Новые стеклянные штыревые изоляторы для ВЛЗ с самонесущими изолированными проводами напряжением 6 – 10 кВ

Источник статьи: 

Журнал ЭнергоИнфо №2 Февраль 2014года

Надежность электроснабжения потребителей в значительной мере определяется надежностью работы «последней мили», то есть распределительных сетей 6‑10 кВ. Внедрение линий с проводами, защищенными изоляцией (ВЛЗ), позволяет уменьшить повреждаемость и габариты линии, увеличить её надежность и безопасность.

Однако провода СИП требуют применения, в числе прочих, специальных мер по недопущению повреждения их защитной изоляции при подвеске и монтаже.

Применение изоляторов с разрезной поворотной пластиковой втулкой на головке способствует монтажу провода без раскаточных роликов, позволяет более широко варьировать последовательность технологических операций сборки и крепления металлоконструкций (траверс, оголовков, штырей и др.) на вновь устанавливаемых и реконструируемых опорах воздушных линий. Причем эти преимущества обеспечиваются как для изолированного, так и для голого провода.

Исторически первыми изоляторами с разрезной поворотной втулкой, получившими распространение в России, стали изоляторы марки SDI37. Эти надежные высококачественные фарфоровые изоляторы, рассчитанные на номинальное напряжение 24 кВ, в техническом плане зарекомендовали себя весьма неплохо. Однако их очевидные достоинства, такие как расчет на избыточное для российских и казахстанских распределительных сетей напряжение, унифицированные обвязка и крепеж, явились одновременно и фактором, сдерживающим их широкое распространение в наших условиях. Высокая стоимость оборудования, невозможность монтажа этих изоляторов на типовые металлоконструкции опор ВЛ при их строительстве и реконструкции вызвали необходимость разработки отечественных изоляторов аналогичного класса.

Ими стали фарфоровые изоляторы ШФ-20УО и ШФ-20Г1 российского производства. Они получили широкое распространение на строящихся и реконструируемых воздушных линиях. Практически все вновь проектируемые ВЛ с защищенными проводами (ВЛЗ) на напряжение 6 – 10 кВ комплектуются указанными изоляторами. Доля ШФ-20УО и ШФ-20Г1 в заявках на фарфоровые линейные изоляторы этого класса напряжений, формируемых подразделениями ОАО «Россети» и ведущими эксплуатирующими организациями, к началу 2014 года превысила 30%.

Однако приходится констатировать, что обеспечив решение поставленной задачи по повышению качества подвески и монтажа провода, данные технические решения оказались одновременно «шагом назад». Они отбросили достигнутые ранее существенные положительные результаты по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях, улучшению эксплуатационных характеристик и показателей надежности электрических линий, которые были обусловлены внедрением штыревых линейных изоляторов на номинальное напряжение 20 кВ из электротехнического стекла.

Штыревой стеклянный изолятор для самонесущих проводов ШС-20УО Хорошо известно, что со временем в фарфоровых изоляторах возникают микротрещины, каналы пробоя, по которым происходит шунтирование линии электропередачи на землю.  Токи короткого замыкания на землю при этом в сухую погоду не приводят к отключению линий электропередачи, но при увлажнении во время дождя значительно возрастают. Обнаружить при этом такие «полупробитые» изоляторы невозможно  без  электрических  испытаний. Этого недостатка полностью лишены изоляторы из электротехнического стекла. В стеклянных изоляторах полностью исключено возникновение микротрещин и других дефектов, по которым может происходить короткое замыкание на землю. Нарушение целостности изолятора приводит к видимым изменениям его состояния, к полному разрушению стеклянной детали, что позволяет быстро идентифицировать неисправность изолятора и произвести его замену.

Кроме того, применяемая технология производства стеклянных изоляторов обеспечивает отсутствие скрытых дефектов внутри изоляционного тела. Каждый изолятор проходит оптический контроль на отсутствие дефектов в силовом узле (головке) изолятора. Контроль изоляторов на угол поляризации проходящего света позволяет гарантировать стабильные электроизоляционные свойства, недостижимые в керамике. Благодаря этому, при подготовке стеклянных изоляторов к монтажу нет необходимости в контроле величины их сопротивления мегомметром, как это практикуется для фарфоровых изоляторов. Полностью автоматизированный процесс производства гарантирует точные размеры стеклянных изоляторов, недостижимые у фарфоровых в силу изменения их размеров во время высокотемпературного обжига.

Для комплектующих организаций и логистических подразделений монтажных и эксплуатирующих предприятий немаловажным является меньший вес стеклянных изоляторов и большее их количество в стандартной упаковке, что позволяет экономить более 20% от стоимости их транспортировки.

В силу вышеперечисленных факторов, неудивительно, что к началу 2014 года доля стеклянных изоляторов в числе заказанных основными потребителями «обычных» линейных штыревых изоляторов на номинальное напряжение 10 и 20 кВ составила 40%, а среди организаций, эксплуатирующих изоляторы в особо сложных и ответственных условиях (нефтегазодобывающие и продуктотранспортирующие предприятия, ряд региональных распределительных компаний и т.п.), приблизилась к 70%.

Новые собственные научно-конструкторские разработки, внедренные в серийное производство Лыткаринским арматурно-изоляторным заводом, позволили решить задачу повышения качества подвески и монтажа провода, в том числе и самонесущего изолированного, сохранив при этом все преимущества электротехнического стекла как материала для изготовления изоляторов.

Штыревой стеклянный изолятор для самонесущих проводов ШТИЗ-20УО Изолятор марки ШС-20УО снабжен разрезной поворотной пластиковой втулкой на головке, позволяющей вести монтаж провода без раскаточных роликов.

Протяжка провода производится через отверстие в головке изолятора, защищенное пластиковой втулкой. Втулка имеет продольный разрез, через который провод закладывается в головку изолятора. Втулка поворачивается на 900 – 1800, предотвращая выпадение провода. По завершении натяжки провод фиксируется в продольном направлении стандартными спиральными вязками.

Детальная проработка конструкции изолятора ШС-20УО позволила обеспечить его характеристики на уровне соответствующих характеристик хорошо зарекомендовавшего себя изолятора ШС-20Г:

климатическое исполнение, категория размещения

УХЛ1

 

номинальное напряжение, кВ

20

механическая разрушающая сила при изгибе, кН, не менее

13

диаметр изоляционной детали, мм

130

строительная высота, мм

183+\-2

длина пути утечки, мм

305

выдерживаемое импульсное напряжение, кВ, не менее

125

масса, кг, не более

1,7

Необходимо отметить, что при значительно более высоких характеристиках изолятора ШС-20УО, чем у широко распространенного изолятора ШС-10Д, отпускные цены этих изоляторов практически равны.

Для крепления изоляторов ШС-20УО используются стандартные штыри или крюки. Крепление производится посредством полиэтиленового колпачка.

Проблемы, возникновение которых возможно при таком способе крепления штыревых изоляторов, хорошо известны специалистам монтажных организаций.

Их первопричины – пресловутый «человеческий фактор» и разброс размеров элементов металлоконструкций опор, особенно реконструируемых – позволяет устранить применение изолятора модели ШТИЗ-20УО, в котором использован способ крепления, апробированный в достойно зарекомендовавших себя изоляторах модели ШТИЗ.

Изоляторы ШТИЗ-20УО предназначены для крепления на штыре без колпачка. Монтаж изолятора осуществляется затягиванием хомута на разрезной трубке нижнего фланца изолятора. Чем обеспечивается простота монтажа изолятора на штыре траверсы. Изолятор монтируется затяжкой гайки стягивающего хомута стандартным гаечным ключом, без  применения колпачков, пакли, сурика.

Последнее качество особенно становится важным в последнее время. Квалификация персонала, осуществляющего монтажные работы, за последние годы значительно снизилась. Иногда трудно говорить вообще о какой-либо квалификации. Поэтому последние разработки изоляторов направлены и на борьбу с неправильными действиями монтажников, на исключение возможности повреждения изолятора уже во время монтажа.

Основными ошибками при монтаже являются действия по установке изолятора на штырь и крепление на изолятор  провода.  Для  установки на штырь традиционных изоляторов требуется сначала натянуть предварительно нагретый полиэтиленовый колпачок на штырь, а после этого завернуть по резьбе с усилием, проверяемым динамометром, сам изолятор и отвернуть его на четверть оборота. В итоге на практике колпачок набивается на штырь молотком, после чего изолятор на него накручивается в «меру человеческих сил» монтажника «до характерного хруста». Фразы в кавычках являются цитатами описаний монтажа самими монтажными организациями. Конечно, после таких усилий многие изоляторы получают дефекты, нарушающие изоляцию и приводящие к выходу изолятора из строя еще до начала эксплуатации.

Чтобы исключить возможность поломки изолятора персоналом, в изоляторах ШТИЗ используется особая конструкция: для крепления на штыре нет необходимости в полиэтиленовых колпачках и в измерении усилия, необходимо лишь одеть изолятор трубкой оконцевателя на штырь траверсы и затянуть гаечным ключом хомут. В случае перетягивания гайки хомута и ее срыва изолятор не пострадает, а хомут можно просто заменить. Конструкция нижней части изолятора для крепления на штыре хорошо видна на рисунке.

Время монтажа изолятора сокращается в несколько раз и в среднем составляет не более одной минуты.

При подсчете общей стоимости монтажа с учетом стоимости монтажно-строительных работ вы сможете оценить экономию применения изоляторов ШТИЗ уже на этапе  монтажных работ. К  этому необходимо добавить отсутствие потерь электроэнергии из-за отсутствия шунтирования на землю за весь период службы изолятора и быстроту обнаружения его на линии в случае выхода из строя.

Конструкция силовой части изоляторов ШТИЗ аналогична  конструкции  подвесных  изоляторов типа  ПС-70,  ПС-120,  зарекомендовавших  себя десятилетиями на ВЛЭП до 330 кВ при нагрузках до  7–12  тнс.  Стеклянная  изоляционная  деталь в этих изоляторах не испытывает изгибающих нагрузок,  а  только  сжимающие.  Даже  при  разрушении  стеклянной  изоляционной  части  раз- рушенный  изолятор  сохраняет  прочность  до  80 процентов (до 5,6 тнс) от нормированной. Таким образом, прочность изоляционной детали изолятора  ШТИЗ  превышает  возможные  нагрузки на изолятор и определяется прочностью на изгиб металлического штыря. При превышении нагрузки выше  нормируемой  штырь  изолятора  гнется,  но изолятор не ломается и не падает.

Отсутствие фарфоровых или стеклянных деталей, испытывающих нагрузки на изгиб, в изоляторе ШТИЗ приводит также к его значительной стойкости к динамическим и ударным нагрузкам. Динамическая стойкость изолятора ШТИЗ превышает стойкость фарфоровых ШФ-10, ШФ-20 на несколько порядков.

Характеристики изолятора ШТИЗ-20УО аналогичны характеристикам описанного выше изолятора ШС-20УО.

Все новые модели изоляторов перед запуском в серию прошли необходимые испытания и в установленном порядке сертифицированы.

Срок службы изоляторов ШС-20УО, ШТИЗ-20УО составляет 30 лет.

Лыткаринский арматурно-изоляторный завод

140080, Московская область, г. Лыткарино, Парковая ул., д. 1

www.laiz.ru,

www.aiz.su     

Тел. +7 (495) 627-78-19

       +7 (495) 552-95-83