РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ ТЕХНИЧЕСКОГО

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ
ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЛИНЕЙНЫХ ПОДВЕСНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ
ИЗОЛЯТОРОВ
В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Гайворонский А.С., кан. тех. наук,
Филиал ОАО «НТЦ электроэнергетики» - СибНИИЭ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Особенности конструкции и характерные повреждения полимерных изоляторов.
1.1.1. Основными элементами конструкции линейных подвесных полимерных
изоляторов являются: стеклопластиковый стержень, выполняющий функцию грузонесущего
и изолирующего элемента; полимерная оболочка, защищающая стержень от внешних
воздействий и формирующая необходимую длину пути утечки; металлическая арматура –
оконцеватели изолятора и защитные экраны.
В настоящее время на ВЛ высших классов напряжения применяются в основном
изоляторы с полимерной оболочкой на основе силиконового каучука (кремнийорганической
резины) с обозначением ЛК. Существуют два способа нанесения защитной оболочки на
стержень. Старый способ («шашлычная технология») – это поэлементная сборка ребер
оболочки на стержне, ребра соединяются со стержнем и между собой посредством клея –
герметика. Современный способ – цельнолитая оболочка, при которой обеспечивается
химическая сшивка резины со стержнем.
Помимо изоляторов с кремнийорганической оболочкой в эксплуатации могут
встречаться полимерные изоляторы с полиолефиновой защитной оболочкой с
обозначением ЛП, которые активно внедрялись в эксплуатацию до 2000 г. Изоляторы этого
типа имеют низкую надежность со сроком службы до 10 лет и в настоящее время их
применение на ВЛ высших классов напряжения запрещено.
Полимерные изоляторы на напряжение 110 кВ и выше в обязательном порядке
должны оснащаться защитными экранами, которые устанавливаются на оконцевателях и
выполняют функцию отвода дуги и выравнивания распределения поля в стеклопластике.
1.1.2. Можно выделить два вида повреждений полимерных изоляторов в эксплуатации,
отличающихся по причине их возникновения, механизму развития и внешним признакам
повреждения.
Первый вид повреждения – это образование трека на поверхности полимерной
защитной оболочки и, как следствие, эрозия оболочки с образованием сквозных трещин.
Данное повреждение может возникать при эксплуатации изоляторов в районах с сильными
загрязнениями, вследствие воздействия поверхностных разрядов и частичных дужек в
условиях увлажнения изоляторов. В районах с умеренным загрязнением (II-III степень
загрязнения) за период эксплуатации более 20 лет подобные повреждения изоляторов с
кремнийорганической защитной оболочкой не наблюдались.
Второй вид повреждения связан с проникновением влаги в изолятор (в стержень и на
границу раздела «стержень-оболочка»). Первопричиной данного повреждения чаще всего
является дефект конструкции изолятора, а именно: недостаточная герметичность защитной
оболочки в месте ее сопряжения с оконцевателем и плохая адгезия оболочки к
стеклопластиковому стержню. Кроме того, нарушение герметичности может быть вызвано
повреждением (разрывами) оболочки при транспортировании изоляторов или монтаже.
Механизм развития повреждения заключается в следующем. Вода под действием
капиллярных сил поднимается вверх по стержню и по границе раздела «стержень-оболочка».
Это приводит к перераспределению электрического поля в изоляторе. Электрическое поле
вытесняется из зоны проникновения воды, а на границе этой зоны возникает область с
повышенной напряженностью поля. Под действием сильной напряженности поля возникают
частичные разряды в стеклопластиковом стержне и на границе раздела с оболочкой, которые
приводят к разрушению стекловолокон «хрупкому излому» изолятора, либо к образованию
дендритов на границе раздела и внутренней эрозии защитной оболочки вплоть до
образования сквозных отверстий.
По опыту эксплуатации данный вид повреждения полимерных изоляторов
является наиболее распространенным.
К дефектам полимерных изоляторов следует также отнести интенсивные коронные
разряды на оконцевателях изоляторов. Эти дефекты не классифицируется как повреждения
изоляторов. Однако коронные разряды являются источниками радиопомех и могут
способствовать развитию повреждений. Возникновение коронных разрядов, как правило,
связано с отсутствием защитных экранов или же неправильным их выбором или установкой.
1.2. Задачами контроля полимерных изоляторов являются:
своевременное обнаружение дефектных изоляторов на линии;
оценка технического состояния изоляторов (степени повреждения);
выдача рекомендаций по дальнейшей эксплуатации изоляторов.
2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
2.1. Отмеченные выше повреждения полимерных изоляторов проявляются
повышенным нагревом их изоляционной части, а также возникновением коронных разрядов
на поверхности изоляторов.
Повышенный нагрев изоляционной части наблюдается уже на начальной стадии
развития повреждения – зона повышенного нагрева располагается у оконцевателя, ближнего
к проводу, превышение температуры составляет (0,5-1) 0С. При сильной степени
повреждения зона нагрева распространяется на 1/3 - 1/2 высоты изолятора и превышение
температуры может достигать 20 0С.
Коронные разряды на поверхности изолятора могут наблюдаться только при сильной
степени повреждения (в предаварийном состоянии). При этом условия их возникновения
нестабильны и зависят от увлажнения изолятора.
2.2. Для контроля полимерных изоляторов рекомендуется применять методы
тепловизионного и оптического контроля.
Основной метод - тепловизионный контроль позволяет выявлять дефектные
изоляторы на начальной стадии развития повреждения по признаку повышенного нагрева
изоляционной части.
Дополнительный метод – оптический контроль рекомендуется применять в
сочетании с тепловизионным контролем. Это позволяет получить дополнительную
информацию об источниках коронных разрядов на изоляторах, арматуре подвески и
повысить эффективность контроля в целом.
2.3. Условия при проведении контроля.
3.3.1. Для повышения эффективности контроля, работы по обследованию изоляторов
рекомендуется проводить в темное время суток.
3.3.2. Атмосферные условия.
Рекомендуется проводить обследование изоляторов в сухую погоду без осадков при
температуре воздуха не ниже плюс 5 0С. Относительная влажность воздуха при этом не
регламентируется.
Не рекомендуется проводить обследование изоляторов, если их поверхность увлажнена
(в условиях выпадения росы или сразу после дождя). Это может приводить к неверной
интерпретации результатов наблюдений и ошибкам контроля.
2.4. Контролируемые параметры.
При проведении контроля осмотру подвергаются изоляторы, а также арматура и
участки проводов вблизи узла подвески на всех опорах ВЛ, где установлены изоляторы.
Контролируется температура изоляционной части изолятора. При повреждении
изолятора наиболее вероятно повышение температуры в нижней части изолятора вблизи
оконцевателя. При сильной степени повреждения область повышенного нагрева может
располагаться на удалении от оконцевателя. При этом вблизи оконцевателя нагрев
отсутствует.
Контролируются коронные разряды на поверхности изоляционной части изолятора, а
также на оконцевателях, экранных дисках, защитных экранных, арматуре подвески и
проводах.
2.5. Средства контроля
Для проведения тепловизионного контроля рекомендуется применять тепловизоры с
техническими характеристиками не хуже, указанных ниже:
Спектральный диапазон
Угол поля зрения объектива, не более
Мгновенное поле зрения, не более
Порог температурной
чувствительности, не более
8-14 мкм
12°
2 мрад
0,1 °С при 25 °С
Рекомендуемые марки тепловизоров с такими параметрами: FLIR ThermaCAM™ P65 (P60),
NEC ТН9100 WV (MV), JENOPTIK VarioCAM™.
Рекомендуется проводить наблюдение при тепловизионном контроле с расстояния не
более 50 метров. При контроле следует помнить, что для 12° градусного объектива
соотношение расстояния до объекта к размеру объекта составляет 1000/1.
Для проведения оптического контроля рекомендуется применять электроннооптический дефектоскоп типа «Филин-6» цифровой фотоприставкой.
3. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯТОРОВ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОНТРОЛЯ
3.1. В табл. 3.1 приводятся некоторые характерные признаки дефектных изоляторов,
которые могут обнаруживаться в результате тепловизионного и оптического контроля, и
соответствующие экспертные оценки технического состояния (степени повреждения)
изоляторов при данных признаках. Примеры термограмм и эопограмм изоляторов при
разной степени их повреждения показаны на рис. 3.1-3.5.
Экспертные оценки степени повреждения изоляторов основываются на обобщении
опыта эксплуатации и результатах лабораторных исследований поврежденных полимерных
изоляторов, проводившихся в СибНИИЭ.
Начальная стадия повреждения – проникновение воды в изолятор, незначительные
повреждения стержня вблизи оконцевателя без образования дендритов по границе раздела,
незначительная начальная эрозия защитной оболочки; сохранение исходных показателей по
электрической и механической прочности; прогнозируемый ресурс работы до разрушения –
не менее 1 года.
Средняя степень повреждения - проникновение воды в изолятор, образование
дендритов на границе раздела вблизи оконцевателя на длину до 5-10 см, значительная эрозия
защитной оболочки без образования сквозных отверстий; остаточный ресурс по
электрической и механической прочности - не менее 80%; прогнозируемый ресурс работы до
разрушения – не менее 1/2 года.
Предаварийное состояние – проникновение воды в изолятор, образование дендритов
на границе раздела на длину более 50 см, значительная эрозия защитной оболочки с
образованием сквозных отверстий; остаточный ресурс по электрической и механической
прочности - менее 80%; прогнозируемый ресурс работы до разрушения – не более 1/2 года.
Таблица 3.1.
Признаки дефектных изоляторов по результатам:
тепловизионного
контроля
повышенный нагрев
отсутствует;
превышение температуры –
не более 0,3 0С
См. рис. 3.1.
область повышенного
нагрева вблизи нижнего
оконцевателя;
размер области –10-15 см;
превышение температуры –
0, 5-1 0С
См. рис. 3.2
область повышенного
нагрева вблизи нижнего
оконцевателя;
размер области –10-30 см;
превышение температуры –
до 5 0С
См. рис. 3.3
область повышенного
нагрева вблизи нижнего
оконцевателя;
размер области – более
30 см;
превышение температуры –
более 5 0С
См. рис. 3.4
вблизи оконцевателя нагрев
отсутствует;
область повышенного
нагрева имеет локальный
характер, отстоит от нижнего
оконцевателя на ¼-½
изоляционной высоты;
размер области –10-15 см;
превышение температуры –
более 5 0С
См. рис. 3.5
оптического
контроля
Оценка
технического
состояния
изолятора
(степень
повреждения)
Нормальное
состояние.
Недостаток
конструкции
изолятора (плохая
конструкция
экранных дисков,
отсутствие экранов)
коронные разряды на изоляционной Начальная стадия
повреждения
части отсутствуют;
наблюдаются коронные разряды на
оконцевателях или экранных дисках
(для изоляторов на напряжение
110,220 кВ без защитных экранов)
коронные разряды на изоляционной
части отсутствуют;
наблюдаются коронные разряды на
оконцевателях или экранных дисках
(для изоляторов на напряжение
110,220 кВ без защитных экранов)
коронные разряды на изоляционной Средняя степень
повреждения
части отсутствуют;
наблюдаются коронные разряды на
оконцевателях или экранных дисках
(для изоляторов на напряжение
110,220 кВ без защитных экранов)
могут наблюдаться коронные разряды
на изоляционной части;
наблюдаются коронные разряды на
оконцевателях или экранных дисках
(для изоляторов на напряжение 110,220
кВ без защитных экранов)
Сильная степень
повреждения,
предаварийное
состояние
могут наблюдаться коронные разряды
на изоляционной части;
коронные разряды на оконцевателях
или экранных дисках при этом
отсутствуют (для изоляторов на
напряжение 110,220 кВ без защитных
экранов)
Сильная степень
повреждения,
предаварийное
состояние
4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ
4.1. Результаты контроля оформляются протоколом по установленной форме с
указанием даты проведения обследования и организации, проводившей обследование.
Протокол должен содержать:
сведения об объекте контроля и цель проведения контроля;
методы контроля и измерений;
оборудование и приборы для контроля;
условия при проведении контроля;
результаты контроля;
выводы и рекомендации.
4.2. Сведения об объекте контроля должны включать: паспортные данные ВЛ, тип
полимерных изоляторов (изготовителя) и дату их установки на линии, сведения об имевших
место повреждениях (отказах) изоляторов.
4.3. Результаты контроля должны быть представлены в виде дефектной ведомости
изоляторов на ВЛ с указанием: номера опоры, расположения дефектного изолятора на опоре,
признаков повреждения (место повышенного нагрева, превышение температуры, наличие и
место возникновения коронных разрядов).
FLIR Systems
16.8 °C
16
Ar1:max 14.2
15
2:max 14.3
14
3:max 14.5
13
12.5
Незначительный нагрев на 0,2 градуса обусловлен
коронными разрядами на экранном диске.
Коронные разряды на экранном диске и
арматуре подвески
Рис.3.1. Изолятор в нормальном состоянии.
FLIR Systems
15.7 °C
Ar1:max 14.7
15
2:max 14.7
14
3:max 15.7
13.0
Превышение температуры 1 градус в нижней части
изолятора.
Коронные разряды на экранном диске и
арматуре подвески
Рис.3.2. Изолятор с начальной стадией повреждения.
FLIR Systems
16.9 °C
16
Ar1:max 15.1
15
2:max 18.1
14
3:max 20.3
13
12.6
Превышение температуры нижней части изолятора
вблизи оконцевателя на 3…5 градусов.
Коронные разряды на экранном диске и
арматуре подвески
Рис.3.3. Изолятор со средней степенью повреждения.
FLIR Systems
15.7 °C
Ar1:max 14.7
15
2:max 16.7
14
3:max 20.7
13.0
Превышение температуры нижней части изолятора
вблизи оконцевателя на 2…6 градусов.
Коронные разряды на экранном диске и
арматуре подвески.
Коронные разряды на поверхности
изолятора.
Рис.3.4. Изолятор в предаварийном состоянии.
FLIR Systems
14.1 °C
14
13
Ar1:max 11.3
12
2:max 20.3
11
10
3:max 11.0
9.6
Зона повышенного нагрева
на 1/3 изоляционной высоты от оконцевателя.
Превышение температуры на 8,7 градуса.
Вблизи оконцевателя нагрев отсутствует
Рис.3.5. Изолятор в предаварийном состоянии.