Необходимо остановиться еще на одном мероприятии, применяемом для повышения мокроразрядного напряжения загрязненных изоляторов, — на применении полупроводящей глазури, разработанной Р. Т. Левшуновым.
Полупроводящая глазурь получается путем добавления к обычной белой глазури некоторых полупроводящих окислов. Нанесенная на поверхность фарфора тонким слоем (0,3—0,4 мм), полупроводящая глазурь резко снижает сопротивление изолятора, доводя его до 107—108 ом, вместо 1012—1013 ом у изоляторов с обычной глазурью. Особенностью полупроводящей глазури является отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Зависимость удельного сопротивления глазури от температуры может быть выражена равенством:
где Т — абсолютная температура.
Из этого равенства следует, что сопротивление глазури падает приблизительно на 2,8% при повышении температуры на 1°. При повышении температуры на 30° сопротивление глазури падает вдвое.
Смысл применения полупроводящей глазури заключается главным образом в том, что проходящий по ней ток вызывает нагревание поверхности изолятора. Это препятствует конденсации на ней влаги при высокой влажности воздуха и испаряет влагу при тумане и слабом дожде. В результате разрядное напряжение изоляторов с полупроводящей глазурью, даже при значительных загрязнениях, остается достаточно высоким и может превосходить мокроразрядное напряжение чистых изоляторов. При этом разрядное напряжение изоляторов с полупроводящей глазурью зависит от их сопротивления, как видно из рис. 6-6. Разрядное напряжение при тумане такого изолятора, имеющего сопротивление меньше 100 Мом, оказывается выше мокроразрядного напряжения чистого изолятора.
Рис. 6-6. Зависимость разрядного напряжения изолятора с полупроводящей глазурью от его сопротивления. 1 —изолятор ПЦ-4,5 при тумане; загрязнение смесью песка и глины; 2 — мокроразрядное напряжение чистого изолятора.
Поскольку такое поведение изоляторов с полупроводящей глазурью зависит от их нагревания, представляет интерес процесс их нагрева во времени. Этот процесс представлен на рис. 6-7. Как видно, температура устанавливается довольно медленно. Поэтому, если изолятор находится без напряжения, а потом включается под напряжение, то в первые моменты его нагревание еще слабо, а его разрядное напряжение будет невысоко (мало отличается от разрядного напряжения обычных изоляторов).
Наиболее обширные исследования загрязненных изоляторов с полупроводящей глазурью были произведены в НИИ постоянного тока над подвесным и изоляторами. Они выявили следующую картину. Увлажнение распространяется по загрязненной поверхности изолятора от шапки к стержню. По мере увеличения увлажнения увеличивается проводимость слоя загрязнения и текущий по поверхности изолятора ток. Постепенно выделяемая током энергия начинает подсушивать область наибольшей концентрации тока около шапки (или у стержня). На подсушенное кольцо ложится до 95% приложенного к изолятору напряжения и нз нем вы деляется мощность порядка 1,5—3 вт/см2. В то же время на остальной поверхности изолятора выделяется мощность в пределах 0,005—0,1 вт/см2. Вследствие такого концентрированного выделения мощности на небольшой поверхности происходит сильное местное нагревание фарфора, которое в некоторых случаях приводит к его раскалыванию. Такие случаи наблюдаются и в эксплуатации в сетях 110 кВ. В сетях 35 кВ случаев раскалывания изоляторов не было отмечено, что связано с меньшим напряжением, приходящимся на каждый изолятор в гирлянде, и с меньшим выделением энергии в поверхностном слое.
К сожалению, сколько-нибудь подробного исследования аппаратных изоляторов с полупроводящей глазурью до сего времени, насколько нам известно, не было произведено. Однако известно, что вводы типа ПНБ и некоторые типы опорных изоляторов с полупроводящей глазурью работают успешно.
Следует думать, что применение полупроводящей глазури для аппаратных изоляторов является мероприятием перспективным, но необходимо работать как над составом глазури и технологией ее нанесения, так и над специальной конструкцией изоляторов с полупроводящей глазурью.
Рис. 6-7. Превышение температуры изоляторов с полупроводящей глазурью в зависимости от времени действия напряжения.
1 — сопротивление изолятора 25 Мом, напряжение 11 кВ;
2 — 40 Мом, 11 кВ; 3 — 90 — 110 Мом, 11 кВ; 4 — 25 Мом, 14 кВ (данные НИИПТ).
Заметим еще, что нанесение слоя полупроводящей глазури около электродов изолятора повышает его коронное напряжение.
6. Работа загрязненных изоляторов при постоянном напряжении
Необходимо рассмотреть еще вопрос о работе загрязненных изоляторов при постоянном напряжении.
Произведенные в НИИПТ исследования [Л. 6-3] показали, что в лабораторных условиях загрязнение изоляторов при постоянном напряжении в 2—3. раза выше, чем при переменном. Однако, как показано выше, в эксплуатации решающую роль играет ветер, а не электрические воздействия. Поэтому не приходится ожидать сколько-нибудь значительной разницы в загрязнении изоляторов при эксплуатации при постоянном и переменном напряжении. Исследование мокроразрядного напряжения изоляторов при переменном и выпрямленном (с пульсацией 30—50%) напряжении показало, что в обоих случаях амплитуда мокроразрядного напряжения загрязненных изоляторов практически одинакова. В то же время при чистых изоляторах мокроразрядное напряжение при выпрямленном напряжении на 25% ниже, чем при переменном.
Таким образом, не приходится ожидать существенной разницы в поведении загрязненных изоляторов при постоянном и переменном напряжении.
Опытная эксплуатация подвесных изоляторов с полупроводящей глазурью при постоянном напряжении обнаружила сильную коррозию их поверхности. Однако на опорных изоляторах типа ШТ-35 такая коррозия не была установлена. По-видимому, вопрос о коррозии изоляторов с полупроводящей глазурью требует дальнейшего исследования.
В настоящее время господствует мнение, что при постоянном напряжении применение полупроводящей глазури нецелесообразно.
