Рекомендации по усовершенствованию национальных стандартов и методов испытаний полимерных изоляторов с учётом требований МЭК

В настоящее время в России имеются следующие нормативно-методические документы по методам испытаний и нормативным требованиям к подвесным композитным (полимерным) изоляторам :

• — стандарт б. СССР — ГОСТ 28 856– — 90 /48/аспространяется только на серийно выпускаемые изоляторы) ;
• — разработанный НИИПТ совместно с ВЭИ проект «Нормы и методы «/76/ (распространяется на опытные образцы и серийно выпускаемые изоляторы) ;
• — типовая методика приемочных (ПМ) испытаний / 77/распростра-

няется только на опытные образцы) ;

— стандарт МЭК 1109 / 1 / распространяется на опытные образцы и серийно выпускаемые изоляторы).

В связи с необходимостью упорядочения системы нормативных документов по подвесным композитным изоляторам, приведения их в соответствие с накопленными в последние годы новыми данными, сближения требований отечественных и международных норм и методик в настоящее время в России проводится разработка комплекса документов, регламентирующих требования к подвесным композитным изоляторам, в том числе относящихся к их опытной эксплуатации.

Ниже проводится сопоставление основных требований указанных выше документов и, в первую очередь, сравнение требований стандарта МЭК и отечественных нормативов и методик.

Классификация испытаний.

Стандарт МЭК устанавливает 4 вида испытаний изоляторов :

• — испытания конструкции ;
• — типовые испытания ;

выборочные испытания ;

— сплошной контроль.

ГОСТ 28 856 устанавливает 3 вида испытаний изоляторов :

• — приёмо — сдаточные ;
• — периодические ;
• — типовые.

" Нормы и методы «устанавливают 4 вида испытаний изоляторов :

— приёмочные ;

• — приёмо — сдаточные ;
• — периодические ;
• — типовые.

Приёмочные испытания по / 76,77 / по своему назначению близки к «испытаниям конструкции «по / 1 / и при этом имеют некоторые преимущества :

а) Приёмочные испытания проводятся на опытных образцах (в от дельных оговоренных случаях на макетах), полностью идентичныхизоляторам, намеченным для серийного производства. «Испытания конструкции «, как указано в / 1 / проводятся для проверки пригодности разработки, материалов и способа изготовления изоляторов. Результаты «испытаний конструкции «считаются действительными не только для испытуемых изоляторов (макетов), но и для целого класса изоляторов, имеющих по сравнению с испытанными изоляторами :

• — такой же материал сердечника и юбок и такой же способ их изготовления
• — такой же материал и конструкцию оконцевателей и такой же способ соединения ;
• — такую же или большую толщину слоя материала юбки на сердечнике (включая покрытие, если оно использовано) ;
• — * такое же или меньшее отношение наибольшего напряжения к длине изоляции ;
• — * такое же или меньшее отношение всех механических нагрузок к наименьшему диаметру сердечника между оконцевателями ;
• — * такой же или больший диаметр сердечника (в случаях, отмеченных звёздочкой, отклонения в 15% не требуют повторения испытаний конструкции.)

Поэтому «испытания конструкции «скорее соответствуют применяемым в отечественной практике предварительным испытаниям, когда решается вопрос о принципиальной пригодности того или иного нового конструктивного решения. Можно полагать, что «испытания конструкции «предполагают высокий и стабильный уровень производства, гарантирующий обеспечение на серийно выпускаемых изоляторах тех характеристик, которые выявлены на макетах или изоляторах, аналогичных серийным (по материалу, конструкции и внешней конфигурации), на стадии предварительных испытаний. Очевидно, что для современных условий производства композитных изоляторов в России такой подход нельзя признать приемлемым.

Отметим, что в России в соответствии с / 76/ приёмочные испытания по полной программе необходимо производить даже при освоении в новых условиях производства уже принятых ранее изоляторов, что несомненно жестче, чем правила, установленные «испытаниями конструкции «.

б) Приемочные испытания содержат больший объём видов испытаний, чем «испытания конструкции». Оба сопоставляемых класса испытаний содержат следующие воздействия (приводятся в формулировках стандарта МЭК) :

• — испытания напряжением промышленной частоты в сухом состоянии (в / 76/ только для классов напряжения 6 — 35 кВ) ;
• — испытания резким сбросом нагрузки ;
• — термомеханические испытания ;
• — испытания погружением в воду ;
• — испытания импульсами с крутым фронтом ;
• — определение разрушающей нагрузки при растяжении ;
• — испытание оболочки на трек и эрозию ;
• — испытания материала стержня красителем ;
• — испытания материала стержня на высоким напряжением ;
• — осмотры изоляторов после испытаний.

В отечественных нормативах / 76/ в приемочные испытания включены следующие воздействия, не предусмотренные «испытаниями конструкции «:

• — испытания в загрязненном и увлажненном состоянии при промышленной частоте ;
• — испытания в загрязненном и увлажненном состоянии при коммутационных импульсах ;
• — испытания на стойкость к действию силовой дуги ;
• — испытания на стойкость к воспламеняемости ;
• — определение гидрофобности защитной оболочки ;
• — испытания по определению уровня радиопомех от изоляторов.

Вместе с тем, необходимо отметить, что в «Испытаниях конструкции «содержатся воздействия, не предусмотренные отечественными нормативами :

• — проверка крутизны зависимости «механическая прочность — время» ;
• — испытание на диффузию воды в стеклопластиковый стержень .

Кроме того испытания стандартным грозовым импульсом и напряжением промышленной частоты под дождем по стандарту МЭК проводятся при типовых испытаниях, а по «Нормам и методам «- при приемочных испытаниях. Стандартом МЭК предусмотрены испытания напряжением коммутационных импульсов под дождем (типовые испытания), а по «Нормам и методам «предусмотрены испытания напряжением коммутационного импульса в сухом состоянии (для 110 — 750 кВ) при приемочных испытаниях.

Таким образом можно сделать вывод, что в целом при приемочных испытаниях в России изоляторы подвергаются большему спектру разнообразных воздействий, чем при «испытаниях конструкции» по стандарту МЭК. Другой возникающий при таком сопоставлении вопрос — методика и жесткость отдельных из применяемых воздействий. Соответствующее сопоставление международных и отечественных требований в этом плане производится ниже.

Важно также отметить, что при типовых испытаниях, предусмотренных отечественными нормами /76/, а тем более /48/, никаких принципиально новых воздействий по сравнению с приемочными испытаниями не предусмотрено. В международных же нормах / 1 / при типовых и выборочных испытаниях предусмотрены следующие, не рассмотренные выше воздействия :

• — механическое испытание «нагрузка — время » ;
• — проверка гальванизации.
• в)Отечественные документы/48,76/ устанавливают методы испытаний, критерии приёмки и нормированные значения электрических и механических характеристик композитных изоляторов, стандарт МЭК содержит только методы испытаний и критерии приемки.

г) Приемочные испытания проводятся на значительно большем числе изоляторов, чем испытания конструкции по стандарту МЭК (для приемочных испытаний по / 76 / выделяется 28 изоляторов, а для испытаний конструкции по / 1 / всего 12 изоляторов).

д) В отечественных нормативах принята иная последовательность испытаний, проводимых на одних и тех же изоляторах, чем в между-народных нормах. Анализ показывает, что принятая в России последовательность испытаний в основном может быть сохранена, т.к. она более продумана в части жесткости воздействий и периодического контроля изменений характеристик изоляторов.

На основе изложенных соображений можно сделать вывод о том, что вводить «испытания конструкции «в отечественные нормативы нецелесообразно. Следует сохранить для вновь разрабатываемых изоляторов нормы, методы и критерии приемки при проведении приемочных испытаний с сохранением в основном принятого в / 76 / количества испытуемых изоляторов, последовательности их испытаний и с введением некоторых новых испытательных воздействий с учетом рекомендаций МЭК. Некоторые уже содержащиеся в отечественных нормативах воздействия целесообразно привести в большее соответствие с рекомендациями МЭК. Подробнее этот вопрос рассматривается ниже. Следует сохранить требование о том, что все вновь разрабатываемые или изготовленные в новых условиях изоляторы должны проходить приемочные испытания, даже в случае, если аналогичный изолятор уже успешно выдержал приемочные испытания.

Типовые испытания по стандарту МЭК проводятся для проверки некоторых характеристик композитных изоляторов, зависящих в основном от их формы и размеров. Типовым испытаниям должны подвергаться изоляторы, класс которых прошел испытания конструкции. Они должны быть проверены только в случае изменения типа или материала композитного изолятора. Достаточно близкая по существу и более подробная формулировка типовых испытаний содержится в отечественном стандарте / 48 /, где указано, что эти испытания проводят в случае изменения конструкции, типа материала или технологических процессов изготовления составных частей и сборки изоляторов для оценки влияния внесенных изменений на характеристики и качество конструкции. Однако эта формулировка требует переработки, т.к. в случае изменения конструкции и материалов изоляторов следует обязательно провести приемочные испытания по существу нового изолятора. Повидимому, более правильно в новой редакции отечественного стандарта записать, что типовые испытания в общем случае должны проводиться в объеме приемочных, однако объем типовых испытаний может быть сокращен, если внесенные в изолятор изменения заведомо не могут повлиять на те или иные характеристики серийно выпускаемого изолятора. В целом можно считать, что область применения типовых испытаний по международному и отечественному стандарту одна и та же.

Выборочные испытания по стандарту МЭК проводятся для проверки тех характеристик композитных изоляторов, которые зависят от качества изготовления и от использованных материалов. Они проводятся на изоляторах, произвольно выбранных из партий, представленных к выпуску.

Периодические испытания, предусмотренные отечественным стандартом, по смыслу эквивалентны выборочным испытаниям по МЭК (формулировка выборочных испытаний в / 48 / не приведена, но имеется в основополагающем стандарте / 78 /).

Испытания на сплошной контроль по стандарту МЭК имеют целью не допустить выпуск композитных изоляторов с дефектами при изготовлении. Они проводятся на каждом изоляторе, представленном к выпуску. Эти испытания по назначению полностью соответствуют приемо-сдаточным испытаниям по отечественному стандарту.

Таким образом нет никаких противоречий между типовыми, выборочными и испытаниями на сплошной контроль по стандарту МЭК и типовыми, периодическими и приемосдаточными испытаниями композитных изоляторов по отечественному стандарту. Следует отметить, что порядок проведения и объем всех этих испытаний, проводящихся в заводских условиях на серийно выпускаемых изоляторах, в отечественном стандарте представлены в существенно более проработанном виде. Ниже отдельно будут сопоставлены воздействия при этих испытаниях в соответствии с международным и отечественным стандартами.

В целом рассмотрение всех испытаний композитных изоляторов, предусмотренных стандартом МЭК и отечественными нормативами, позволяет сделать заключение о нецелесообразности изменения принятой в России системы испытаний, в частности введения в неё «испытаний конструкции «. Следует сохранить сложившуюся в России практику проведения приемочных испытаний и продолжать работать над совершенствованием программы и методики таких испытаний.

При этом надо ещё раз отметить, что стандарт МЭК / 1 / включает в себя как испытания опытных образцов, так и испытания серийно выпускаемой продукции. По такому же типу были составлены российские нормы и методы / 76 /. Другой подход практиковался в б. СССР, где действовал стандарт / 48 /, распространявшийся на серийно выпускаемые изоляторы, и документ / 77 /, регламентирующий приемочные испытания опытных образцов. Представляется, что такая практика является более правильной. Актуальной задачей в связи с этим является :

• — переработка ГОСТ 28 856– — 90 применительно к российским усло — виям (здесь существенных изменений не требуется) ;
• — разработка норм и методов приемочных испытаний подвесных композитных изоляторов (здесь необходимо учесть большой объем данных, накопленных в последние годы при эксплуатации, испытаниях и исследованиях композитных изоляторов, а также рекомендации стандарта МЭК).

Большое преимущество намеченных к разработке документов, в отличие от стандарта МЭК, состоит в том, что они будут содержать не только методику, но и нормативные требования к характеристикам полимерных изоляторов разных классов напряжения, предназначенных для эксплуатации в районах с различными условиями загрязнения. Разрабатываемые нормативнометодические документы следует распространить на изоляторы 6 — 750 кВ. Эти документы должны регламентировать также проведение опытной эксплуатации, эксплуатационных и послеэксплуатационных испытаний композитных изоляторов.

Перейдем теперь к сопоставлению отдельных видов испытаний по стандарту МЭК и отечественным нормативам.

Разрядные характеристики в сухом состоянии и под дождем

Виды электрических воздействий и нормированные значения разрядных (выдерживаемых) напряжений подвесных композитных изоляторов, а также методики соответствующих испытаний в б. СССР неоднократно обсуждались ведущими научно-исследовательскими организациями (СПГТУ, ВЭИ, НИИПТ, СибНИИЭ) и согласованная точка зрения по этим вопросам отражена в «Нормах и методах «/ 76 /. Поэтому целесообразно при переработке ГОСТ 28 856, а также норм и методов приемочных испытаний композитных изоляторов разрядные характеристики в сухом состоянии и под дождем (нормированные значения, методы испытаний, правила приемки) принять без изменений в соответствии с проектом / 76/, разработанным в 1994 г. НИИПТ совместно с ВЭИ. Методика испытаний, приведенная в / 76 /, в основном соответствует требованиям ГОСТ 1516.2 / 80 /. В «Нормах и методах «приведены нормированные значения 50%-ного разрядного напряжения грозовых импульсов (6 — 750 кВ), 50%-ного разрядного напряжения коммутационного импульса в сухом состоянии (110 — 750 кВ), выдерживаемого напряжения промышленной частоты в сухом состоянии (6 — 35 кВ), выдерживаемого напряжения промышленной частоты под дождем (6 — 750 кВ). Стандартом МЭК / 4 / предусмотрен несколько иной набор испытательных воздействий высокого напряжения, отсутствуют нормированные значения разрядных (выдерживаемых) напряжений, а испытания проводятся по методике стандарта МЭК 383 /79/. В отличие от МЭК в / 76 / более подробно описаны правила приемки композитных изоляторов после определения их разрядных характеристик и эти правила следует сохранить в разрабатываемых документах. Изоляторы считают выдержавшими испытания, если разрядные характеристики не ниже нормированных и при этом не произошло существенных повреждений поверхности изоляторов.

Разрядные характеристики в загрязненном и увлажненном состоянии

Стандартом МЭК 1109 испытания композитных изоляторов в загрязненном и увлажненном состоянии не предусмотрены. В преамбуле этого стандарта испытания при загрязнении названы «в целом нецелесообразными «, т.к. при эксплуатации в условиях загрязнения композитные изоляторы имеют очень высокие разрядные напряжения. Такая позиция МЭК связана с тем, что рассматриваемый стандарт разрабатывался в начале 80 -х годов / 30 /, когда прогноз поведения полимерных изоляторов в условиях загрязнения был необосновано оптимистическим. В настоящее время в МЭК точка зрения на поведение композитных изоляторов в условиях загрязнения и увлажнения их поверхности существенно изменилась, создано несколько рабочих групп МЭК, СИГРЭ и IEEE по разработке методики испытаний полимерных изоляторов в условиях загрязнения и определению критерия, характеризующего степень загрязнения этих изоляторов.

В б. СССР и России исследования разрядных напряжений полимерных изоляторов при их искусственном и естественном загрязнении были заблаговременно начаты около 20 лет назад (ЛПИ, НИИПТ, СКТБ, СибНИИЭ, ВЭИ и др.), в результате проведенных исследований достигнута общая точка зрения по рассматриваемому вопросу, отраженная в ГОСТ 28 856 и «Нормах и методах «/ 48,76 /, где приведены не только методики соответствующих испытаний, но и нормированные испытательные степени загрязнения, нормированные значения разрядных (выдерживаемых) напряжений, а также правила приемки изоляторов после этих испытаний. Поэтому при разработке новых документов по подвесным полимерным изоляторам целесообразно в основном принять требования к их разрядным напряжениям при искусственном загрязнении и увлажнении, соответствующие проекту / 76 /. Вместе с тем необходимо отметить, что включенная в / 76 / методика испытаний при искусственном загрязнении, в основном базирующаяся на стандарте /85/, распространяющемся на керамические и стеклянные изоляторы, применительно к композитным изоляторам требует серьезной доработки. Соответствующие предложения подготовлены НИИПТ и будут предложены для новой редакции документов по методам испытаний подвесных композитных изоляторов.

В процессе разработки следует обсудить следующие вопросы:

• — целесообразность нормирования районов работы изоляторов по семи СЗА, как принято в /48,76 /, или по четырем степеням загрязненности атмосферы, как принято в / 9, 81 / ;
• — целесообразность сохранения включенных в / 76 / и не имеющихся в / 48 / требований к нормированным выдерживаемым напряжениям коммутационных импульсов при искусственном загрязнении.

В разрабатываемых документах целесообразно сохранить требование / 76 / о том, что изоляторы считают выдержавшими испытания, если их разрядные (выдерживаемые) напряжения при заданной испытательной поверхностной проводимости не ниже нормированных значений и при этом не отмечено существенных повреждений поверхности изоляторов.

Термомеханические испытания

По /48, 76 / термомеханические испытания проводятся в основном в соответствии со стандартом МЭК / 1 / при несколько большей величине приложенной растягивающей нагрузки и большей минусовой температуре. В разрабатываемых документах целесообразно сохранить редакцию / 76 / с добавлением, в качестве рекомендательной процедуры, контроля длины изоляторов до и после термомеханических испытаний, как это предусмотрено / 1 /. Повидимому, в соответствии со стандартом МЭК целесообразно также увеличить до 6 — 8 часов время воздействия крайних уровней температуры и привести график проведения испытаний, аналогичный включенному в / 1 /. Следует переработать последовательность испытаний, предусмотренную / 48, 76 / и в соответствии с рекомендациями / 48 / проводить на одних и тех же изоляторах последовательно термомеханические испытания, испытания на кипячение («погружением в воду ») и на резкий сброс нагрузки, которые в / 76 / проводятся на различных образцах. В качестве контрольных испытаний кроме воздействия импульсов напряжения с крутым фронтом целесообразно добавить, как рекомендовано в / 1 /, приложение в течение 30 минут напряжения промышленной частоты, по величине близкого к сухоразрядному напряжению изоляторов.

В качестве критерия приемки целесообразно сохранить требование / 76 / о том, что изоляторы можно считать выдержавшими термомеханические испытания, если нормированная разрушающая сила достигнута без механического разрушения, не произошло смещения или деформации оконцевателей, смещения ребер, не обнаружены трещины на оконцевателях и изоляционной части, и если после испытаний импульсами с крутым фронтом и напряжением промышленной частоты не появились существенные повреждения — трещины, местная эрозия, науглероженные побеги общей длиной более 10 см, и не произошло пробоя изолятора.

Испытания погружением в воду

Приведенная в / 76, 77/ методика испытания на проникновение влаги («на кипячение ») заметно отличается от испытаний погружением в воду по МЭК. Отечественные испытания проводятся попеременным погружением изоляторов (или макетов) в горячую (100 С) и холодную (20 С) воду, приведен рекомендуемый график нахождения изоляторов в горячей и холодной воде с общей продолжительностью 48 часов.

При разработке новых документов по испытаниям композитных изоляторов целесообразно принять полностью соответствующую МЭК методику, а именно выдерживать изоляторы (макеты) в течение 42 часов в ёмкости с кипящей деионизованной водой, к которой добавлено 0,1% по весу NaCl. После кипячения образцы должны оставаться в ёмкости до охлаждения воды примерно до 50 С и выдерживаться при этой температуре до начала контрольных испытаний.

Последовательность проведения испытаний, контрольные испытания и правила приемки целесообразно принять в соответствии с рекомендациями п. 5 настоящей работы (термомеханические испытания).

Испытания резким сбросом нагрузки.

Эти испытания включены в / 76,77 / и стандарт МЭК / 1 /. По МЭК испытания изоляторов или макетов проводятся при температуре от — 20 С до — 25 С при одновременном приложении растягивающей нагрузки (30% от нормированной разрушающей). В / 76,77 / нормировано приложение к изоляторам (макетам) в течение 5 мин при температуре около 0 С такой же нагрузки и сброса её за время не более 1 с. Там же приведены заимствованные из / 1 / примеры возможных устройств для резкого сброса нагрузки.

В разрабатываемые документы по композитным изоляторам целесообразно включить испытания по сбросу нагрузки в целом в редакции / 76 /, где указан (в отличие от стандарта МЭК) критерий приемки — изоляторы считаются выдержавшими испытания, если после трех циклов приложения и сброса нагрузки на каждом из трех испытуемом изоляторе (по МЭК по одному циклу на каждом из 3 — х испытуемых изоляторов) отсутствуют трещины на теле изолятора и сколы ребер. Вместе с тем при разработке рассматриваемых документов целесообразно рассмотреть следующие вопросы :

• — возможность нормирования испытаний при низких температурах в соответствии с требованиями МЭК (это потребует применения морозильных устройств) ;
• — необходимость (как указывалось уже в п.п. 5, 6) проведения последовательно на одних и тех же изоляторах термомеханических испытаний, испытаний на проникновение влаги и испытаний на сброс нагрузки; по / 76 / эти испытания проводятся на разных изоляторах.

Испытания на дугостойкость.

Такие испытания в стандарт МЭК 1109 не включены «как нецелесообразные «. Повидимому, здесь отразилась излишне оптимистичная оценка композитных изоляторов, т.к., по мнению МЭК, опыт эксплуатации и проведенные испытания не дают оснований опасаться неблагоприятного воздействия силовой дуги на работоспособность композитных изоляторов. В преамбуле стандарта МЭК справедливо указано, что трудно нормировать проведение соответствующих испытаний, т.к. параметры силовой дуги разнообразны и могут иметь весьма различные значения в зависимости от конфигурации сети и конструкции устройств защиты от перенапряжений. Стандарт МЭК 1109 рекомендует решать проблему защиты от силовой дуги путем правильного выбора дугозащитных устройств. Вместе с тем этот стандарт не исключает возможности испытаний на дугостойкость по согласованию между эксплуатационниками и изготовителями. В преамбуле стандарта МЭК указано также, что в настоящее время стандартная методика дуговых испытаний находится на рассмотрении в подкомитете 36 В.

В противоположность позиции МЭК в б. СССР и России испытаниям на дугостойкость композитных изоляторов с самого начала уделялось серьезное внимание, был разработан специальный методический документ / 82 /, использовавшийся при приемочных испытаниях подвесных композитных изоляторов. С некоторыми коррективами методика / 82 / включена в «Нормы и методы «/ 76 / с учетом опыта ВЭИ, в особенности в части испытаний воздействием силовой дуги на изоляторы 6 — 35 кВ.

При разработке новых документов по испытаниям композитных изоляторов целесообразно включить в них методы испытаний и критерии приемки при воздействии силовой дуги в соответствии с / 76 /. Изоляторы можно считать выдержавшими испытания, если при воздействии электрической силовой дуги с заданными параметрами не призошло возгорания защитной оболочки или других существенных повреждений и получены положительные результаты контрольных испытаний (выдерживаемым 30 мин. напряжением промышленной частоты, близким по величине к сухоразрядному напряжению изоляторов, одноминутной растягивающей силой, составляющей 0,7 нормированной механической силы).

Заслуживает серьезного внимания вопрос о стойкости композитных изоляторов на напряжения 6 — 35 кВ к действию ёмкостной дуги тока однофазного замыкания на землю с параметрами, характерными для сетей с изолированной или компенсированной нейтралью. Целесообразность нормирования соответствующих требований будет выявлена после окончания экспериментальной проверки стойкости композитных изоляторов к действию ёмкостных дуг, ведущейся в настоящее время в НИИПТ.

Испытания импульсами напряжения с крутым фронтом.

Эти испытания во всех существующих документах / 1,48,76,78 / рассматриваются как контрольные. Методика соответствующих испытаний по / 76 / полностью совпадает со стандартом МЭК, но расписана более тщательно. В стандарте МЭК указана крутизна импульса не менее 1000 кВ/мкС, по / 46,76,78 / - не менее 2000 кВ/мкС. По стандарту МЭК контрольные испытания импульсами с крутым фронтом проводятся после цикла воздействий :

• — резкий сброс нагрузки ;
• — термомеханические испытания ;
• -испытания погружением в кипящую воду.

По / 76 / испытания импульсами напряжения с крутым фронтом должны проводиться также и после испытаний на трекинго-эрозинную стойкость.

При разработке новых документов по подвесным композитным изоляторам целесообразно сохранить методику контрольных испытаний импульсами напряжения с крутым фронтом, приведенную в / 76 /, а также сохранить проведение рассматриваемых испытаний после испытаний на трекингостойкость, если испытания на трекингостойкость будут проводиться по методике / 76 /. Следует сохранить также приведенное в / 76 / требование о том, что изоляторы можно считать выдержавшими испытания импульсами напряжения с крутым фронтом, если не произошло существенного повреждения их поверхности или пробоя по границе раздела защитного покрытия и стеклопластикового стержня.

Испытания изоляторов на определение зависимости механической прочности от времени.

В новую редакцию российских норм и методов приемочных испытаний подвесных композитных изоляторов целесообразно включить в соответствии с рекомендациями МЭК (п.п. 5.2., 6.4. МЭК 1109) испытания на определение зависимости механической прочности на растяжение от времени, т. е. прогнозирование возможного снижения механической прочности изоляторов в течение длительной эксплуатации.

По п. 5.2. МЭК (испытания конструкции) механические испытания должны проводиться на шести изоляторах или макетах. При этом на трех изоляторах предварительно определяется среднее значение разрушающей силы при растяжении, а к трем остальным изоляторам в течение 96 часов должна прикладываться растягивающаяся сила, составляющая 60% от ранее полученной средней разрушающей нагрузки. Изоляторы должны выдерживать эту нагрузку без повреждений.

По п. 6.4. МЭК 1109 (типовые испытания) к трем изоляторам в течение 96 часов должно прикладываться 70% от нормированной разрушающей механической силы на растяжение, а после указанной выдержки нагрузка по определенной процедуре примерно за 1,5 мин должна быть поднята до нормированного значения разрушающей силы (испытания эквивалентны одноминутному испытанию нормированной силой). Изоляторы считают выдержавшими испытания, если ни во время 96 — часовых испытаний, ни во время приложения нормированной разрушающей силы не произошло какого-либо механического отказа (поломки или разрыва стержня или арматуры).

Представляется целесообразным включить оба этих испытания, как дополняющие друг друга, в разрабатываемые нормы и методы приемочных испытаний изоляторов. Кроме того целесообразно рекомендовать изготовителям изоляторов проводить экспериментальное определение зависимости «разрушающая механическая сила при растяжении — время «при длительностях воздействия не менее 5000 час и предъявлять результаты соответствующих испытаний при приемке изоляторов. Эти данные крайне важны для оценки механического старения изоляторов в эксплуатации (разрыв стержня, сползание оконцевателей).

Испытания на трек и эрозию (на трекингоэрозионную стойкость).

Эти испытания по стандарту МЭК и по отечественным нормативам проводятся по существенно различным методикам. Важно отметить, что отечественные нормативы /48,76,83,84/ были разработаны после длительных дискуссий с участием ведущих научно — исследовательских организаций (СибНИИЭ, СПГТУ, СКТБ по изоляторам и арматуре, НИИПТ). Они основаны на оригинальной методике и отражают российскую специфику в части накопленного опыта соответствующих испытаний и наличия необходимых испытательных устройств.

При подготовке новых документов по методам испытаний композитных изоляторов вопрос о методике испытаний на трекинго — эрозионную стойкость требует специального подробного рассмотрения с участием заинтересованных организаций. Прежде чем предложить для дискуссии варианты нормирования, рассмотрим основные положения стандарта МЭК по рассматриваемому вопросу :

• — испытания проводятся на изоляторах (макетах) с удельной длиной пути утечки 2 см/кВ (длина пути утечки 484 — 693 мм, длительно приложенное напряжение 14 — 20 кВ), т. е. испытания изоляторов 110 кВ и выше в натуральную величину стандартом МЭК не предусматриваются ;
• — испытания проводятся в специальной камере с объёмом не более 10 м³ ;
• — испытываются два образца (один в горизонтальном, другой в вертикальном положении) ;
• — длительность испытаний — 1000 час. ;
• — содержание NaCl в распыляемой воде (тумане)-(10 + 0,5)кг/м³.

Подробно регламентированы и другие отдельные аспекты методики испытаний, кардинально отличающейся от российской методики испытаний на стойкость к треку и эрозии. При испытаниях по методике МЭК изоляторы считают выдержавшими испытания, если в течение испытаний на каждом испытанном изоляторе не более 3-х раз наблюдается ток утечки 1 А и более, если не произошло трекинга, если эрозия не достигла стеклопластикового стержня и если не было разрушения юбок изолятора. Стержень после испытаний не должен обнажаться. В стандарте МЭК 1109 указано, что в настоящее время отсутствуют надежные критерии, количественно характеризующие допустимое количество эрозионных трещин на защитной оболочке.

Представляется целесообразным при разработке новых документов по испытаниям подвесных композитных изоляторов :

• — временно (со сроком действия 2 — 3 года) сохранить действующую в России методику испытаний на трекингоэрозионную стойкость / 48,76,83,84 / с применением NaCl (предпочтительный метод испытаний для — III СЗА) и СаСl₂ (предпочтительный метод испытаний для IV-VII СЗА), при этом методику испытаний принять в основном в редакции / 76 / ;
• — дополнить эту методику предварительными испытаниями на климатическое старение с целью предварительной подготовки поверхности изоляторов перед испытаниями на трекингоэрозионную стойкость; подготовительные испытания должны проводиться путем циклического приложения к изоляторам различных нагрузок; методика предварительных испытаний в настоящее время разрабатывается в НИИПТ ;
• — сохранить требование / 76 /, что изоляторы можно считать выдержавшими испытания на трекингоэрозионную стойкость, если не произошло их пробоя и на поверхности защитной оболочки не обнаружено критических повреждений; кроме того изоляторы должны успешно выдержать контрольные испытания импульсами с крутым фронтом (следует сохранить приведенное в / 76 / определение малосущественных, существенных и критических повреждений защитной оболочки и пробоя изолятора) ;
• — в качестве альтернативной рекомендательной методики целесообразно включить в разрабатываемые документы испытания на трек и эрозию по стандарту МЭК с длительностью испытания 1000 час с тем, чтобы после приобретения оборудования и накопления опыта соответствующих испытаний эта методика как полноправная и единая была включена в последующие редакции отечественных нормативов ;
• — предложенная в стандарте МЭК для тяжелых условий (нтенсивное солнечное облучение, частые колебания температур, очень сильные загрязнения) методика испытаний на трек и эрозию длительностью 5000 час для условий России представляется неприемлемой для нормирования и может быть использована только для исследовательских целей.

Ускоренные испытания на климатическое и электрическое старение изоляторов

Такие испытания интенсивно ведутся во всем мире и признаются чрезвычайно актуальными для прогнозирования срока службы полимерных изоляторов. В стандарте МЭК 1109 эти испытания не предусмотрены, имеется только указание о целесообразности проведения испытаний, состоящих из многоциклового приложения различных нагрузок, моделирующих атмосферные условия при длительном воздействии наибольшего рабочего напряжения. В приложении С к стандарту МЭК 1109 приведен пример суточного цикла ускоренных испытаний, содержащего периоды увлажнения, нагрева до 50 С, смачивания деминерализованным дождем, воздействия соленого тумана 7 кг/ м³ и ультрафиолетового облучения. В связи с неподготовленностью российских лабораторий испытания на ускоренное старение в настоящее время не могут быть включены в подлежащие разработке документы по подвесным композитным изоляторам. Однако ввиду исключительной важности рассматриваемых испытаний целесообразно по мере возможности обеспечить ведущие лаборатории соответствующим оборудованием и приступить к освоению испытаний на ускоренное климатическое и электрическое старение по методике, наилучшим образом отражающей условия эксплуатации композитных изоляторов в России.

Испытания стеклопластикового стержня

В стандарте МЭК 1109 предусмотрено два вида испытаний стеклопластикового стержня (в разделе «Испытания конструкции ») :

• — испытание красителем ;
• — испытание на диффузию воды.

Испытания красителем («испытание на проникновение красящей жидкости ») включены в / 76 /. Следует сохранить эти испытания в разрабатываемых документах на испытание композитных изоляторов в редакции / 76 /. При этом время, необходимое для проникновения красителя (фуксина) в стандартные образцы стеклопластикового стержня должно быть не менее 15 мин.

Испытание на диффузию воды следует включить в разрабатываемые документы в редакции стандарта МЭК / 1 /. При этом вторая стадия этих испытаний-испытание под напряжением по/1/ предусматривает приложение напряжения 12 кВ в течение 1 минуты к стандартным образцам стеклопластикового стержня после подготовки и кипячения по специальной методике. Во время испытаний не должны иметь место пробой или перекрытие по поверхности, а ток утечки не должен превышать 1 мА.

Целесообразно дополнить эти испытания по стандарту МЭК предусмотренным в отечественных рекомендациях / 76/ определением электрической прочности стандартных образцов стеклопластикового стержня по методике ГОСТ 6433–3. Изоляторы при этом следует считать выдержавшими испытания, если электрическая прочность стеклопластикового стержня будет не менее величины, указанной в научно-технической документации на изолятор конкретного типа.

Определение гидрофобности защитной оболочки.

Несмотря на то, что во всех странах уделяется очень большое внимание исследованиям, связанным с оценкой гидрофобности поверхности защитной оболочки композитных изоляторов, стандарт МЭК 1109 требований к гидрофобности поверхности не предъявляет. В нормативах / 76 / приведена методика определения угла смачивания, однако этот подход нельзя считать вполне соответствующим современным требованиям. При разработке новых документов по методам испытаний композитных изоляторов следует ориентироваться на разработанную НИИПТ классификацию гидрофобности, в основе которой лежит методика, предложенная шведскими исследователями.

Прочие испытания

Методика испытаний механической растягивающей силой в /48,76 / не отличается от принятой в стандарте МЭК. Целесообразно сохранить её в редакции / 76 /, указав в соответствии с / 76 /, что изоляторы считают выдержавшими испытания, если нормированная механическая разрушающая или одноминутная растягивающая силы достигнута без разрушения изоляторов и при этом не произошло смещения или деформации оконцевателей, смещения ребер, не обнаружены трещины на оконцевателях и изоляционной части.

Методику испытаний по определению уровня радиопомех рекомендуется сохранить в редакции / 76 /: уровень радиопомех при наибольшем рабочем фазном напряжении не должен быть выше 60 ДБ при отсутствии видимой короны на арматуре изоляторов. Отметим, что стандарт МЭК 1109 не содержит испытаний на радиопомехи, а дает лишь ссылку на рекомендацию МЭК 437.

Испытания на невоспламеняемость рекомендуется сохранить в редакции / 2 /, предложенной ВЭИ. В стандарте МЭК 1109 указано, что приемлемой методики испытаний на невоспламеняемость ещё не разработано.

Испытания выдерживаемым напряжением промышленной частоты в течение 30 мин, испытания на гальванизацию и определение качества поверхности изоляторов следует сохранить в редакции / 76 /.

Общие положения правил приемки композитных изоляторов (размер партий, проведение повторных испытаний и т. д.) в разрабатываемых документах следует сохранить по / 48,76 /.

Направления дальнейших разработок

При дальнейшей разработке методов испытаний композитных изоляторов необходимо (в соответствии с указаниями стандарта МЭК 1109) уделить внимание следующим вопросам :

• — методам испытаний, воспроизводящих хрупкий излом стеклопластикового стержня ;
• — методам испытаний на длительное механическое старение изоляторов, в том числе прогнозирующих возможное сползание оконцевателей ;
• — приемлемым по трудоёмкости и достоверности методам испытаний на электрическое и механическое старение ;
• — методам испытаний поверхностей раздела в композитных изоляторах;
• — методам испытаний на кручение и стойкость к действию динамических нагрузок (растяжение, изгиб, кручение, сжатие).