит от производителя.
Средний уровень разрушения высококачественных изоляторов из закаленного стекла не должен превышать 1 штуку на 10000 изоляторов в год.
4. Техническое обслуживание
Необходимо учитывать различные параметры для выбора наилучшего изолятора, в том числе минимальную стоимость технического обслуживания. Это включает:
- Количество бракованных изоляторов ежегодно в течение срока службы изоляторов линии передач
- Особенности функционирования неисправных устройств
- Способы обнаружения
- Процедура замены неисправных устройств на линиях передачи, находящихся под напряжением.
4.1 Особенности функционирования изоляторов при повреждении.
Неисправный изолятор из закаленного стекла всегда имеет один и тот же внешний вид: юбка полностью разрушается.
Средняя часть изолятора в гирлянде. Юбка отсутствует, и этот изолятор легко обнаружить
Механические особенности функционирования гирлянды изоляторов с поврежденными частями
Ввиду особенностей конструкции, остаточная прочность высококачественных изоляторов из закаленного стекла очень близка к заданным механическим нагрузкам полного устройства, по меньшей мере 80 % от номинальной механической нагрузки.
Электрические свойства гирлянды изоляторов с поврежденной частью
Любая корневая часть по своим свойствам является дополнительным воздушным зазором между шапкой и штырем изолятора; даже в случае минимального значения (~15 мм) он будет предотвращать образование вольтовой дуги внутри изолятора, но всегда увеличивает вероятность поверхностного пробоя. Электрические эксплуатационные характеристики остаются практически неизменными.
Дуга за пределами шапки корневой части
4.2 Операции по техническому обслуживанию
Благодаря условиям закалки стекла существуют только две возможности:
- Стеклянная оболочка полностью цела, что доказывает целостность механических и электрических эксплуатационных характеристик.
- Стеклянная оболочка повреждена. Юбка изолятора отсутствует, и достаточно одного взгляда, чтобы точно оценить ситуацию.
При обследовании с земли или с вертолета не требуется специального оборудования для проведения быстрого и надежного инспектирования, когда в качестве изоляторов для линии электропередач используются изоляторы из закаленного стекла.
Визуальный осмотр гирлянд из закаленного стекла на расстоянии с вертолета
4.3 Замена неисправных устройств
Замена неисправного устройства в гирлянде может быть выполнена:
- во время планового простоя
- когда линия находится в рабочем состоянии (работа на «горячей» линии) для обеспечения непрерывности эксплуатации.
Выполнение «горячих» работ на линии электропередач с напряжением 500 кВ. (Малайзия)
Состояние изолятора из закаленного стекла может быть с полной уверенностью определено на месте без какого-либо специального тестирования. Поэтому именно изолятор из закаленного стекла является оптимальным решением для «горячих» работ. Эта возможность полностью устраняет трудности планирования технического обслуживания. Кроме того, благодаря присутствию корневой части в гирлянде не требуется какого-либо экстренного вмешательства. Даже в поврежденном состоянии изолятор из закаленного стекла сохраняет линию в безопасном рабочем состоянии.
Заключение
Успех и высокие эксплуатационные характеристики изоляторов из закаленного стекла компании Sediver являются результатом учета большого количества параметров, к основным из которых относятся:
- Специальная уникальная система технологического процесса и управления позволяет выпускать стекло высокого качества и чистоты, включая отличные возможности закалки.
- Преимущества материала из закаленного стекла обеспечивают простоту осмотра, низкую стоимость технического обслуживания и самый безопасный уровень выполнения «горячих» работ.
Жан-Мари ЖОРЖ (Jean-Marie GEORGE), технический директор Sediver Business Unit (SEVES)
