Опыт эксплуатации полимерных изоляторов

Достаточно широкий опыт эксплуатации некерамических изоляторов первого поколения (1970 — 1985 гг.) в целом был не очень благоприятным, наблюдались трек и эрозия защитной оболочки, хрупкий излом стеклопластикового стержня и другие повреждения. Это приводило во многих случаях как к перекрытиям изоляторов, так и к тяжелым авариям, в том числе с падением проводов на землю.

В результате произошедших повреждений и аварий многие производители перестали выпускать некерамические изоляторы или стали выпускать их только для распределительных электрических сетей сравнительно низкого напряжения. Однако некоторые фирмы пошли по пути улучшения конструкции изоляторов и технологии их изготовления. На основе этих работ в 1985 — 1990 гг. многие зарубежные производители освоили выпуск усовершенствованных композитных изоляторов второго (некоторые авторы считают — третьего) поколения.

. Последний обобщенный доклад об опыте эксплуатации полимерных изоляторов в сетях высокого напряжения переменного тока опубликован в 1990 г. рабочей группой 03. 01 исследовательского комитета 22 СИГРЭ / 3 /. К данным, полученным рабочей группой СИГРЭ, в / 3 / добавлены данные, полученные независимым опросом Канадской электротехнической ассоциацией и научно-исследовательским институтом EPRI (США). Вопросники были направлены в эксплуатирующие организации в 1987 г. и касались опыта эксплуатации полимерных изоляторов на конец 1986 г. в электроустановках напряжением 100 кВ и выше. На вопросник ответило 7 эксплуатирующих организаций Австралии, 11 Канады, 14 Европы (без б. СССР), 2 Латинской Америки, 1 Южной Африки и 124 США. Эта статистика (хотя ответили не все организации, эксплуатирующие полимерные изоляторы) отражает значительно более широкое применение полимерных изоляторов в Северной Америке (с 1960 г.), чем во всех других частях мира. В табл. 1 дана оценка причин применения изоляторов эксплуатационниками (без градаций по типам изоляторов). Так как ряд организаций назвал одновременно несколько причин, сумма ответов не равна 100%. Из табл. 1 следует, что нет единой причины применения полимерных изоляторов, но в любом случае экономические причины не являются доминирующими.

Данные об общем числе примененных в эксплуатации изоляторов по всем классам напряжения приведены в табл.2. Кроме того приведены данные по числу (шт.) эксплуатируемых изоляторов по классам напряжения (100−200 кВ, 200−300 кВ, 300−500 кВ, более 500 кВ), которые суммарно по всем странам сведены в табл.3. В табл.2 и 3 объём опыта эксплуатации представляет собой произведение количества эксплуатируемых изоляторов на длительность их эксплуатации («изоляторолет») и приводится в скобках под числом изоляторов. Из приведенных данных следует, что по состоянию на 1986 г. общая доля установленных на ВЛ напряжением свыше 100 кВ полимерных изоляторов была сравнительно невелика. Всего на рассматриваемых ВЛ к рассматриваемому времени было установлено около 135 тыс. шт. полимерных изоляторов, из них 93 тыс. шт. (около 70%) — в США. По данным изготовителей к этому времени изготовлено около 288 тыс. шт. соответствующих изоляторов, т. е. в эксплуатации на ВЛ было установлено только около половины всех изготовленных изоляторов. Из рассмотренных данных с большой долей приближения можно сделать вывод, что за рубежом к 1986 г. на ВЛ напряжением 100 кВ и выше было установлено примерно столько же полимерных изоляторов, что и в России в 1995 г. (данные НИИПТ), т. е. в рассматриваемом отношении наше отставание от остального мира — примерно 10 лет, но отдельные страны, кроме США, по общему числу установленных полимерных изоляторов Россия уверенно обгоняла к 1997 году. Данные, приведенные в табл. 2 и 3, соответствуют среднему сроку эксплуатации полимерных изоляторов 6 лет. Всего по состоянию на 1986 г. в классах напряжения 100−200 кВ на ВЛ за рубежом работало около 82 тыс. шт.

{ 60%) всех изоляторов, 200−300 кВ — около 32 тыс. шт. (23%), 300−500 кВ — около 19 тыс. шт. (14%), 500 кВ и выше — около 4 тыс. шт. (3%) всех изоляторов. Практически все изоляторы на ВЛ напряжением 500 кВ и выше применены в США и Канаде. Для сопоставления отметим, что последняя оценка количества полимерных изоляторов, внедренных в эксплуатацию в б. СССР и в России (по состоянию на 1994;1995 гг.) приведена в / 8 /. В табл. 4 указано число изоляторов, установленных на ВЛ, работающих в особых эксплуатационных условиях (по странам мира), а в табл. 5 те же данные приведены суммарно по всем странам мира в зависимости от номинального напряжения ВЛ. Зоны загрязнения (I-IV) даны в соответствии со стандартом МЭК 815 (1986 г.) / 9 /.

Таблица 1. Причины применения полимерных изоляторов в эксплуатации (%).

Таблица 2. Общее число эксплуатировавшихся на ВЛ за рубежом полимерных изоляторов, шт (1986 г.).

Таблица 3 Общее число эксплуатировавшихся на ВЛ разного класса напряжения за рубежом полимерных изоляторов, шт. (1986 г.).

Таблица 4.Число изоляторов, эксплуатировавшихся в особых условиях (по странам).

Таблица 5. Число изоляторов, эксплуатировавшихся в особых условиях на ВЛ различных классов напряжения.

Из приведенных данных можно сделать следующие выводы.

В районах с морскими загрязнениями было установлено около 8 тыс. шт. изоляторов (5,8%), в районах с промышленными загрязнениями — около 12 тыс. шт. изоляторов (8,7%), а всего в загрязненных районах — 14,5% всех изоляторов. Это примерно соответствует доле протяженности ВЛ в загрязненных районах по отношению к протяженности всех ВЛ в статистически среднем крупном регионе с разнообразными условиями работы изоляции. Сопоставительные данные по работе полимерных изоляторов в районах с различными условиями загрязнения в б. СССР и России приведены в / 8 /. По данным табл. 4 и 5 в районах с I, II, III степенями загрязнения применено примерно по одинаковому количеству полимерных изоляторов (по 25 — 40% от их общего числа в загрязненных районах) и только в районах с очень тяжелыми загрязнениями (IV степень) полимерные изоляторы применяют в значительно меньшем объёме {примерно 6% от всех изоляторов, установленных в загрязненных районах). Можно также сделать вывод о том, что в районах с природными и промышленными загрязнениями объём внедрения полимерных изоляторов приблизительно одинаков. Важно отметить, что более 50% всех изоляторов в загрязненных районах применено на ВЛ напряжением 100 — 200 кВ. На всех приведенных оценках негативно сказывается то обстоятельство, что не учтен материал защитной оболочки изоляторов, т. е. весь опыт эксплуатации просуммирован независимо от типа изоляторов. Кроме того не учтен особенно обширный опыт эксплуатации ВЛ напряжением до 100 кВ. В какой-то мере эти недостатки будут устранены в дальнейшей части настоящего обзора, где по возможности более конкретно будет дан опыт применения полимерных изоляторов в различных странах. Следует также подчеркнуть, что особо широкое внедрение полимерных изоляторов в ряде стран происходило в 1987 — 1996 гг., но соответствующего обобщения опыта эксплуатации за рубежом ещё не опубликовано.