Изолятор, давайте познакомимся

Рынок изоляторов достаточно консервативен. Но сегодня он стремительно меняет характер. Появляются новые производители и изделия. Чтобы принимать взвешенные решения по закупкам, потребителям приходится глубоко вникать в технологии производства изоляторов, искать механизмы гарантии качества и даже изобретать собственные.

Казалось бы, что может быть проще изолятора. Все на виду, минимум материалов и элементов. Штыревой изолятор часто вообще состоит из одной детали. Тем не менее, при строительстве и эксплуатации воздушных линий электропередач (ВЛ) именно изоляторы чаще всего доставляют больше всего головных болей. Это можно объяснить объективными факторами, хотя бы тем, что изолятор – единственный элемент ВЛ, от которого требуется и механическая и диэлектрическая прочность (что иногда сложно сочетать). Помимо этого существует еще такая «необязательная проблема», как непредсказуемость поведения изолятора в процессе эксплуатации.

Штыревой фарфоровый изолятор ШФ-20Г
www.ufo-uss.ru

Сетевики привыкли, что изолятор классической конструкции – из тех, что выпускаются с середины прошлого века на конкретных предприятиях – вполне может прослужить 40 лет и более. Но буквально за несколько последних лет рынок изоляторов изменился до чрезвычайности. На нем появилось много новых производителей и новых моделей. Потребителям предлагаются изделия с невиданными ранее потребительскими качествами, и, увы, с не всегда предсказуемым характером.
Главным возмутителем спокойствия, безусловно, стал полимерный изолятор. У него масса плюсов – он в разы легче фарфоровой и стеклянной «классики», гораздо более вандало- и дуракоустойчив, а кроме того – технологичен. Но эта самая технологичность привела к тому, что на рынок пришло сразу несколько новых производителей, не все из которых способны обеспечить стабильное качество. Что особо печально, ведь именно у полимерного изолятора сложно выявить скрытые дефекты до начала эксплуатации. То есть потребители, желающие использовать новые типы изоляторов, столкнулись сразу с двумя проблемами: во-первых, надо выбрать конструкцию, у которой за период срока службы – обычно 40 лет – технические характеристики не выйдут за предельные значения, во-вторых, надо выбрать производителя, неизменно соблюдающего технологию производства. Ах да, есть еще, в-третьих – вопрос цены. Хотя сравнивать предложения поставщиков по цене проще всего. И нередко именно цена служит главным, а то и единственным критерием выбора.
Если же заказчик выбирает изоляторы по качественным характеристикам, то, пожалуй, наиболее понятным критерием для него оказывается репутация производителя.


Доброе имя в узком кругу

По оценке технического директора ЗАО «Лыткаринский арматурно-изоляторный завод» Вадима Старцева, круг производителей изоляторов в России достаточно узок. Подвесные стеклянные изоляторы делают два завода, штыревые изоляторы из отожженного стекла – один, производителей полимерных изоляторов около пяти.

Правда, как заметил представитель компании ООО «ТК «Локус-СИП» (Екатеринбург), в России полимерные изоляторы выпускают более 20 компаний. Но качественные изделия, которые дороже стеклянных и работают так же долго и эффективно производят всего не более трех предприятий. Производители используют разные рецептуры кремнийорганической резины (из нее состоит рубашка изолятора) и разные технологии (поэлементная/шашлычная сборка, монолитная формовка, инжекционный впрыск). Из-за этих отличий изоляторы различных изготовителей с одинаковыми начальными электрическими и механическими характеристиками могут стать неодинаковыми по надежности через несколько лет эксплуатации.
При выборе стеклянных и фарфоровых изоляторов вопрос качества так же стоит на первом месте. Но решается он, как правило, проще. В конце концов, можно остановить выбор на конкретной модели конкретного завода, которая находится в производстве и эксплуатации уже несколько десятилетий, и вполне зарекомендовала себя. Тем не менее, и в сегменте классических изоляторов фактор доброго имени производителя – критический.

Полимерный линейный подвесной изолятор ЛК
www.e-etalon.ru

Узость круга производителей изоляторов и значение репутации каждого предприятия наложили отпечаток на взаимоотношения участников этого рынка. Производители пристально наблюдают за деятельностью друг друга, отслеживают появление новых видов продукции, а некоторые коллекционируют рекламации потребителей на продукцию конкурентов. Наблюдались даже случаи черного PR, когда в информационное пространство вбрасывалась негативная (и не всегда достоверная) информация о тех или иных изделиях, и производителю приходилось тратить силы и время, чтобы очистить свое имя. Можно сказать, что информационная атмосфера на рынке изоляторов менее благостная, чем на рынках другой электротехнической продукции. Впрочем, потребитель может извлечь пользу даже из этого факта. Можно, например, в приватной беседе с представителем предприятия производящего изоляторы, поинтересоваться его мнением по поводу того или иного изделия или конкурента. Скорее всего, собеседник сможет достаточно подробно (и, как правило, объективно) рассказать о недостатках ряда изделий, имеющихся на рынке.


Очень много необязательных сертификатов

Выбор конкретной модели изолятора для новой ВЛ происходит в четыре этапа. Точнее, каждая новая воздушная ЛЭП в процессе появления проходит через четыре «точки бифуркации», в каждой из которых может определиться/смениться ассортимент применяемых изделий и/или их поставщик.
Точка первая – еще при подготовке технического задания на проект линии, заказчик может указать типы оборудования желательного к использованию. В результате проектировщики получают некий более или менее широкий коридор для маневра.
Точка вторая – проектировщик, исходя из особенностей конструкции и прочих условий, определяет, какие типы изоляторов могут быть использованы в конструкции ВЛ. Как замечает Вадим Старцев, именно на этом этапе обычно происходит выбор конкретных моделей изоляторов конкретных производителей.
Точка третья – у строителей (подрядной организации) нередко еще остается возможность для маневра. Они, например, могут выбирать из производителей, выпускающих одинаковые типы изоляторов (если иное не оговорено заказчиком).
Точка четвертая – заказчик (эксплуатирующая организация) может отказаться принять ВЛ на баланс, если в результате проектирования и строительства были нарушены стандарты предприятия-заказчика или не учтены его рекомендации. Это, скорее всего приведет к смене используемого оборудования.
Деятельность по производству линейных изоляторов не подлежит лицензированию, а сами изоляторы освобождены от обязательной сертификации. Тем не менее, ряд производителей проводят добровольную сертификацию своих изделий, кроме того, сегодня активно развивается «корпоративная сертификация». Крупные потребители устанавливают требования, которым должна соответствовать продукция, поставляемая этому заказчику. В той или иной форме система аттестации существует у таких потребителей изоляторной продукции как ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «Холдинг МРСК», ОАО «АК «Транснефть», ОАО «РЖД» и пр. Если идет речь о выборе изоляторов, арматуры и других изделий для строительства/реконструкции ВЛ, которая будет эксплуатироваться одной из таких компаний, то рекомендации этой компании обязательны к применению. Иначе линию просто откажутся брать на баланс. Впрочем, рекомендации это не только «допуск к телу», но и в ряде случаев, достаточно весомая гарантия качества. Как заметил технический директор ООО «Глобал Инсулэйтор Групп» Владимир Головин, отсутствие рекомендаций – это, возможно, та ситуация, когда предприятие аттестацию не прошло. И если данные компании не применяют это оборудование на своих объектах, значит, тому есть причины. С такой позицией согласен начальник департамента систем передачи и преобразования электроэнергии ОАО «ФСК ЕЭС» Юрий Дементьев: «Наша компания ведет постоянный контроль продукции аттестованной ОАО «ФСК ЕЭС», чтобы однажды доказанное качество все время подтверждалось».
Так же, о стабильном качестве продукции говорит сертификация по международным стандартам ISO. При этом, следует убедиться в подлинности всех рекомендаций. Были случаи, когда участник тендера на поставку высоковольтного оборудования предоставлял более 30 поддельных сертификатов и выигрывал конкурс.
Если же по какой то причине при покупке изоляционной продукции нельзя ориентироваться на уже имеющиеся гарантии и стандарты качества, то потребитель вполне может провести собственное небольшое расследование, чтобы убедиться в предсказуемости характеристик изделий конкретного производителя. Вадим Старцев рекомендует обращать внимание на следующие характеристики предприятия: год основания производства, участие в выставках, конференциях, объем товарного выпуска, производимые научно-исследовательские работы, количество новых типов продукции в ассортименте. Последнее, говорит о планах предприятия. Если производитель не тратит деньги на НИОКР, значит либо у него настолько плохо идут дела, что их не хватает на разработку новых изделий, либо предприятие не видит своего места в будущем.
Не стоит при покупке изоляторов пренебрегать «полевыми исследованиями», в том числе визитами на предприятие-производитель. По возможности следует ознакомиться с технологией, убедиться в стабильности технологического процесса и в существовании постоянного контроля качества изделий. Наличие собственной испытательной лаборатории на предприятии более чем желательно, а по мнению Вадима Старцева – обязательно, так как необходимы приемо-сдаточные испытания каждого выпускаемого изолятора.
Как считает Владимир Головин, максимально точная оценка качества производимой продукции, в первую очередь нужна самому предприятию. Наличие собственного испытательного центра, помимо прочего, позволяет ощутимо ускорить развитие производства: сделали продукт – посмотрели, насколько он соответствует требованиям заказчика. Условия, в которых расположены те или иные энергосистемы, разнятся: кому-то необходимы гарантии того, что изолятор будет успешно эксплуатироваться в районе с песчаными бурями, другим нужен продукт для работы в условиях повышенной влажности. Задачи разные, соответственно, испытательный центр строит свою работу, моделируя в лабораторных условиях те или иные природные явления. Проверив свои изделия в лабораторных условиях, производитель может гарантировать безотказную работу изоляторов и арматуры на реальных линиях электропередачи. Испытания – процесс достаточно дорогостоящий, но экономить на нем не следует. Ведь качество есть основа успешного присутствия на рынке.
Неплохо поинтересоваться мнением эксплуатирующих организаций о продукции предприятия. В принципе, самым весомым подтверждением качества изолятора считается длительный опыт его эксплуатации (разумеется – положительный опыт). Время – более надежный индикатор качества, чем любые испытания. Производители, кстати, любят подчеркивать, что определенная серия их изделий успешно работает на ВЛ несколько десятков лет. И это считается хорошей рекомендацией. Тем не менее, из прошлых заслуг не стоит «делать культа». По убеждению Юрия Дементьева, длительный срок эксплуатации всегда дает достоверную информацию о качестве изделий, однако это не означает, что нельзя достичь еще больших успехов, применяя изделия, созданные по новым технологиям.


Новинки рынка изоляторов

Действительно, отказавшись от решения проверенного временем, потребитель может получить определенные бонусы. В последнее время производители изоляторов вывели на рынок ряд изделий, обладающих принципиально новыми качествами. Например, В компании ООО «Глобал Инсулэйтор Групп» разработано семейство изоляторов с улучшенными изоляционными характеристиками. Это линейный подвесной стеклянный изолятор ПС70И, штыревой двухэлементный из стекла и фарфора ШС10И. Длина пути утечки у новых моделей увеличена на 30%, что важно в нынешних условиях загрязненной атмосферы. Еще одно, пусть не новое, но активно развивающееся направление – изоляторы с открытым профилем изоляционной детали (аэродинамические изоляторы, самоочищающиеся под действием ветра). Новые аэродинамические изоляторы U120AD, U160AD, U210AD позволят увеличить надежность эксплуатации в районах с пылевыми и песчаными бурями. И наконец, действительно революционная разработка (совместно с ОАО «НПО Стример») – изолятор-разрядник. Он позволит отказаться от грозозащитного троса, при этом снижаются высота, масса и стоимость опор, а также стоимость ВЛ в целом, но обеспечивается ее надежная грозозащита.
ЗАО «ИНСТА» (Москва) провело работы, цель которых избавить подвесные полимерные изоляторы от свойственного им недостатка – излишних габаритов. Полимерные изоляторы обладают рядом преимуществ перед фарфоровыми и стеклянными: меньший вес, лучшие показатели прочности и пр. В то же время подвесной полимерный изолятор обычно имеет большую длину, чем связка стеклянных изоляторов (для ЛЭП того же напряжения). Это требует увеличения высоты стоек ВЛ, и не позволяет при модернизации линии просто заменить стеклянные изоляторы на полимерные. Специалисты ЗАО «ИНСТА», разработали рациональный профиль изолятора и завели защитную оболочку на металлические оконцеватели, благодаря чему высота изоляторов ВЛ 10-35 кВ снизилась на 10–20% без снижения электрических характеристик. Это позволяет заменять ими стеклянные изоляторы без переделки стоек ЛЭП.
Лыткаринский арматурно-изоляторный завод наладил производство опорных штыревых изоляторов серий ШПУ и ШТИЗ. Они обладают принципиально новыми свойствами. В частности по внешнему виду изолятора ШТИЗ можно определить состояние изолятора. До сих пор ни один изолятор без тестов в лаборатории невозможно было идентифицировать как вышедший из строя. Кроме того, последнее поколение ШТИЗ обзавелось различными вариантами креплений, из-за чего в разы упростился монтаж изолятора и снизился риск его порчи при монтаже. Как замечает Вадим Старцев, на наиболее массовых линиях 10 кВ стоимость изолятора не превышает 10% стоимости его монтажа. Поэтому сокращение времени на монтаж приводит к удешевлению линии, даже с использованием более дорогого изолятора. Плюс, благодаря исключению возможных ошибок персонала при монтаже увеличивается срок службы изоляторов.


Модно жестко

Вообще разработкам новых типов именно опорных изоляторов (к которым относятся, в том числе штыревые), производители сегодня уделяют большое внимание. Применение жестких опорных изоляторов позволяет ощутимо уменьшить габариты воздушных ЛЭП – уменьшить высоту опор, вылет траверс. Как замечает Вадим Старцев, применяя опорную изоляцию вместо подвесной можно строить линии 35 кВ в габаритах ВЛ 10 кВ, а линии 110 кВ в габаритах ВЛ 35 кВ. При этом сокращается ширина просеки и площадь землеотводов (не менее чем в 3 раза), что обеспечивает ощутимый экономический эффект. Уже есть опыт строительства ВЛ 110 кВ на опорах ВЛ 35 кВ. Сейчас линия находится в опытной эксплуатации.



Фарфоровый линейный опорный изолятор ОЛФ
www.10kv.com

Опорные изоляторы бывают опорно-штыревые (рис. 1) и опорно-стержневые (рис 4). Так же разновидностью опорных изоляторов можно считать изолирующие траверсы (рис. 5). Наиболее распространены сегодня штыревые изоляторы. В них изгибающую нагрузку воспринимает стальной штырь, а изолирующая конструкция (фарфоровая или стеклянная) работает на сжатие, каковому напряжению эти материалы хорошо противостоят. Сегодня российские производители разрабатывают и готовят к выпуску штыревые изоляторы, которые можно использовать для линий до 30-35 кВ.



Изолирующие трехфазные веерные траверсы ТВИ
www.zaoinsta.ru

Вторая разновидность опорных изоляторов – стержневые изоляторы позволяют «отодвинуть» токоведущий провод на большее расстояние от металлических конструкций, поэтому они обычно имеют лучшие изолирующие характеристики, обеспечивают надежность ВЛ на порядок выше, чем штыревые изоляторы. В России они используются для линий до 110 кВ, а на Западе – до 230-345 кВ. Однако с точки зрения механики стержневой изолятор устроен менее рационально. В нем изгибающую нагрузку воспринимает фарфоровый или стеклопластиковый (в полимерных изоляторах) стержень с выступающими ребрами. Обеспечить его прочность в течение срока эксплуатации достаточно сложно. Аналогичная ситуация с изолирующими траверсами. У них огромный потенциал и высочайшие требования к материалам и технологиям. Именно поэтому стержневые изоляторы для ВЛ и изолирующие траверсы в России пока производят единицы предприятий.



Опорные линейные стержневые кремнеорганические изоляторы ОЛСК
www.zaoinsta.ru


Комментарии экспертов Energyland.info


Вадим Старцев, технический директор ЗАО «Лыткаринский арматурно-изоляторный завод»
- Развитие полимерных изоляторов сдерживается отсутствием самодиагностики внутренней изоляции. Ничто не вечно, в том числе и изоляторы. И при выходе из строя подвесных, подчеркиваю только подвесных, полимерных изоляторов невозможно найти неисправные изоляторы на линии электропередачи. Задача по поиску вышедшего из строя изолятора настолько сложна, что многие руководители предпочитают не связываться вообще с полимерными подвесными изоляторами. Решением этой задачи является применение изоляторов с системой ранней самодиагностики, когда изолятор заблаговременно до выхода из строя сигнализирует о проблеме и его меняют в плановом режиме без аварийного вывода. Многие производители считают, что эксплуатации требуется «вечный» изолятор и дают, иногда пустые, гарантии на 25-30-40 лет. Это неверный ход… Эксплуатации нужны не гарантии, а безаварийная работа линии.

- При выборе поставщика изоляторов и линейной арматуры нужно ориентироваться на стаж работы предприятия и его историю продаж, посмотреть лично само производство и задать любые вопросы его специалистам. Что касается документов, необходимо ориентироваться на: сертификацию, аттестацию, техусловия, протоколы испытаний (типовые, периодические, приемо-сдаточные) независимых лабораторий, либо протоколы испытаний собственной лаборатории, имеющей разрешение на проведение испытаний. Сертификаты должны соответствовать ГОСТ, МЭК, другим стандартам отрасли, Предприятие должно пройти аттестацию у ключевых компаний отрасли (ОАО «ФСК ЕЭС», МРСК, РЖД), в случае с иностранными компаниями – это процедура омологации. Зарубежные стандарты являются более жесткими. Потребителям неплохо бы было изучить референц-листы, учредительную документацию, а также документы о бухгалтерской отчетности, отсутствию или участию в процедурах банкротства, справки о состоянии материальной базы предприятия.


Александр Багуцкий, руководитель отдела комплектации инжиниринговой «Компании Энергон»:
- Многие крупные организации, такие как ФСК, МРСК, Газпром и т.д., вводят дополнительную собственную сертификацию, стремясь обеспечить качество и унификацию, применяемого ими оборудования и, как следствие, обеспечить требуемую надежность эксплуатируемых ими сетей и систем. Безусловно, тот факт, что оборудование того или иного производителя имеет подобную сертификацию, свидетельствует о высоком уровне качества. Но отсутствие сертификации совершенно не говорит об обратном. Это может быть еще пока молодое предприятие или иностранный производитель, нешироко распространенный в Российской Федерации. И получение сертификации для него – это скорее вопрос времени.

Юрий Дементьев, начальник департамента систем передачи и преобразования электроэнергии ОАО «ФСК ЕЭС»:
Для нового строительства обязательно использование новых перспективных видов аттестованных изоляторов. Их применение ведет и к снижению затрат на строительство и эксплуатацию, упрощает процесс монтажа. Например, произвести монтаж одного полимерного изолятора вместо гирлянды стеклянных изоляторов гораздо проще и быстрее. Эксплуатация воздушных линий электропередачи с такими изоляторами показывает их более высокую надежность по сравнению со стеклянными. Также применение изоляторов, совмещающих свою обычную функцию с выполнением функции защитных аппаратов, значительно повышает надежность работы линий. В регионах с высокой грозовой активностью, это сочетание дает особенно большой выигрыш.

Андрей Губанов, Energyland.info

Ссылки по теме:
Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов: Учебное пособие
На Урале изготовлен уникальный в мировой энергетике изолятор