Проверка размеров и внешнего вида
Форма и размеры изоляторов проверяются шаблонами, калибрами, масштабными линейками и другим мерительным инструментом.
Внешний вид, наличие поверхностных дефектов, инородных включений проверяется осмотром.
Прозрачность стекла проверяется осмотром невооруженным глазом, а качество термообработки отожженных изоляторов — полярископом.
Механические испытания
Для производства механических испытании подвесных изоляторов применяется горизонтальная разрывная машина, схематически изображенная на рис, 6-1, на которой возможно одновременно испытывать несколько десятков изоляторов.
Подвесные изоляторы обычно собираются в гирлянды, которые укрепляются в каретке 6 и держателе 7.
Рис. 6-1. Горизонтальная разрывная машина.
1 — гидравлический цилиндр; 2 — каретка; 3 — червячный редуктор; 4 — подшипник; 5 — гиговый винт, 6 — стержень каретки; 7 — держатель; 8 — поршень; 9 — манометр; 10— горловина.
Растягивающее усилие передается к гирлянде посредством мотора с червячным редуктором 3 через тяговый винт 5.
Нагрузка прикладывается при плавном подъеме до испытательной, после чего эта нагрузка выдерживается 1 мин.
Изоляторы отбраковываются или по полному видимому разрушению, или при заметных смещениях деталей.
Испытание подвесных изоляторов на указанной машине недостаточно производительно, так как установка и разборка гирлянды представляют собой трудоемкие операции. ЮУАИЗ разработано поворотное устройство, связанное с механизмом разрывной машины, благодаря которому значительно повысилась производительность труда на этой операции.
Испытание одиночных подвесных и стержневых фиксаторных изоляторов на разрыв может производиться на обычной вертикальной испытательной машине.
Испытания потоком искр
После механических испытаний выдержавшие эти испытания подвесные изоляторы поступают на электрические испытания. При этом к каждому изолятору прикладывается напряжение, при котором поверхность изолятора перекрывается потоком искр.
Рис. 6-2. Общий вид конвейера массовых электрических испытаний подвесных изоляторов.
1 — цепь галля; 2 — стальные планки; 3 — гнезда; 4 — изоляторы.
Испытания потоком искр, не переходящих в дугу, производятся при приложении к изоляторам в течение 4 мин напряжения частотой 50 гц.
Напряжение подводится к стержню и шапке подвесного изолятора.
Электрические испытания подвесных и штыревых изоляторов в основном производятся на конвейерных установках. Испытательная конвейерная установка (рис. 6-2) для подвесных изоляторов представляет собой непрерывную ленту из двух параллельно расположенных многозвенных цепей, между которыми расположены металлические планки, на которых установлены металлические подставки гнезда.
Эти подставки и все металлические части конвейера соединяются с заземленным выводом испытательного трансформатора. Высокий потенциал подводится от второго вывода трансформатора к электроду — круглому стержню, подвешенному над изоляторами.
От этого электрода к каждому изолятору подводится гибкий металлический проводник. Последний присоединяется к изолятору через воздушный искровой промежуток Ζ длиной 10—12 мм. Электрическая схема установки для электрических испытаний изображена на рис. 6-3.
Рис. 63. Электрическая схема испытаний подвесных изоляторов потоком искр.
1 — натяжные тросы; 2 — электрод; 3 — конвейер.
Для электрических испытании изоляторов конвейер передвигается в закрытое, изолированное помещение, где к изоляторам подается высокое напряжение до появления потока искр по поверхности изоляторов.
Применение конвейера для электрических испытаний изоляторов значительно увеличивает производительность труда на этих испытаниях. Однако операции по перестановке подвесных изоляторов с машины для механических испытаний на конвейер и по удалению пробитых изоляторов из испытательной камеры являются достаточно трудоемкими.
Рис. 6-4. Установка для непрерывных массовых механических и электрических испытаний подвесных изоляторов.
1 — цепной конвейер; 2 — подвески с изоляторами; 3 — устройство для механических испытаний; 4 — пневматический сталкиватель поврежденных изоляторов; 5 — камера для электрических испытаний;
6 — токоведущая шина; l — воздушный искровой промежуток; 7 — сталкиватель пробитых изоляторов; 8 — емкость для приема годных изоляторов.
В целях автоматизации этих операций разработана автоматическая установка для массовых электрических и механических испытаний подвесных изоляторов до 6 000 кгс механической нагрузки. Схема установки для непрерывных массовых испытаний подвесных изоляторов представлена на рис. 6-4. Она представляет собой бесконечный цепной конвейер, несущий подвесные изоляторы к роторному устройству для механических испытаний на разрыв, а затем изоляторы передаются в камеру для электрических испытаний. Изоляторы, не выдержавшие испытания, удаляются автоматически, также автоматически происходит и сталкивание в специальную емкость годных изоляторов.
Для испытания штыревых (неармированных) стеклянных изоляторов воздействием непрерывного потока искр изоляторы устанавливаются свободно на стальной штырь, укрепленный на испытательном стенде или на конвейере.
Рис. 6-5. Конвейер для электрических испытаний штыревых изоляторов на напряжение 6—10 ка.
1 — конвейерная лента; 2 — штыри с изоляторами; 3 —электрод; 4 — воздушный промежуток.
Опорно-штыревые армированные изоляторы устанавливаются штырем на испытательный стенд или конвейер, напряжение подается через воздушный (искровой) промежуток к шейке изолятора (рис. 6-5). Испытательная установка должна обеспечивать искровую, а не дуговую форму разряда.
Испытания на термостойкость
Испытание на термостойкость, являющейся одной из важных характеристик стеклянных изоляторов, производится в разных странах по различной методике.
По методике, принятой в Англии, подвесной изолятор испытывается на термостойкость при перепаде 70 оС согласно рекомендации МЭК 87.
В Советском Союзе изоляторы подвергаются пятикратному нагреванию и охлаждению при перепаде температуры в 70°C. Длительность выдержки при нагреве и охлаждении т=15—0,7 Р, мин (Р—масса изолятора, кг).
Испытания на термомеханическую прочность
Изоляторы помещаются в специальной камере (рис, 6-6), в которой может создаваться температура —60 °C (например, при помощи сухого льда или жидкого азота), а затем температура +50°C (например, электрическим подогревателем). Изменение температуры должно быть плавное.
Гирлянда подвесных изоляторов и стержневые изоляторы находятся в камере в натянутом состоянии, а камера устанавливается на разрывной машине таким образом, чтобы изоляторы были во все время испытаний под растягивающей нагрузкой, равной 50% электромеханической нагрузки. Штыревые и опорно-штыревые изоляторы крепятся к машине штырями, а нагрузка прикладывается к головке изолятора.
Всего проводится три цикла испытаний. После каждого цикла к изоляторам прилагается переменное напряжение 60—70 кВ.
После трех циклов испытаний определяются величина электромеханической разрушающей нагрузки подвесных и стержневых изоляторов и минимальная разрушающая нагрузка штыревых и опорно-штыревых изоляторов.
Испытания подвесных изоляторов на одно- и 24-часовые механические нагрузки
Для проведения испытаний на одночасовую и 24-часовую механическую нагрузку подвесные изоляторы собираются в гирлянды. Испытательная машина (рис. 6-7) для механических испытании представляет собой обычную машину горизонтального типа для испытания на разрыв длинных стержней. Целью одночасовых механических испытаний является проверка механической прочности при кратковременной нагрузке.
Рис. 6-7. Машина для электромеханических испытаний подвесных изоляторов.
1 — рама; 2 — цилиндр; 3 — шток; 4 — ползун; 5 — держатель; 6 — хобот; 7 — электрод; 8 — искровой промежуток; 9 — шина; 10 — плита; 11 — стол.
Целью же испытаний подвесных изоляторов 24-часовой механической нагрузкой является проверка механической прочности изоляторов при длительной механической нагрузке величиной, составляющей 80% одночасовой электромеханической и 60% электромеханической разрушающей нагрузки.
Определение разрушающей нагрузки стеклянных изоляторов
Штыревые, опорно-штыревые, стеклянные и стержневые опорные стеклофарфоровые изоляторы испытываются на изгиб. Для этого штыревой изолятор крепят на стальном штыре, размеры которого зависят от типа изолятора и указываются в стандартах и технических условиях (рис. 6-8). Опорные изоляторы крепятся фланцами к плите машины. Нагрузка прикладывается к головке изолятора или к верхнему фланцу опорного изолятора перпендикулярно к его оси и плавно повышается до разрушения изолятора. Диаметр троса, применяемого для приложения нагрузки к штыревому изолятору, должен соответствовать наибольшему диаметру провода, для которого предназначен изолятор.
Рис. 6-8. Крепление штыревых стеклянных изоляторов типа ШСС-10 при механических испытаниях.
1 — оправка; 2 — изолятор; Р — прилагаемая нагрузка.
Для определения величины минимальной разрушающей нагрузки подвесные изоляторы устанавливаются так же, как и при механических одночасовых испытаниях (в горизонтальном положении), но нагрузка доводится до разрушения.
Подъем нагрузки производится плавно до нормируемой величины для изолятора данного класса. После этого нагрузку выдерживают 1 мин, а затем повышают до полного разрушения остатка стекла в шапке изолятора.
Определение пробивного напряжения изоляторов
Для определения пробивного напряжения армированные изоляторы погружаются в фарфоровый сосуд с трансформаторным маслом, имеющим электрическую прочность не ниже 20 кВ/2,54 мм в стандартном разряднике (рис. 6-9).
При испытании изоляторов на пробой подвесные изоляторы погружают в сосуд стержнем вниз, а штыревые — головкой вверх, и надетыми на металлические штыри. Последние служат одним из электродов штыревого изолятора. Другим электродом служит голый провод, закрепленный на головке штыревого изолятора.
Определение выдерживаемого напряжения в сухом состоянии
Определение величины выдерживаемого напряжения подвесных изоляторов в сухом состоянии производится на гирляндах этих изоляторов.
Перед испытанием изоляторы должны быть насухо вытерты, поверхность их очищена от грязи, пыли и т. п.
Гирлянда подвешивается вертикально, при этом расстояние от стен должно быть не меньше 2 м, провод, к которому подводится напряжение, укрепляется посредством соответствующей арматуры к нижнему изолятору и должен отстоять от пола потолка и от заземленных предметов на расстоянии, не меньше двойной длины гирлянды, но не менее 3 м.
Кривая подаваемого для испытания напряжения должна иметь синусоидальную форму, допускается искажение не более 5%. Измерение подаваемого напряжения производится по вольтметру цепи низкого напряжения трансформатора.
Получаемые результаты испытаний должны быть приведены к нормальным атмосферным условиям (барометрическое давление 760 мм рт. ст., температура воздуха + 20°С, абсолютная влажность воздуха 11 г/м3).
Формула для приведения к нормальным атмосферным условиям
(6-1)
где Uc.н.исп. —сухоразрядное напряжение, измеренное во время испытаний, кВ; k — поправочный коэффициент на влажность воздуха согласно ГОСТ 6490-67; δ — относительная плотность воздуха во время испытаний и вычисленная по формуле
(6-2) р — атмосферное давление, мм рт. ст.; t — температура окружающего воздуха, °C.
Определение выдерживаемого напряжения под дождем
Для определения величины выдерживаемого напряжения подвесных изоляторов под дождем гирлянда должна устанавливаться в таких же условиях, как и для испытаний в сухом состоянии.
Дождь капельной структуры направляется на гирлянду под углом 45° из специальной дождевальной установки.
Сила дождя — 3 мм в 1 мин, измеряется с помощью специального сосуда. Высота установки определяется длиной гирлянды.
Формула для измерения силы дождя
(6-3)
где F — сила дождя, мм]мин·, V — объем воды в сосуде за время τ мин, см2, S — площадь отверстия сосуда, см2.
Вода для испытаний применяется с удельным объемным сопротивлением 9 500—10 500 Ом·см при ±20°C.
При изменении температуры вносится поправка по кривой согласно ГОСТ 1516-68.
До начала испытаний гирлянда должна смачиваться дождем в течение 5 мин и находиться под напряжением, равным половине мокроразрядного напряжения.
Для приведения к нормальным атмосферным условиям пользуются формулой
(6-4)
где Uc.н.исп — мокроразрядное напряжение (кВ), измеренное при испытании (при давлении рв, мм рт. ст.).
Для определения среднего значения выдерживаемых разрядных напряжений производят шесть испытаний.
Сопротивление всей цепи при испытаниях под дождем должно быть не более 2 Ом на 1 в предполагаемого мокроразрядного напряжения.
Испытания подвесных стеклянных изоляторов 20 разрядами при 50 гц и импульсами
Для проведения электрических испытаний 20 разрядами при промышленной частоте и импульсами подвесные изоляторы собираются в гирлянду такой длины, которая может применяться в эксплуатации для данного класса изоляторов. Для этих испытаний изоляторы подготавливаются так же, как и для определения сухоразрядного и мокроразрядного напряжения. Условия испытаний также соответствуют указанным выше при определении выдерживаемого напряжения в сухом состоянии и под дождем. Согласно ГОСТ 14197-69 изоляторы должны выдержать без пробоя по 20 разрядов промышленной частоты в сухом состоянии и под дождем, а также воздействие импульсных разрядов при предразрядном времени не более 2 мксек. Указанные испытания являются специфичными для стеклянных подвесных изоляторов, введены впервые в стандарт па стеклянные подвесные изоляторы в СССР и имеют целью выявление стойкости стеклянного диэлектрика к многократному воздействию напряжения, превышающего максимальное рабочее напряжение.
Импульсные 50%-ные разрядные испытания
Импульсные испытания стеклянных изоляторов производятся при стандартной волне обеих полярностей.
Измеренные при испытаниях напряжения приводятся к нормальным атмосферным условиям.
Перекрытие изоляторов определяется визуально при воздействии напряжения при полной волне или, когда отсутствует перекрытие — на срезающем промежутке, при срезанной волне.
Измерение амплитуды импульсов производится 50%- ным методом, при котором учитывается перекрытие изоляторов при половине всего количества приложенных импульсов.
Определение 50%-ного влагоразрядного напряжения загрязненных стеклянных подвесных изоляторов проводится при типовых испытаниях и является обязательным (ГОСТ 14197-69) для всех типов изоляторов. Более сложные лабораторные исследования проводятся над изоляторами специальных конструкции для районов с особо интенсивными загрязнениями. В этих случаях определяются характеристики загрязнений, проводятся полевые и лабораторные исследования загрязненных изоляторов. В Советском Союзе применяется для загрязнения изоляторов портландцемент, который напыляется на изолятор с учетом рассеянного материала и общей площади изолятора в целях определения удельной степени загрязнении (мг/см2). При загрязнении кремнеземом и подобными ему веществами возможно обрызгивать изоляторы раствором этих веществ в воде с добавкой поваренной соли и декстринового клея.
Увлажнение загрязненных изоляторов производятся паром или водой до насыщения загрязняющего слоя. Применяется метод увлажнения туманом, насыщенным солью (Англия).
Согласно ГОСТ 10390-71 «Методы сравнительных испытаний на электрическую прочность внешней изоляции в условиях загрязнения» установлены три метода испытаний электрической прочности изоляции: а) при плавном подъеме напряжения и предварительном увлажнении поверхности изолятора; б) при приложении напряжения толчками; в) при длительном приложении напряжения к изолятору, находящемуся во влажной атмосфере.
Третий метод рекомендуется применять при испытании изоляторов класса не выше 110 кВ.
По первому методу на загрязненный и увлажненный изолятор подается напряжение при плавном подъеме и производятся измерения разрядного напряжения до высыхания увлажненного слоя, после чего вновь производится увлажнение п повторяется подача напряжения. Измерения напряжения производятся в течение 5 циклов. За величину разрядного напряжения изолятора принимается среднее значение из пяти серий измерений.
Скорость подъема напряжения около 2% ожидаемой величины разрядного напряжения в 1 сек. По третьему методу загрязненный изолятор помещается в камеру, в которой поддерживается влажность около 100%. При приложении напряжения к испытуемым изоляторам определяются 50%-ное разрядное напряжение или выдерживаемое напряжение. Число изоляторов должно быть не менее шести. За величину выдерживаемого напряжения принимают наибольшую величину напряжения, при котором ни на одном изоляторе не произошло перекрытия.
Недостатком этого метода следует считать значительную длительность испытаний и отсутствие регламентированной интенсивности увлажнения.
В Ленинградском политехническом институте им. Калинина разработана ускоренная методика испытаний загрязненных изоляторов (второй метод), состоящая в следующем: подготовка изоляторов производится согласно методике ГОСТ 10390-71, но напряжение подается на изоляторы толчками.
После высыхания поверхности или перекрытия изолятора опыт повторяется до 6—8 раз.
Определение напряжения по уровню радиопомех
Напряжение по уровню радиопомех от короны определяется на подвесном стеклянном изоляторе согласно методике ГОСТ 14197-69.
Рис. 6-10. Принципиальная электрическая схема испытаний подвесных стеклянных изоляторов на радиопомехи.
1 — дроссель индуктивностью 10 мгн; 2 — испытываемый изолятор; 3 — испытательная арматура; 4 — разрядник; 5 — индуктивное сопротивление; 6 — сопротивление нагрузки; 7 — измерительный прибор ИП-12-2М; 8 — радиочастотный кабель РК-50-3-11; 9 — конденсатор связи емкостью не менее 4 000 пф.
На рис. 6-10 представлена принципиальная электрическая схема испытаний подвесных изоляторов на радиопомехи.
Высокий потенциал подается через дроссель к шапке подвесного изолятора, собранного с заземленной шапкой такого же изолятора. К изолятору параллельно подключается конденсатор связи емкостью не менее 4 000 пф. Высокочастотные токи радиопомех в цепи измеряются прибором ИП-12-2М. Радиочастотный кабель РК-50-3-11, замкнутый на сопротивление нагрузки 150 Ом, служит для подсоединения измерительного прибора. Параллельно сопротивлению подключаются индуктивность в 1 мгн и разрядник. После выдержки изолятора под нормированным напряжением в течение 30 мин изолятор подвергается радиочастотным измерениям напряжения по уровню радиопомех. Оно состоит в плавном изменении напряжения до величины, соответствующей току помех 15+5 мка, измеренному со стороны нижней обкладки конденсатора связи при частоте 1 мгц.
Изолятор считается выдержавшим испытание, если полученное напряжение будет ниже норм, указанных ранее (гл. 2, § 2-4).
* Способ изготовления опорных стеклянных изоляторов. А. С. № 111948 (СССР) от 1958 г. С. И. Андреев, Л. И. Бунеева, В. К. Кожухов, И. С. Кузнецов, И. Д. Тыкачинский и А. И. Цимберов. Бюлл. изобрет. и товарных знаков, 1958, № 3.
