Опорные, подвесные и проходные изоляторы распределительных устройств и воздушных линий, гирлянды подвесных изоляторов.
Опорно-стержневые изоляторы являются как наиболее массовыми, так и наиболее уязвимыми в электрическом и механическом отношениях элементами изоляции распределительных устройств. Они повсеместно используются в шинных опорах, опорных и поворотных колонках разъединителей, шинопроводах, токопроводах и т. п.
Механическая повреждаемость опорно-стержневых изоляторов до настоящего времени остается отраслевой проблемой в электроэнергетике. Как следует из практических наблюдений, примерно 80% всех отказов разъединителей 110—220 кВ произошло из-за повреждения изоляторов. Замечено, что наиболее часто — в 43% случаев механические повреждения опорно-стержневых изоляторов наблюдаются в весенние месяцы года из-за влияния на их механическую прочность суточных колебаний температуры окружающего воздуха с переходом ее через 0°С (см., например, рис. 1 — повреждаемость изоляторов разъединителей в течение года).
Рис. 1. Повреждаемость изоляторов разъединителей 110 кВ в течение года.
Отдельную проблему представляют собой повреждения изоляторов комплектных экранированных токопроводов, которые зачастую приводят к отключениям энергоблоков и мощных сетевых трансформаторов со значительным материальным ущербом от повреждения электрооборудования и недоотпуска электроэнергии. В практике энергосистем имели место случаи, когда из-за повреждений опорно-стержневых изоляторов происходили системные аварии.
Таким образом, диагностирование и своевременная отбраковка поврежденных изоляторов является важной задачей, решение которой значительно повышает надежность распределительных устройств и электрооборудования высокого напряжения.
Характерные дефекты
Наиболее характерными дефектами опорно-стержневых изоляторов являются:
- внутренний электрический пробой тела изоляторов 3—35 кВ (см. рис. 2 и 3а). Чаще всего он возникает из-за нарушения технологии при изготовлении изолятора (некачественное сырье, нарушение режима обжига и т. п.);
- кольцевые (чаще всего в районе узлов армировки) и продольные трещины, порой образующие сеть трещин (см. рис. 3 6-е). Со временем, под воздействием атмосферной влаги, образующегося конденсата (внутри КЭТ) и отрицательных температур, трещины расширяются, в них скапливается влага и грязь, образуя условия для создания проводящих мостиков;
- загрязнение поверхности изоляторов промышленными, солевыми и другими уносами.
Рис. 2. Термограмма нагрева опорного изолятора 10 кВ с внутренним пробоем (слева) и фотография выключателя, на котором установлен изолятор (справа)
Обследование опорно-стержневых изоляторов лучше всего выполнять в межсезонье, во влажную погоду или во время мелкого моросящего дождя, когда трещины увлажнены. В этом случае в месте трещины будут наблюдаться локальные температурные аномалии в виде нагревов.
Рис. 3 (а—е). Характерные дефекты опорных фарфоровых изоляторов
При выполнении обследований следует выполнять нормативные указания.
Критерием наличия дефекта в опорно-стержневом изоляторе является присутствие на его поверхности температурной аномалии в 1°С и более или нагрев (охлаждение) всего изолятора по отношению к соседнему на 1°С и более.
Повышение температуры всего тела изолятора в сравнении с исправными изоляторами обычно наблюдается в одноэлементных изоляторах из-за увеличения тока утечки при их внутреннем пробое (см. рис. 2).
а) отсутствует нагрев многоэлементного изолятора ШД-35 шинной опоры (третий элемент сверху пробит). б) нагрев изолятора РНДЗ-110 (продольная трещина).
в) нагрев изолятора разъединителя 750 кВ (продольная трещина). г) нагрев изолятора поддерживающей колонки РНДЗ-110 из-за заводского дефекта (непропеченный фарфор).
д) нагрев изолятора опорной колонки РНД3-330 (кольцевая трещина). е) нагрев изолятора опорной колонки РНДЗ-750 (кольцевая трещина).
В многоэлементных изоляторах может наблюдаться уменьшение температуры пробитого изолятора (ток утечки практически не изменяется так как он определяется сопротивлением "здоровых" изоляторов, а сопротивление дефектного изолятора снижено) — см. рис. 4а.
Дефектные изоляторы, находящиеся внутри комплектного экранированого токопровода обнаруживаются по локальным нагревам крышек и кожуха комплектного экранированого токопровода в местах крепления изоляторов.
Характерные термограммы дефектов опорно-стержневых изоляторов, встречающиеся в эксплуатации, приведены на рис. 4.
Диагностирование подвесных изоляторов и гирлянд подвесных изоляторов средствами инфракрасной техники представляет собой непростую задачу.
Наиболее характерными дефектами подвесных изоляторов и гирлянд изоляторов являются:
- электрический пробой в шапке изолятора (т. н. "нулевые" изоляторы);
- снижение электрического сопротивления изолятора из-за дефектов в изоляции силового узла (шапки) изолятора;
- загрязнение поверхности изоляторов и гирлянд промышленными, солевыми и другими уносами.