Изоляторы для воздушных линий

20.04.15 13:05

История развития изоляторов для ВЛ

«Ретроспектива создания и применения конструкций подвески провода показывает, что тарельчатый подвесной изолятор изначально изготавливался с изоляционной деталью из фарфора, — рассказывает Владимир Головин, директор по изоляции холдинга «Глобал Инсулэйтор Групп» (г. Екатеринбург). — Последняя технологическая революция в производстве подвесных тарельчатых изоляторов произошла в СССР в начале 1960-х гг. с переходом от производства подвесных фарфоровых изоляторов к изоляции из термически закаленного стекла.

Изоляторы предназначены для изоляции находящихся под напряжением проводов ВЛ от конструктивных частей опоры.

С этого момента производство тарельчатых изоляторов из фарфора постепенно прекратилось, и в современной России на воздушных линиях используется в основном стекло. Причина в том, что стекло — это, прежде всего, технологичный материал, обеспечивающий более короткий цикл производства и соответственно больший объем выпуска».

При этом в мире есть страны (например, Китай), которые не отказались от подвесного фарфора, прежде всего, потому что этот материал более устойчив к агрессивным загрязнениям среды. Фарфор используется в загрязненных районах с цементными, металлургическими и прочими предприятиями, где выбросы имеют кислую реакцию. В таких условиях поверхностный слой щелочного стекла рано или поздно разъедается и разрушается, а фарфор — материал инертный, более химически стойкий. В то же время производители стеклянной подвесной изоляции могут предложить малощелочное стекло, которое так же оптимально для использования на линиях (в том числе и для постоянного тока).

В период повсеместного применения фарфора существовало широкое разнообразие профилей изоляционных деталей. Наиболее удачные решения дизайна деталей сохранились и в стеклянной подвесной изоляции. Прежнее разнообразие исчезло. Современные профили изоляционных деталей можно сгруппировать по четырем направлениям: стандартный профиль, грязестойкий (защищающий от влажных стекающих загрязнений), аэродинамический (от сухих загрязнений и пыли) и экстремальный (от загрязнений смешанного типа). Некоторое время применялись конические и сферические детали, известные еще на фарфоре, но сейчас это экзотика.

«Аэродинамический профиль был разработан в стеклянной изоляции, — говорит Владимир Головин. — Так называемый, «экстремальный профиль» в виде двукрылой изоляционной детали получил развитие в трехкрылых деталях. Активно внедряются супергидрофобные грязестойкие профили с большим количеством и длиной ребер относительно стандартной детали.

Производство полимерных изоляторов (фото ЗАО «Энеръгия+21»)	Участок изготовления длинностержневых изоляторов GIG Polymer (фото «Глобал Инсулэйтор Групп»)

Стекло в подвесной изоляции за счет особенности конструкции работает на сжатие, и выдерживает колоссальные нагрузки, являясь одновременно хрупким материалом. Хрупкость стекла многократно снижается при вытягивании его в стекловолокно (из-за отсутствия внутренних концентраторов напряжений). При этом прочность на разрыв становится сопоставимой со сталью. Это свойство материала использовано в подвесной композитной (или полимерной) изоляции». 

Полимерной она называется из-за использования полимерного компаунда, связующего стеклянные нити, и силиконовой оболочки, защищающей связующее вещество стеклопластикового стержня от агрессивных воздействий внешней среды и ультрафиолета. Кроме того, силикон оболочки — пожалуй, самый гидрофобный из доступных для широкого применения материалов. Это свойство силикона используется в гидрофобизации изделий из стекла.

 

ООО «ИНСТА» — отечественное предприятие, разрабатывающее и производящее полимерные и фарфоровые изоляторы и различные изоляционные конструкции на их основе. Основные типы продукции компании: - линейные полимерные подвесные изоляторы третьего поколения на класс напряжения 10­-500 кВ; - полимерные и фарфоровые  штыревые и опорные линейные изоляторы на класс напряжения 0,4­-35 кВ; - изолирующие траверсы на класс напряжения 10-­220 кВ; - межфазные полимерные изолирующие распорки для ВЛ 10­-220 кВ; - подстанционные полимерные опорные изоляторы на классы напряжения до 220 кВ. http://www.zaoinsta.ru

Фарфор, стекло и полимеры

При взгляде на историю развития изоляторов возникает закономерный вопрос: смогут ли более новые материалы постепенно вытеснить те, что применялись традиционно?

«Безусловно, в ближайшей перспективе в мировой и отечественной электроэнергетике будут использоваться все виды изоляторов: и полимерные, и стеклянные, и фарфоровые, — считает Олег Салов, генеральный директор ЗАО «Энеръгия+21» (п. Увельский Челябинской обл.). — Вместе с тем доля применения полимерных высоковольтных изоляторов с каждым годом растет. Эта тенденция проявляется, как в отечественной, так и в мировой электроэнергетике и относится ко всем видам высоковольтных изоляторов: опорным, линейным, проходным и железнодорожным».

«На наш взгляд, фарфоровые и стеклянные изоляторы будут постепенно замещаться полимерными во всех областях применения, — прогнозирует Андрей Дзюбин, директор по развитию ЗАО «НПО «Изолятор» (г. Санкт-Петербург). — Наше мнение основано на следующих предпосылках:

• наличие технических преимуществ у полимерных изоляторов: гидрофобность, вандалоустойчивость, высокая механическая прочность, повышенные разрядные характеристики в условиях загрязнения, энергосбережение, отсутствие необходимости в обслуживании;

• постепенное снижение цен на полимерные изоляторы относительно цен на фарфоровые и стеклянные изоляторы. Сегодня подвесные полимерные изоляторы стали дешевле стеклянных изоляторов. Причем с увеличением класса напряжения разница в цене увеличивается. Фарфоровые изоляторы на классы напряжений ниже 35 кВ пока остаются дешевле полимерных, однако разница в цене постепенно снижается;

• более низкая энергоемкость полимерных изоляторов может привести к дальнейшему увеличению разницы в цене в их пользу;

• рост применения полимерных изоляторов в мире.

Штыревые изоляторы (фото ЗАО «НПО «Изолятор»)	Опорные изоляторы (фото ЗАО «НПО «Изолятор»)

Полимерные изоляторы начали производиться в России сравнительно недавно — около 30 лет назад, и в эксплуатации до сих пор находятся полимерные изоляторы первых, не совсем удачных конструкций, которые в свое время несколько дискредитировали полимерные изоляторы. Однако увеличение числа современных полимерных изоляторов в эксплуатации должно восстановить доверие к ним потребителей».

Справедливости ради стоит заметить, что фактор надежности вызывает больше всего споров. По утверждению производителей полимерных изоляторов, их продукт существенно более надежный, но на практике так оказывается далеко не всегда. В том числе и потому, что несколько лет назад некоторые недобросовестные игроки рынка освоили выпуск полимерных изоляторов (что сравнительно несложно), но при этом не соблюдали технологию производства, обеспечивающую стабильное качество. В итоге энергетики сталкивались с разрушением полимерных изоляторов буквально в первые годы эксплуатации, при том, что от них обычно ожидают сорокалетнего срока службы.

Впрочем, ситуация постепенно меняется. Как отмечает Андрей Дзюбин, собственный положительный опыт эксплуатации полимерных изоляторов последнего поколения постепенно снимает психологический барьер на применение данного продукта, сложившийся некоторое время назад в отрасли.

Широкое применение полимерных опорных, линейных изоляторов, а также полимерных изоляторов для среднего класса напряжения и контактной сети железных дорог отмечает и Владислав Мишин, заместитель вице-президента по маркетингу ПО «Форэнерго». Причем, по его наблюдениям, данная тенденция характерна не только для России, но и для других стран.

«На сегодня существует большое количество разнообразных модификаций полимерных изоляторов — это говорит о том, что данное направление еще по-настоящему не сложилось и только разрабатывается, — считает эксперт «Глобал Инсулэйтор Групп». — Бесспорное преимущество полимерных изоляторов — существенно меньший вес, что сказывается на легкости и удобстве монтажа. Сегодня появляются производства, подобно GIG Polymer (Эстония), объединившие в себе известные плюсы различных технологий производства композитных изоляторов. Стали доступны рекордные длины изделий за одну заливку, вариативное размещение силиконовых ребер вдоль изолятора и дифференциация их диаметра, наклон ребер оптимальный для стекания жидких загрязнений. Новая конструкция обеспечивает на 80% меньшее использование силикона и герметичное соединение оконцевателей, защищая изделие от загрязнения, а также оптимальную однородность электрического поля на стыке поверхностей и поверх самого изолятора (что позволяет длительно сохранять электрические свойства силиконового материала)».

Производственный участок ЗАО «ИНСТА» (фото ПО «Форэнерго»)	Испытания полимерных изолирующих траверс 110 кВ (фото ПО «Форэнерго»)

И все же при рассмотрении перспектив рынка рано сбрасывать со счетов фарфоровые и стеклянные изоляторы, они тоже обладают рядом преимуществ. Во-первых, только эти изоляторы успели на практике доказать возможность эксплуатации в течение 40 и более лет. Полимерам, в силу «молодости», только предстоит это сделать. Стекло в подвесной изоляции — чрезвычайно долговечный материал, он не подвержен старению и изменению свойств десятилетиями. 

Закаленное стекло удобно для индикации поврежденной гирлянды, за счет возможности визуально определить повреждение на расстоянии, что до сих пор является нерешенным вопросом в полимерной изоляции. Кроме того, у гирлянд стеклянных подвесных изоляторов хорошая ремонтопригодность, что сказывается на уменьшении стоимости эксплуатации.

Энергетики знают, что любая изоляция — фарфоровая, стеклянная или полимерная, имеет больший срок безаварийной службы при очистке их от загрязнений. То есть изоляторы периодически необходимо мыть. При этом глазурь фарфоровой детали и мягкий силикон композитного изолятора не допускают применения щеток. Стекло в этом смысле более неприхотливо.

 

Прессование стеклодеталей (фото «Глобал Инсулэйтор Групп»)

 

Обновить нормативную базу

Можно отметить еще пару трендов российского изоляторного рынка, аналогичных мировым. Это запрет и замена фарфоровых подвесных тарельчатых изоляторов, а также начало внедрения изолирующих траверс для линий компактного исполнения.

«Но есть и специфические, российские тенденции, — отмечает Владислав Мишин. — К примеру, активное внедрение штыревых полимерных изоляторов в среднем классе напряжения. Исходя из опыта эксплуатации и существенных технических недостатков, мы предвидим снижение доли штыревых фарфоровых изоляторов и изоляторов из отожженного стекла и рост их количества из закаленного стекла. Также в России недавно началось внедрение нового продукта — стеклянных тарельчатых подвесных изоляторов с кремнийорганическим покрытием для особо грязных районов».

Нормальное развитие российского рынка изоляторов тормозят проблемы с нормативно-технической документацией, определяющей требования, правила приемки и методы испытаний. Данную проблему отмечают эксперты ЗАО «НПО «Изолятор» и ПО «Форэнерго».

«Нормативно-техническая база на полимерные изоляторы устарела, а в ряде случаев просто отсутствует, — констатирует Андрей Дзюбин. — Это приводит к появлению на рынке некачественной и дешевой продукции, несущей потенциальную угрозу репутации полимерных изоляторов».

К счастью, по мнению Владислава Мишина, в решении проблем нормативного регулирования наметились положительные тенденции.

 

Вопрос цены и сырья

«Одна из последних тенденций рынка изоляторов — значительное повышение производителями изоляторов отпускных цен на свою продукцию, связанную с подорожанием сырья и материалов как импортного, так и отечественного производства, — отмечает Олег Салов. — Это стало особенно заметно на фоне стабилизации цен в последние 3–5 лет, вызванной огромной конкуренцией между производителями изоляторов, и закупочной политикой конечных потребителей. В эти годы, чтобы выжить при существовавших закупочных ценах на полимерные изоляторы, ЗАО «Энеръгия+21», как и другие производители, было вынуждено снижать уровень рентабельности, сокращать издержки производства, что значительно сдерживало модернизацию существующих мощностей и выпуск новых видов продукции по новым современным технологиям.

Также в последнее время резко подорожали импортные материалы, что связано с девальвацией рубля. Несмотря на то, что наше предприятие стремится к максимальному использованию отечественного сырья и материалов, некоторые компоненты остаются импортными и не могут быть заменены на отечественные достаточно быстро и без ущерба качеству производимых изоляторов. При этом какие-либо проблемы с обеспечением необходимыми материалами и компонентами для производства полимерных изоляторов на сегодня отсутствуют».

«Сегодня проблем с обеспечением материалами для производства полимерных изоляторов нет, существует выбор между отечественными и импортными материалами, — соглашается с коллегой Андрей Дзюбин. — Однако, по нашей информации, отечественные производители материалов в ряде случаев используют импортное сырье, что в случае экономической изоляции России на международном рынке может привести к проблемам с поставками и отечественных материалов».

 

Линия Waltec по производству стеклодеталей для изоляторов «Глобал Инсулэйтор Групп» (фото «Глобал Инсулэйтор Групп»)

 

Новинки рынка

Большинство производителей сегодня осваивают выпуск различных типов штыревых изоляторов — как стеклянных, так и полимерных. Кроме того, в связи с увеличивающейся популярностью применения самонесущего изолированного провода многие заводы налаживают выпуск продукции для крепления и изоляции СИП-3 (СИП-2 и СИП-4 не требуют применения изоляторов; СИП-7 требует, но пока этот провод только начинает выходить на рынок). Еще одно популярное направление совершенствования изоляторов связано с повышением устойчивости к сильным загрязнениям.

К примеру, ЗАО «Энеръгия+21» недавно выпустило высоковольтные штыревые полимерные изоляторы ШП-10Г1, предназначенные для воздушных линий (в том числе с применением СИП), в распределительных устройствах электрических станций и подстанций переменного тока на напряжение до 10 кВ. Для аналогичной сферы применения ПО «Форэнерго» (на одном из своих заводов — «ЮМЭК») запустило серийное производство стеклянного штыревого изолятора типа ШС 10Е(Д). Основное отличие модели — новая двукрылая форма поверхности, увеличивающая длину пути тока утечки. Изолятор рекомендуется к применению в районах с особой степенью загрязнения и высокой грозовой активностью.

Птицезащищенный  изолятор на ВЛ 110 кВ (фото ЗАО «НПО «Изолятор»)	Монтаж птицезащищенного изолятора на ВЛ 110 кВ (фото ЗАО «НПО «Изолятор»)

Другая идея — использовать современные полимерные материалы в сочетании с традиционными стеклянными изоляторами с целью улучшить технические и эксплуатационные характеристики. Сейчас «Форэнерго» завершает работы по освоению в серийном производстве подвесных стеклянных изоляторов с силиконовым покрытием, обладающим повышенной гидрофобностью.

На втором предприятии объединения — заводе «ИНСТА» в последнее время освоен выпуск новых типов линейных штыревых изоляторов на разные классы напряжения, а также опорные стержневые полимерные изоляторы типа ОЛСК и фарфоровые типа ОЛФ на напряжение 6–35 кВ, отличающиеся «непробиваемостью» при всех видах электрических воздействий и механической прочностью узла крепления на опоре.

Интересная новинка представлена ЗАО «НПО Изолятор» — это птицезащищенные полимерные изоляторы для ВЛ на напряжение 10–220 кВ. Их особенность — наличие экрана (зонтика), который защищает изолятор от загрязнения пометом, а для изоляторов на низкие классы напряжений, размер которых соизмерим с размером птиц, экран дополнительно препятствует электрическому замыканию через тело птицы. Птицезащитный экран выполняется из кремнийорганической резины, что улучшает его свойства по сравнению с обычными пластмассовыми экранами и обеспечивает срок службы не менее 40 лет.

Аккредитованный испытательный центр ОАО «ЮАИЗ» (фото «Глобал Инсулэйтор Групп»)	На производственных площадях ЗАО «Энеръгия+21» (фото ЗАО «Энеръгия+21»)

Как известно, в последнее время набирают популярность линии постоянного тока, обладающие рядом преимуществ по сравнению с традиционными ЛЭП на переменном токе. В связи с этим холдинг «Глобал Инсулэйтор Групп» готовит к испытаниям изолятор U210BP на 210 кВ для линий постоянного тока. Это изолятор грязестойкого профиля со специальным химическим составом стекла, со специальной арматурой и защитой от электрохимической коррозии. Предварительные тесты на предприятии уже показали положительные результаты.

 

Выбираем изолятор для ВЛ

Выбор изолятора, с учетом многообразия предложения на рынке, — не всегда простая задача. Наши эксперты поделились рекомендациями относительно того, как найти изолятор, который не разочарует эксплуатирующую организацию.

«Сегодня, к сожалению, потребитель часто ориентируется на цену, и получает огромные проблемы в эксплуатации на долгие годы, — отмечает Владислав Мишин. — Потребителю советуем выбирать качественные изоляторы, прошедшие процедуры аттестации и подтверждения соответствия, испытанные в приличных лабораториях. С точки зрения конструкции, на наш взгляд, в среднем классе напряжения интерес представляют стеклянные подвесные и штыревые из закаленного стекла, а также подвесные и опорные линейные полимерные изоляторы; для высокого напряжения — стеклянные подвесные, опорные фарфоровые и полимерные».

«В первую очередь при выборе изолятора потребитель должен ориентироваться на условия применения изоляции по климатическим параметрам и загрязнению среды, — считает Владимир Головин. — Далее обязательно нужно оценить опыт производителя и отзывы о его продукции. Еще один критерий — испытания продукции в независимых лабораториях, лучше в зарубежных. Одно дело, когда пара таких испытаний проведена несколько лет назад, и совсем другое — если предприятие регулярно (несколько раз в год) проводит испытания разных изделий. Постоянные испытания свидетельствуют, что компания поддерживает качество всей продукции».

Полимерные изолирующие распорки (фото ПО «Форэнерго»)	Полимерные изолирующие траверсы 110 кВ (фото ПО «Форэнерго»)

Андрей Дзюбин в целом разделяет рекомендации коллег. По его мнению, при выборе изоляторов нужно ориентироваться, прежде всего, в порядке приоритета, на следующие критерии:

• соответствие технических характеристик изолятора условиям эксплуатации;

• опыт эксплуатации изоляторов конкретного производителя в своей энергосистеме (т.е. собственный опыт);

• репутация завода-производителя на рынке (отзывы, отсутствие рекламаций);

• наличие документального подтверждения соответствия характеристик продукции техническим требованиям заказчика (протоколы испытаний, сертификаты, аттестация и т.д.);

• цена.

Олег Салов при выборе изолятора рекомендует придерживаться оптимального соотношения цены и качества, ориентироваться на положительный опыт применения в различных климатических условиях с различной степенью загрязнения атмосферы. Еще один важный, по его мнению, фактор — наличие аккредитации производства и продукции комиссиями ОАО «Россети» и ОАО «ФСК ЕЭС» и добровольной сертификации, подтверждающей качество производимых изоляторов.

 

Екатерина Зубкова

На заставке фото ЗАО «Энеръгия+21»

Читайте также: