Исследования CEGB.
Создана испытательная установка для исследования раздельного и совместного влияния циклического изменения напряжений при изгибе и растяжении при постоянной осевой нагрузке. Были проведены испытания полностью изготовленных КИ и одних стеклопластиковых стержней.
Исследования Electricity de France.
Поскольку в КИ стеклопластиковый стержень несет механическую нагрузку и на КИ в процессе эксплуатации будет влиять явление ползучести, диаметр стержня должен быть таким, чтобы обеспечивать необходимую механическую прочность. Был выполнен ряд предварительных испытаний КИ при статических растягивающих нагрузках в течение различного периода времени. Установлена сравнительно плохая корреляция между прочностью и длительностью приложения нагрузки.
На рис. 2 представлена попытка определить зависимость время - нагрузка исходя из результатов лабораторных испытаний на разрыв и испытаний на выдерживаемые механические нагрузки. Было установлено, что после нескольких мощных дуговых разрядов К И имеют удовлетворительную остаточную механическую прочность при использовании обычных дугозащитных устройств.
Рис. 1. Результаты исследований методом морского тумана (при концентрации соли 80 кг/м3), выполненных ENEL, для КИ типа А:
а - КИ в исходном состоянии; б — после 1000 ч испытаний на старение (неповрежденные КИ); в - после трех лет эксплуатации на линии 150 кВ (неповрежденные КИ): 1 - перекрытие; 2 — выдерживает в течение 5 мин
Исследования в ENEL.
Были проведены усталостные испытания на изгиб КИ того же типа, который используется в эксплуатации. Эти испытания хорошо воспроизводят в лабораторных условиях хрупкое разрушение, происходящее в процессе эксплуатации. Этот тип напряжений может возникать тогда, когда у КИ нарушается соединение между металлическим оконцевате- лем и стеклопластиковым стержнем.
Испытания на изгиб были проведены на следующих КИ: новых; после трех лет эксплуатации и на прошедших ускоренные испытания на старение. КИ разрезали на две равные части и помещали каждую половину в испытательную установку. Металлический оконцеватель жестко закрепляли, обрезанный конец был, свободным. Циклическая изгибающая нагрузка частотой 1,5 Гц вызывала поперечные максимальные отклонения оси КИ амплитудой 60 мм на длине 220 мм по оси от закрепленного конца. Результаты испытаний приведены на рис. 3. Исследование поверхностей разлома показало, что они аналогичны образующимся в процессе эксплуатации.
Поверхности разлома, получаемые при лабораторных испытаниях при растягивающих нагрузках или при совместном воздействии растягивающих нагрузок и азотной кислоты, действующей на стеклопластиковый стержень КИ, сильно отличаются от возникающих в процессе эксплуатации.
В будущем планируется проводить усталостные испытания с другими типами механической нагрузки. Созданы испытательные установки для исследования раздельного и одновременного действия следующих механических нагрузок: постоянной и импульсной растягивающей, изгиба, кручения.
На основании рассмотренных данных можно сделать ряд выводов.
Рис. 2. Длительная механическая прочность КИ (испытания Electricite de France):
1 — выдерживаемая нагрузка
(41 ч/150 кН); 2 - разрушение
(22 ч/180 кН); пунктирная линия - ожидаемая выдерживаемая нагрузка
Длительность испытаний 2000 ч может быть рекомендована как минимальная. Чтобы воспроизвести повреждения КИ, которые могут возникнуть при эксплуатации в течение нескольких лет в неблагоприятных условиях, необходимо проводить испытания 5000 ч. Ускоренные испытания на старение должны включать все погодные факторы, действующие на КИ в процессе эксплуатации.
В будущем при проведении исследований рекомендуется регистрировать не только амплитуду, но и энергию импульсов тока утечки.
Что касается определения выдерживаемого напряжения в условиях загрязнений, то испытания методом морского тумана новых КИ могут дать результаты, вводящие в заблуждение. Хотя выдерживаемое напряжение новых типов КИ более чем в 115 раз выше, чем эквивалентных традиционных изоляторов, это преимущество сильно снижается в процессе старения и может вообще стать незначительным. В противоположность этому испытания в естественных условиях на станциях, расположенных вблизи побережья, дают более обнадеживающие результаты.
Установившиеся взгляды, что длина пути утечки КИ должна быть такой же, как у традиционных изоляторов, возможно, изменятся при получении дополнительных данных о КИ на основе материалов с более высокими свойствами и с лучшей конфигурацией.
Рис. 3. Усталостные испытания на изгиб, проведенные в ENEL, высоковольтных КИ типа А:
1 — новые КИ; 2 — после 1000 ч испытаний на старение; 3 — после 2000 ч испытаний на старение; 4 — после трех лет эксплуатации на линии 150 кВ; 5 — половина КИ со стороны проводника; 6 — половина КИ со стороны опоры
Механические разрушения КИ, происходившие несколько лет назад на ВЛ напряжением 143-150 кВ, где находилось в эксплуатации в течение 3-6 лет до 2000 КИ одного типа, в основном наблюдались на участках, проходивших через области, характеризующиеся средним и сильным загрязнением и интенсивным солнечным излучением большую часть года. Это подтверждает, что разрушение может происходить вследствие синергетического эффекта внешних условий и электрической и механической нагрузок. Хотя некоторые лабораторные испытания на усталость воспроизводят механические разрушения, подобные возникающим в процессе эксплуатации, вероятно, еще не выявлены все факторы, вызывающие хрупкое разрушение стержня.
В последнее время во Франции, где на линиях находятся в эксплуатации КИ, получены обнадеживающие результаты, но эти исследования необходимо продолжать в течение длительного времени. Они должны определить пределы возможного использования КИ, которые могли бы полностью реализовать их преимущества - легкий вес, высокую механическую прочность, хорошие характеристики в условиях загрязнения.
Хотя данные по использованию КИ, полученные из трех стран, имеют различный уровень достоверности, общим является возросший интерес как к качеству КИ, так и к тому, как наилучшим образом оценить их характеристики, поскольку сообщение, аналогичное этому, было сделано шесть лет назад. Необходимо тесное сотрудничество между изготовителями и потребителями для решения всех проблем, связанных с КИ.