Сообщения комитета 36 МЭК «Изоляторы» по полимерным изоляторам

Большой интерес представляет пространное интервью с профессором Германом Кёрнером, опубликованное в / 28 /, поскольку автор не только ведущий специалист в Германии по некерамическим изоляторам (Институт Высоких Напряжений Технического Университета в Брауншвейге), но с августа 1994 г. является также председателем ТК 36 МЭК «Изоляторы «. Поэтому в рассматриваемом интервью приводится не только немецкий опыт, но дан также более широкий взгляд на положение в мире с полимерными изоляторами.

Основное количество ВЛ в Германии попрежнему имеет фарфоровую (в основном длинностержневую) изоляцию, хотя некерамические композитные изоляторы здесь применяются уже почти 30 лет. Такое положение изготовители и энтузиасты применения некерамических изоляторов объясняют некоторым консерватизмом эксплуатирующего персонала и очень высоким качеством (надежностью) немецких фарфоровых изоляторов. Тем не менее в ряде случаев композитные изоляторы оказались незаменимыми. Так, например, перевод ВЛ 245 кВ на 420 кВ мог быть осуществлен только благодаря применению более коротких полимерных изоляторов. Также достаточно широко внедрены в Германии междуфазные композитные распорки между проводами ВЛ, что предотвращает пляску проводов. И всё же, повидимому, главная причина сдержанного отношения к полимерным изоляторам в Германии — их более высокая стоимость по сравнению с фарфоровыми длинностержневыми изоляторами. Отметим, что немецкие кремнийорганические изоляторы Roduflex (б. фирма Rosenthal) признаются специалистами одними из лучших в мире.

Основные экономические надежды в Германии связаны с возможным применением полимерных изоляторов на ВЛ 123 — 765 кВ, в особенности с новыми опорами, специально разработанными с учетом подвески полимерных изоляторов. В то же время в комитете 36 МЭК считают, что вряд ли найдутся экономически оправданные решения в пользу кремнийорганических изоляторов в средних классах напряжения, но здесь фарфору активную конкуренцию составляют циклоалифатические эпоксидные смолы. Не вызывает сомнения, что полимерные изоляторы могут оказаться незаменимыми в условиях сильного загрязнения, где благодаря их хорошей самоочистке и гидрофобности поверхности не требуется применять чистку и обмыв в эксплуатации. Однако вопрос о сроке службы полимерных изоляторов в районах с сильными загрязнениями остается предметом острой дискуссии, поскольку соответствующий опыт эксплуатации противоречив и настораживает.

В мировой практике последних лет выявилось, что важным стимулом для организации производства полимерных изоляторов является отсутствие необходимости в больших капиталовложениях. Они несопоставимы с затратами на строительство заводов для производства керамических или стеклянных изоляторов. По лицензии от авторитетного изготовителя можно быстро начать производство в любом месте мира. Локальное, местное производство является шансом, который дается только полимерными или композитными материалами. Предполагается создание производств полимерных изоляторов в ряде стран Азии, Африки, Латинской Америки, испытывающих трудности в приобретении традиционных изоляторов.

Как уже отмечалось в настоящем обзоре, одним из важнейших параметров некерамических изоляторов является гидрофобность их наружной поверхности. Она в той или иной мере достигается у всех полимеров, но только силиконовые резины способны передавать гидрофобность на поверхность путём диффузии компонентов с низким молекулярным весом. Некоторые виды EPDМ также способны осуществлять диффузию, но не в такой степени, как силиконы. К сожалению, в настоящее время нет стандартной методики измерения гидрофобности, хотя и предложены метод STRI, метод измерения угла смачивания, метод капель и др., а также отсутствует стандартный метод оценки сохранения степени гидрофобности в процессе эксплуатации. Многие потенциальные клиенты отказываются использовать изоляторы, изготовленные из полимерных материалов, из-за отсутствия стандартов, позволяющих оценить работоспособность изоляторов в эксплуатации. Отметим, что в России действуют (хотя и требуют дальнейшей проработки) методические указания по изучению характеристик изоляторов в процессе их эксплуатации. Председатель ТК 36 МЭК достаточно скептически относится к идее использования смеси ЕРDМ (80 — 90%) и силикона с целью использования преимуществ обоих материалов. Преимущество ЕРDМ в его дешевизне, поэтому рассматриваемая смесь будет заметно дешевле силикона, однако не ясно, какова будет длительная гидрофобность и эксплуатационная стойкость соответствующих оболочек. У силиконовых резин некоторых типов срок сохранения гидрофобности практически бесконечен и это их главное преимущество. У смеси ЕРDM и силикона может оказаться недостаточно материалов с низкомолекулярным весом, диффундирующих наружу, а кроме того могут возникнуть неблагоприятные граничные явления на стыках одного компонента с другим.

Далее в / 28 /отмечается, что репутация изоляторов из циклоалифатических эпоксидных смол (ЦЭС) в последние годы несколько пострадала из-за проблем, связанных с проникновением влаги, а также в связи с применением неудачных конструкций. В самое последнее время достигнуты значительные улучшения ЦЭС в отношении стойкости к проникновению влаги, в особенности в результате улучшения состава наполнителя. Поэтому в классе средних напряжений в настоящее время не имеется проблем с расширением применения циклоалифатических материалов. Организация локального производства в небольшом объеме здесь особенно проста. Из ЦЭС уже изготавливаются трансформаторы тока на напряжение 145 кВ (цельная отливка), однако это скорее исключение, чем норма. Скорее всего ЦЭС найдут широкое применение при напряжениях 50 — 70 кВ. Однако следует иметь в виду, что с течением времени гидрофобность ЦЭС в эксплуатации под воздействием загрязнения сильно снижается, т.к. этот материал не способен переносить гидрофобность на поверхность из-за отсутствия компонентов с малым молекулярным весом. В развивающихся странах, где трудно строить заводы по производству традиционных фарфоровых или стеклянных изоляторов, производство изоляторов из ЦЭС не потребует значительных капиталовложений. Хотя проблему создания изоляторов из ЦЭС в отличие от силиконов ещё нельзя считать доработанной, применение соответствующих изоляторов непрерывно увеличивается.

Так как большинство изготовителей композитных изоляторов тщательно охраняет секреты применяемых материалов, эти материалы не могут быть стандартизированы, а могут быть стандартизированы только их свойства. Однако из-за политики секретности со стороны изготовителей изоляторов такая стандартизация встречает сопротивление в МЭК, но потребители эту стандартизацию горячо приветствуют. Изготовители же, как правило, хотят, чтобы заказчики на слово верили, что изолятор хороший. Поэтому стандартизация должна быть направлена, как минимум, на сопоставление характеристик данных изоляторов с теми изоляторами, которые длительно и успешно работали в эксплуатации. Например, изготовителям целесообразно использовать тот тип подслоя между силиконом и стеклопластиком, который эффективно зарекомендовал себя на практике.

Говоря о конфигурации полимерных изоляторов, председатель ТК 36 МЭК указывает, что оптимальная форма их ребер определяется условиями эксплуатации. Например, в условиях пустыни целесообразно применять большие юбки с аэродинамическим профилем. В условиях морского побережья желательно иметь защищенную от прямого попадания влаги часть пути утечки.

В заключение своего интервью профессор Кёрнер указывает, что после 25 — летнего опыта путем проб и ошибок композитные изоляторы передовых фирм достигли сейчас состояния высоко технологических изделий. Если использовать соответствующие проверенные материалы и опираться на достигнутый эффективный опыт конструирования и изготовления, то можно изготовить очень хорошие изоляторы.