Изоляторы ОНШ-10-20, ОНШ-20-10, ОНШ-35-10 из электротехнического фарфора группы 110 получили широкое распространение в электроэнергетике в конце прошлого столетия.

Эти изоляторы широко применялись не только в качестве шинодержателей, но и находили применение в составе разъединителей при составлении их в колонки. Высота доходила до 9 штук изоляторов ОНШ-35-20 для набора колонки на напряжение 220 кВ. Достоинствами такого решения при применении в составе разъединителей следует считать большую механическую прочность колонки изоляторов в сравнении со стержневыми изоляторами типа ИОС-110-400, ИОС-110-600 и колонками из них. При необходимости достичь разрушающих нагрузок 10, 20 кН наиболее часто применялись эти типы опорно-штыревых изоляторов.

Огромное количество таких изоляторов эксплуатируется до сих пор, более 30 лет. Высокая механическая прочность изоляторов вызвана особенностями конструкции. Большую часть механической нагрузки в изоляторах ОНШ воспринимает металлический штырь из высокопрочного чугуна. Фарфоровые детали испытывают только сжимающие нагрузки и незначительные изгибающие. Учитывая, что фарфор имеет высокую прочность на сжатие, условия работы его в этих изоляторах были наиболее правильными. Что нельзя сказать об особенностях применения фарфора в стержневых опорных высоковольтных изоляторах типа ИОС, где фарфор работает исключительно на изгиб. Прочность фарфора на изгиб в десятки раз меньше его прочности на сжатие.

Особенностью конструкции штыревых изоляторов можно объяснить также и то, что возможность падения колонки изоляторов с ножами на землю и угроза травмирования персонала во время операций на разъединителе была у изоляторов ОНШ минимальной. Единственным минусом опорно-штыревых изоляторов являлась возможность внутреннего пробоя. Так как внутреннее изоляционное расстояние в этих изоляторах не превышало 40-50 миллиметров внутренний пробой происходил чаще, чем механическое разрушение изолятора. Этому также способствовало старение электротехнического фарфора, появление микротрещин в теле изолятора и, как следствие, выход его из строя. При этом изолятор внешне оставался неизменным. Отсутствие его электроизоляционных свойств приходилось ежегодно проверять высоковольтным омметром, с последующей заменой «нулей». По этой причине изоляторы ОНШ-20-10, ОНШ-35-10, ОНШ-35-20 были сняты с производства, и в настоящий момент заменять выходящие изоляторы из строя нечем. Оставался единственный путь замены всей колонки изоляторов на опорно-стержневой.

Изучая эту проблему, специалисты Лыткаринского арматурно-изоляторного завода провели аналогию с эволюцией подвесных изоляторов от фарфора к закаленному стеклу. До 70-х годов прошлого века все изоляторы изготавливались из фарфора. Основной областью применения электротехнического фарфора было изготовление подвесных тарельчатых изоляторов типа ПФ-6, ПФ-70, ПФ-12 и др. С разработкой в 1970?х годах стеклянных изоляторов фарфор стал все меньше применяться в качестве электроизоляционного материала. Последние исследования выявили неизбежное старение фарфора и возникновение микротрещин в электроизоляционном теле. Этого недостатка полностью лишены изоляторы из электротехнического стекла. При возникновении мельчайших внутренних дефектов происходит полное разрушение стеклянной детали. При этом сам изолятор остается механически прочным. В стеклянном изоляторе исключено возникновение микротрещин и других дефектов. В настоящее время сложно найти на высоковольтных линиях 110 – 750 кВ подвесные фарфоровые тарельчатые изоляторы.

Неоспоримым преимуществом стеклянных изоляторов является:

• отсутствие скрытых дефектов внутри изоляционного тела. Каждый изолятор проходит оптический контроль на отсутствие пузырьков в силовой головке изолятора; 
• контроль изоляторов на угол поляризации проходящего света позволяет гарантировать отсутствие внутренних напряжений, стабильные электроизоляционные свойства, недостижимые в керамике; 
• стеклянные изоляторы не стареют, в теле изолятора со временем не появляются микротрещины; 
• стеклянные изоляторы можно быстро идентифицировать на линии при их выходе из строя.

При разработке новых опорно-штыревых изоляторов взамен снятых с производства ОНШ-20-10, ОНШ-35-10, ОНШ-35-20 были учтены положительные стороны штыревой конструкции изолятора, положительный опыт в течение нескольких десятилетий эксплуатации этих изоляторов. В изоляторах исключен минус, связанный с материалом электроизоляционной детали. Применение электротехнического закаленного стекла в конструкции опорно-штыревых изоляторов позволило создать не имеющий аналогов по своим характеристикам высоковольтный изолятор: превосходящий по механической прочности, ударной прочности, электрической прочности, надежности и возможности визуального определения состояния изоляции без специальных приборов.

Конструкция изоляторов ИШОС-10-20, ИШОС-20-10, ИШОС-35-10 включает металлический оголовок, препятствующий падению ножа разъединителя. Невозможность разрушения и падения остатка изолятора с ножом разъединителя на землю исключает травматизм. Стеклянная деталь из закаленного стекла предотвращает возможность скрытого короткого замыкания на землю. В применявшихся ранее изоляторах из фарфора типа ОНШ было возможным возникновение микротрещин, каналов пробоя, по которым происходило шунтирование токопровода на землю. Нарушение целостности изолятора приводит к видимым изменениям состояния изолятора, видимому разрушению юбки изолятора как у изоляторов ПС, что позволяет своевременно произвести его замену.

Конструкция силовой части аналогична подвесным изоляторам 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 разрушенный изолятор сохраняет прочность до 60 кН при необходимых 10-20 кН. Таким образом, прочность изоляционной детали изолятора ИШОС 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 ИШОС приводят также к его значительной стойкости к динамическим и ударным нагрузкам. Динамическая стойкость изолятора ИШОС превышает фарфоровые стержневые ИОС-35, ИОС-110 на несколько порядков.

Преимущество опорно-штыревых изоляторов из закаленного стекла ИШОС над опорно-стержневыми фарфоровыми ИОС и снятыми с производства ОНШ:

• исключение возможности падения изолятора и провода на землю; 
• идентификация состояния изолятора по видимому разрушению юбки из закаленного стекла; 
• более высокое значение выдерживаемой разрушающей нагрузки (более чем в три раза в сравнении с ИОС); 
• более высокое значение стойкости к динамическим ударам (более двадцати раз в сравнении с ИОС); 
• отсутствие скрытых дефектов внутри изоляционного тела. Каждый изолятор проходит оптический контроль на отсутствие дефектов в силовом узле (головке) изолятора. В фарфоровом изоляторе невозможно визуально проконтролировать отсутствие дефектов в самом напряженном месте; 
• контроль изоляторов на угол поляризации проходящего света позволяет гарантировать стабильные электроизоляционные свойства, недостижимые в керамике; 
• в теле стеклянных изоляторов со временем не появляются микротрещины, не происходит старение; 
• точные размеры стеклянного изолятора, недостижимые у фарфорового в силу изменения их размеров во время высокотемпературного обжига; 
• характеристики закаленного стекла выше фарфора; 
• простота монтажа при замене выходящих из строя фарфоровых изоляторов ОНШ путем простой их замены на изоляторы ИШОС, в силу идентичности всех присоединительных размеров; 
• отсутствие необходимости специального ежегодного контроля на электрическую прочность у изоляторов ОНШ и механическую прочность акустическими методами у изоляторов типа ИОС. Изоляторы ИШОС сигнализируют о выходе из строя разрушенной стеклянной деталью.

Для производства изоляторов ИШОС на Лыткаринском арматурно-изоляторном заводе варят специальное электротехническое стекло малощелочного состава С-9, идентичного применяемому составу для высоковольтных изоляторов во Франции. Изоляторы производятся на автоматизированной, роботизированной линии немецкого производства. Ручной труд полностью исключен. Изоляторы прошли все испытания, продукция сертифицирована. На базе изоляторов ИШОС разработаны шинные опоры жесткой и гибкой ошиновки. Наши сотрудники будут рады оказать помощь и дать консультации в применении, проектировании, замене изоляторов на вашем предприятии.