Содержание материала

Были проведены следующие испытания КИ: 1) ускоренное старение в искусственных условиях при той же комбинации старящих факторов, которая имеет место в процессе эксплуатации - электрической нагрузке и воздействии внешних факторов; 2) определение выдерживаемого электрического напряжения в условиях морского тумана; 3) определение механических характеристик.

Ускоренное старение.

Эти испытания основаны на методике CIGRE, воспроизводящей все внешние воздействия (загрязнения, дождь, солнечное излучение, условия высокой влажности и сухого воздуха).

По этой методике проводили испытания в лаборатории Ellctriciti de France в камере, где одновременно можно проводить испытания шести изоляторов. Постоянно приложенное напряжение составляло 24/√3 кВ, суммарная длительность каждого испытания 5000 ч. Регистрировался ток утечки. Этот метод испытаний обеспечивает исследование характеристик оболочки, границ раздела, проверку качества как материалов, так и процесса производства. До этого проводили испытания (комбинированное воздействие облучения УФ-светом, морского тумана и электрического напряжения) образцов материалов для оболочки КИ, дающие возможность сделать предварительный отбор.
Сравнение лабораторных данных и результатов, полученных в естественных условиях на станции в St. Remy, показало, что формы деструкции КИ одного типа на одни и те же напряжения являются почти идентичными. Исходя из времени, которое требуется, чтобы вызвать повреждения КИ одинаковой степени, сделан вывод, что коэффициент ускорения при старении в лабораторных условиях равен 15.
При лабораторных испытаниях воспроизведение солнечной радиации признано обязательным, поскольку она инициирует начало деструкции. По этой причине испытания в камере тумана, как указывается в том же документе CIGRE, не могут рассматриваться как имеющие силу, несмотря на то, что они проще и дешевле.
В Италии в ENEL проводили ускоренные испытания на старение КИ разных типов на напряжения 132-150 кВ и прототипов этих же типов КИ для ультра высоких систем. Испытания на старение состояли в повторяющихся еженедельных циклах. Они в основном подобны циклическим испытаниям CIGRE, но разработаны применительно к большой камере с высоким или очень высоким напряжением. Чтобы получить сравнимое выдерживаемое напряжение для всех КИ первой группы (для систем с номинальным напряжением 132-150 кВ), они имели одинаковую длину, в некоторых случаях за счет соединения КИ в гирлянды. Два КИ этой группы находились под постоянным воздействием номинальной растягивающей нагрузки, чтобы исследовать дополнительное влияние, если оно имеется, механического напряжения. Максимальная длительность испытаний 2000 ч (двадцать недельных циклов). В случае перекрытия КИ моют и после этого продолжают испытания. При частых перекрытиях на одном и том же КИ его удаляли из камеры. Результаты испытаний КИ приведены в табл. 5. Исходя из полученных данных можно сделать следующие выводы.

Таблица 5. Результаты испытаний на старение КИ, выполненных ENEL


Продолжение таблицы 5

•Испытания методом морского тумана при концентрации соли 80 кг/м3; Uа среднее напряжение перекрытия; Uп — то же в исходном состоянии, до начала старения.
••Конструкция КИ отлична от той, которая используется в условиях эксплуатации.
•••КИ после 5 лет эксплуатации.

•••• Мощность дозы УФ-излучения составляет 0,75 кВт/м3, т. е. половину принятого при этих испытаниях значения 1,5 кВт/м2.

1. КИ на напряжения 132-150 кВ. Основные формы деструкции, развивающиеся в процессе старения этих КИ, пробои ребер, трекинг, эрозия, мелкие следы на поверхности, потеря материала оболочки, локальное изменение цвета. Для всех КИ этой группы значения токов утечки в течение первых 100 ч испытаний на старение ниже 10-20 мА. После этого для КИ типа А ток утечки оставался почти постоянным и равным исходной величине, у остальных типов КИ он значительно возрастал. Как правило, чем больше возрастает ток утечки, тем более сильно повреждается поверхность КИ. Корреляции между степенью повреждения поверхности и частотой перекрытий или снижением выдерживаемого напряжения не установлено. Не установлено также заметных различий в поведении и состоя нии поверхности КИ типов А4 и А15 при старении в стандартных условиях и при дополнительной механической нагрузке.
Для КИ типа А результаты лабораторных испытаний на старение сравнимы с данными полевых испытаний. В лабораторных условиях воспроизводятся такие же формы трекинга, пробоя ребер, эрозии и т.д., как у КИ, находящихся в эксплуатации, но не в такой сильной степени. Это подтверждает, что принятая длительность испытаний 2000 ч недостаточна для достоверного моделирования трехлетней эксплуатации в неблагоприятных естественных условиях. Например, повреждения под действием мощной дуги, возникающей в процессе эксплуатации, не могут быть воспроизведены при старении в лабораторных условиях. То, что КИ типа А должен при лабораторных испытаниях на старение подвергаться повторяющимся перекрытиям, согласу ется с соответствующими испытаниями в процессе эксплуатации, когда происходят многочисленные мощные дуговые разряды.
2. КИ на ультра высокие напряжения. Приведенные выше соображения относятся и к данной группе КИ. Степень повреждений этих КИ, как правило, сравнима с установленными для соответствующих высоковольтных КИ, изготовленных одной и той же фирмой. Только для одного типа КИ (D-Ι и D-II) были обнаружены на прототипах ультра высоковольтных КИ значительно более сильные повреждения, чем на соответствующих высоковольтных КИ: глубокая эрозия, доходящая до стержня, образование больших углублений, которые полностью разрушают оболочку, и возгорание некоторых ребер. Было установлено также, что при снижении мощности дозы УФ-облучения в 2 раза характеристики КИ ухудшаются значительно меньше. Кроме того, КИ этой группы испытывали при грозовом и коммутационном перенапряжениях и промышленной частоте в сухих и влажных условиях до и после испытаний на старение. Не обнаружено существенного снижения характеристик КИ после старения, даже при значительных повреждениях.

Испытания методом тумана

Фирма CEGB.

Основные исследования были проведены с эпоксидными траверсами на 132 кВ. Результаты определений напряжения перекрытия при различном состоянии поверхности (метод морского тумана, концентрация соли 80 кг/мэ) приведены в табл. 6. За первые несколько лет эксплуатации происходит значительное (до 50%) снижение напряжения перекрытия, однако затем состояние КИ стабилизируется. Это обусловлено скоплением и удерживанием загрязнений на поверхности в тем большей степени, чем более неблагоприятными будут внешние условия.
Выдерживаемое напряжение этих подвергнутых старению КИ в значительной степени восстанавливается при использовании гидрофобных покрытий. Так, силиконовое масло восстанавливает выдерживаемое напряжение до 70% исходной величины.
Таблица 6. Напряжения перекрытия изоляторов на 132 кВ из эпоксидной смолы при разком состоянии поверхности

Хотя углеводородная смазка обеспечивает значительно большее восстановление выдерживаемого напряжения, ее не рекомендуется использовать в условиях эксплуатации, поскольку она имеет тенденцию инициировать трекинг.

Electricite de France.

Проведены лабораторные исследования изменения выдерживаемого напряжения новых чистых и после старения от 2000 до 5000 ч КИ с оболочками из сшитого тройного этиленпропилендиенового сополимера и силиконового каучука. При испытаниях методом морского тумана снижение выдерживаемого напряжения составляет около 15%.                                                  
Кроме того, для сравнения выдерживаемого напряжения традиционных (стеклянных или фарфоровых) изоляторов и новых КИ было проведено ограниченное число испытаний при различных концентрациях соли. Отношение выдерживаемых напряжений изменяется от 1,1 до 1,4, что указывает на преимущества КИ.
Исходя из полученных данных сделан вывод, что КИ должны иметь такую же длину пути утечки, как и традиционные изоляторы. Это обусловлено примерно одинаковой стойкостью к загрязнениям КИ и традиционных изоляторов в естественных условиях с учетом различий в конфигурации и поверхностных свойствах.

Исследования в ENEL.

Было определено снижение выдерживаемого напряжения для двух групп КИ (для высоковольтных и ультра высоковольтных систем) после ускоренных испытаний на старение (при концентрации соли 80 кг/м3). Данные, приведенные в табл. 5, показывают, что у некоторых типов КИ снижение достигает 40%. Это полностью согласуется с результатами, полученными для тех же типов КИ в процессе эксплуатации. Сравнение трех КИ одного и того же типа в исходном состоянии (а), после 1000 ч ускоренного старения (б) после 3 лет эксплуатации (в) показало, что поведение КИ в последних двух случаях сравнимо, но существенно отличается от поведения новых КИ (рис. 1). Следует отметить, что КИ, подвергающиеся старению в процессе эксплуатации, имеют выдерживаемое напряжение (действующее значение) на 30% более низкое, чем новые КИ, примерно такое же выдерживаемое напряжение имеют КИ после старения в лабораторных условиях в течение 1000 ч.