80
СБОРНИК
НАУЧНО
-
ТЕХНИЧЕСКИХ
СТАТЕЙ
О
применении
аэродинамических
изоляторов
Просвирнин
Д
.
Н
.,
Ефремов
Е
.
А
.,
Афанасьев
И
.
А
.,
филиал
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
Аннотация
В
статье
рассмотрена
проблема
частых
«
утренних
»
отключений
ВЛ
35–110
кВ
в
лет
-
ний
период
(
июль
-
сентябрь
),
выявлены
зависимости
между
этими
отключениями
и
со
-
вокупностью
абиотических
,
биотических
и
антропогенных
экологических
факторов
,
описан
опыт
филиала
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
в
части
недопущения
вы
-
шеупомянутых
отключений
,
в
том
числе
применение
изоляторов
с
аэродинамическим
профилем
.
Ключевые
слова
:
ВЛ
35–110
кВ
,
изоляция
,
аэродинамические
изоляторы
,
загрязнение
В
эксплуатации
филиала
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
находится
10 552,13
км
воздушных
линий
35–110
кВ
.
Количество
изоляторов
на
этих
линиях
составля
-
ет
1 486 125
штук
,
из
которых
1 228 231 —
стеклянные
, 243 795 —
фарфоровые
,
14 099 —
полимерные
.
В
степных
районах
,
таких
как
Брединский
,
Карталинский
,
Троицкий
,
Уйский
,
ежегодно
про
-
исходят
многократные
повторяющиеся
отключения
на
одних
и
тех
же
ВЛ
110
кВ
.
В
результате
осмотров
ВЛ
обнаружены
следы
перекрытия
гирлянд
стеклянных
изоляторов
(
производства
ЮУАИЗ
1983–1986
годов
)
и
полимерных
(
производства
ЗАО
«
Энергия
+21» 1995–2012
годов
)
без
их
повреждения
.
При
этом
на
отдельных
гирляндах
изоляторов
выявлены
незначительные
следы
загрязнения
серо
-
бурого
цвета
(
ВЛ
над
сельскохозяйственными
полями
),
а
также
нали
-
чие
паутины
вдоль
гирлянд
и
между
фазами
.
Многолетняя
статистика
показывает
,
что
все
отключения
происходят
в
конце
июля
-
сентяб
-
ре
практически
в
одно
и
то
же
время
с
05:00
до
08:00
с
совпадением
нескольких
факторов
:
образование
росы
,
увеличение
разности
ночных
и
дневных
температур
(
с
+30°
С
до
+5°
С
),
ми
-
нимальное
воздействие
ветровых
нагрузок
,
совпадение
по
времени
года
с
периодом
миграции
(
активностью
)
пауков
.
По
показаниям
фиксирующих
приборов
в
2015
году
произошло
4
отключения
ВЛ
110
кВ
По
-
лоцк
—
Измайловка
, 1
отключение
ВЛ
110
кВ
Измайловская
—
Красногвардейская
,
и
2
отклю
-
чения
ВЛ
110
кВ
Кизил
—
Обручевка
с
отпайкой
на
Смородинку
.
Аналогично
в
2014
году
было
4
отключения
ВЛ
110
кВ
Кизил
—
Обручевка
, 2
отключения
Полоцк
—
Измайловка
, 1
отключе
-
81
НОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
И
МАТЕРИАЛЫ
ние
ВЛ
110
кВ
Измайловка
—
Красногвардейка
.
По
результатам
осмотров
выполнена
замена
855
изоляторов
на
ВЛ
110
кВ
Кизил
—
Обручевка
с
отпайкой
на
Смородинку
.
По
факту
отключений
22.09.2015
и
24.09.2015
был
проведен
инженерный
осмотр
участков
ВЛ
,
в
результате
которого
были
выявлены
:
–
следы
перекрытия
полимерных
изоляторов
на
опорах
;
–
большое
количество
паутины
на
изоляторах
;
–
наброс
на
траверсе
(
предположительно
упавшее
гнездо
).
Особенностью
паутины
является
то
,
что
в
сухом
состоянии
она
не
приводит
к
значитель
-
ному
снижению
диэлектрической
прочности
гирлянд
изоляторов
или
воздушного
промежутка
между
проводом
ВЛ
и
какой
либо
заземленной
частью
опоры
,
но
при
увлажнении
утренней
росой
инициирует
перекрытие
.
При
перекрытии
паутина
сгорает
,
в
результате
чего
место
пе
-
рекрытия
и
причину
определить
очень
трудно
.
По
данным
Оренбургского
ПМЭС
паутина
образовывается
и
на
ВЛ
500
кВ
,
но
из
-
за
большего
количества
изоляторов
(27–29
шт
.)
в
изолирующей
подвеске
и
увеличенном
расстоянии
от
земли
отключений
по
причине
образования
паутины
и
ее
увлажнения
не
происходит
.
Зафиксированы
отложения
паутины
на
новой
(
чистой
)
полимерной
изоляции
ВЛ
220
кВ
ИрГРЭС
—
Киембай
(
после
реконструкции
2013
года
)
с
отключением
ВЛ
по
вы
-
шеуказанной
причине
.
В
лаборатории
ПО
МЭС
филиала
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
проведен
экспери
-
мент
по
определению
пробивного
напряжения
гирлянды
из
3-
х
изоляторов
типа
ПС
-70
с
чистой
изоляцией
и
с
изоляцией
,
загрязненной
увлажненной
паутиной
.
Как
показал
эксперимент
,
при
подаче
напряжения
на
гирлянду
с
увлажненной
паутиной
отключение
происходит
при
напря
-
жении
18
кВ
,
а
чистая
гирлянда
выдерживает
напряжение
50
кВ
.
Как
показал
эксперимент
,
произведенный
в
высоковольтной
лаборатории
ОрПЭМС
,
увлаж
-
ненная
паутина
(
для
имитации
паутины
применялась
схожая
с
ней
по
составу
шелковая
нить
),
находящаяся
в
электромагнитном
поле
,
начинает
перемещаться
по
направлению
к
проводу
Рис
. 1.
Примеры
загрязнения
подвесных
изоляторов
82
СБОРНИК
НАУЧНО
-
ТЕХНИЧЕСКИХ
СТАТЕЙ
ВЛ
(
имитировано
отсутствие
ветра
в
утренние
часы
)
в
результате
чего
происходит
пробой
изо
-
ляционного
промежутка
.
Таким
образом
,
отложения
паутины
даже
на
значительном
расстоянии
от
провода
,
напри
-
мер
,
на
теле
опоры
или
траверсе
могут
приводить
к
отключениям
ВЛ
в
утренние
часы
при
условии
образования
на
ней
росы
в
результате
перепадов
температур
и
высокой
влажности
воздуха
.
С
целью
изучения
причин
выхода
из
строя
подвесных
изоляторов
(
в
том
числе
перекры
-
тие
изоляции
в
утренние
часы
),
повышения
надежности
ВЛ
35–110
кВ
,
а
также
разработки
рекомендаций
по
эксплуатации
подвесных
изоляторов
,
специалистами
филиала
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
было
организовано
взаимодействие
с
заводом
-
изготовителем
ОАО
«
Южноуральский
арматурно
-
изоляторный
завод
»
по
сбору
и
передаче
демонтированных
подвесных
изоляторов
с
характерными
признаками
повреждений
в
адрес
завода
.
Исследования
изоляторов
,
демонтированных
с
ЛЭП
,
проводились
в
несколько
этапов
:
–
проведен
химический
анализ
стекла
снятых
с
линии
изоляторов
;
–
проведены
испытания
изоляторов
разрядным
напряжением
промышленной
частоты
в
сухом
состоянии
,
под
дождем
,
в
увлажненном
состоянии
,
в
условиях
,
имитирующих
условия
эксплуатации
;
–
проведено
сравнение
полученных
данных
с
данными
новых
аналогов
(
таблица
1).
Испытания
демонтированных
изоляторов
ПС
70
показали
,
что
разрядное
напряжение
еди
-
ничных
изоляторов
в
сухом
состоянии
ниже
,
чем
у
нового
изолятора
,
на
3%,
в
условиях
до
-
ждя
—
ниже
на
18%.
Разрядные
напряжения
гирлянды
демонтированных
изоляторов
ниже
,
чем
у
гирлянды
но
-
вых
изоляторов
:
в
сухом
состоянии
—
на
3%,
в
условиях
дождя
—
ниже
на
10%,
при
увлаж
-
нении
—
ниже
на
30%.
Основной
причиной
снижения
разрядных
характеристик
загрязненных
изоляторов
в
условиях
дождя
и
в
условиях
выпадения
росы
является
насыщение
влагой
за
-
грязненного
слоя
.
Данному
виду
загрязнения
свойственно
насыщаться
водой
,
что
приводит
к
потере
изоляционных
характеристик
.
Исходя
из
расположения
ВЛ
,
основной
источник
загрязнений
—
измельченный
грунт
и
пыль
,
поднимаемые
порывами
ветра
и
осаждающиеся
на
изоляцию
ВЛ
вертикально
под
некоторым
углом
.
Нижняя
ребристая
часть
значительно
более
загрязнена
из
-
за
худшего
омывания
дождем
и
самоочищения
.
Для
гирлянды
с
загрязненной
средней
частью
преиму
-
щественное
значение
имеет
экранирование
от
стекающих
с
траверсы
загрязнений
,
ржавчи
-
ны
и
отсутствие
загрязненных
стеклодеталей
в
наиболее
нагруженной
части
гирлянды
—
около
провода
.
Табл
. 1.
Результаты
испытаний
изоляторов
Наименование
Выдерживаемое
напря
-
жение
,
кВ
(
в
течение
60
с
)
Разрядное
напряжение
,
кВ
сухая дождь увлажн
.
(
роса
)
сухая дождь увлажн
.
(
роса
)
Гирлянда
из
5
изоляторов
ПС
70
Е
(
новые
)
252
184
242
265
206
256
Гирлянда
из
5
изоляторов
ПС
70
с
линии
МРСК
245
175
165
257
185
173
Гирлянда
новых
изоляторов
из
2×U120AD + 3×
ПС
70
Е
285
195
250
297
212
268
Гирлянда
изоляторов
из
2×U120AD + 3×
ПС
70 (
МРСК
)
285
182
246
297
205
262
83
НОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
И
МАТЕРИАЛЫ
Так
как
изоляционные
детали
загрязнены
не
только
сверху
,
но
и
снизу
,
гирлянду
рекоменду
-
ется
защищать
с
двух
сторон
,
поэтому
предлагается
установка
в
гирлянду
изоляторов
аэроди
-
намического
профиля
сверху
и
снизу
гирлянды
.
Своей
изоляционной
деталью
большего
разме
-
ра
,
аэродинамические
изоляторы
защищают
гирлянду
от
загрязнений
внешними
факторами
.
Для
подтверждения
проведены
сравнительные
испытания
разрядным
и
выдерживаемым
на
-
пряжением
промышленной
частоты
в
сухом
состоянии
,
в
условиях
дождя
,
в
увлажненном
со
-
стоянии
(
имитация
росы
)
на
гирлянде
,
состоящей
из
пяти
изоляторов
ПС
70,
демонтированных
с
линий
,
на
гирлянде
переменного
профиля
,
состоящей
из
двух
аэродинамических
изоляторов
U120AD
сверху
и
снизу
гирлянды
,
трех
демонтированных
с
линии
изоляторов
ПС
70
Е
и
гирлян
-
де
новых
изоляторов
ПС
70.
В
условиях
смешанного
загрязнения
наиболее
эффективно
применение
гирлянды
сме
-
шанного
профиля
.
В
таких
гирляндах
изоляторы
аэродинамического
профиля
чередуются
с
изоляторами
стандартного
профиля
.
Аэродинамические
изоляторы
способны
к
самоочище
-
нию
,
одновременно
защищают
от
загрязнения
стандартные
изоляторы
своей
изоляционной
деталью
большего
размера
.
В
северных
странах
гирлянды
переменного
профиля
применяют
-
ся
не
только
для
защиты
от
загрязнения
,
но
и
для
предотвращения
больших
отложений
снега
и
образованию
сосулек
.
Для
смешанных
загрязнений
возможно
использование
различных
по
затратам
и
по
типу
ва
-
риантов
исполнения
гирлянды
.
Возможно
чередование
изделий
с
аэродинамическим
и
грязе
-
стойким
профилем
изоляционной
детали
.
Аэродинамический
профиль
наиболее
эффективно
удаляет
сухие
пылевые
загрязнения
.
Таким
образом
,
регулируя
в
гирлянде
количество
изделий
с
аэродинамическими
,
стан
-
дартным
или
грязестойким
профилем
изоляционной
детали
,
можно
усилить
защищенность
от
загрязнений
различного
типа
и
получить
гирлянду
с
заданными
свойствами
.
Для
исключения
образования
конденсата
и
наледи
также
может
быть
использована
гидрофобизация
поверхно
-
сти
(
напыление
слоя
жидкой
резины
).
Использование
изделий
различного
профиля
позволяет
увеличить
разрядное
расстояние
между
изоляторами
в
гирлянде
,
а
следовательно
и
разрядное
напряжение
в
сравнении
с
гир
-
ляндой
,
состоящей
из
изоляторов
одного
профиля
на
10–20%.
Установка
аэродинамического
изолятора
сверху
гирлянды
защищает
гирлянду
от
помета
птиц
.
Это
минимизирует
как
перекрытия
гирлянды
,
так
и
снижает
гибель
птиц
от
поражения
электрической
дугой
.
Изоляционные
подвески
с
заданными
характеристиками
предоставляют
возможность
:
–
управлять
защитой
от
всех
видов
загрязнений
;
–
организовывать
защиту
от
смешанных
видов
загрязнений
;
–
организовывать
защиту
от
влажных
загрязнений
;
–
организовывать
защиту
от
наледи
и
конденсата
;
–
организовывать
защиту
от
воздействия
птиц
и
сократить
их
гибель
.
На
основании
проведенного
анализа
состояния
изоляторов
на
ВЛ
110
кВ
,
а
также
на
основе
полученных
данных
по
испытаниям
и
проведенным
совместным
исследованием
демонтирован
-
ных
изоляторов
компанией
ОАО
«
Южноуральский
арматурно
-
изоляторный
завод
»
было
принято
решение
по
усилению
гирлянд
стеклянных
изоляторов
на
ВЛ
110
кВ
,
имеющих
многократные
повторяющиеся
отключения
в
утренние
часы
,
путем
применения
комбинации
из
изоляторов
ма
-
рок
U120AD
с
аэродинамическим
профилем
,
разработанных
компанией
ОАО
«
Южноуральский
арматурно
-
изоляторный
завод
».
Усиление
изоляции
выполняется
путем
замены
верхнего
и
ниж
-
него
изолятора
в
гирлянде
на
изолятор
марки
U120AD
с
аэродинамическим
профилем
.
84
СБОРНИК
НАУЧНО
-
ТЕХНИЧЕСКИХ
СТАТЕЙ
1
сентября
2016
года
бригада
по
обслуживанию
высоковольтных
линий
Карталинского
РЭС
произвела
замену
подвесной
изоляции
на
участке
ВЛ
110
кВ
Бреды
-
тяга
—
КС
-16
с
отпайкой
на
ПС
«
Айдырля
»
на
гирлянды
с
комбинированными
изоляторами
.
Участок
для
выполнения
работ
по
монтажу
комбинированных
гирлянд
изоляторов
был
выбран
в
результате
анализа
утренних
отключений
ВЛ
110
кВ
Бреды
-
тяга
—
КС
-16
с
отпайкой
на
ПС
«
Айдырля
»
и
показаний
фиксирующих
приборов
.
До
подвески
комбинированных
гирлянд
изоляторов
на
линии
проис
-
ходило
5–7
отключений
в
год
по
причине
образования
росы
в
утренние
часы
,
а
после
подвески
не
зафиксировано
отключений
по
этой
причине
.
Экономическая
эффективность
предложения
по
усилению
изоляции
путем
замены
верхне
-
го
и
нижнего
изолятора
(
например
,
№
1
и
№
7)
в
гирлянде
на
изолятор
марки
U120AD
с
аэроди
-
намическим
профилем
представлена
в
таблице
2.
При
среднегодовой
замене
изоляторов
8300
шт
. (1190
гирлянд
)
экономический
эффект
мо
-
жет
составить
в
год
– 1,5
млн
руб
.
Э
год
=
N
г
·
S
ПС
70
Е
–
N
г
·
S
U120AD
, (1)
Рис
. 2.
Примеры
установки
аэродинамических
изоляторов
Табл
. 2.
Расчетная
стоимость
замены
изоляторов
№
п
/
п
Наименование
работ
Стоимость
одного
изоля
-
тора
,
руб
.
Стоимость
материалов
,
руб
.
Стоимость
работ
,
руб
.
Итого
стои
-
мость
замены
гирлянды
,
руб
.
1
Замена
одной
гирлянды
на
гирлянду
из
семи
новых
изоляторов
ПС
-70
Е
476,5
3335,5
4064,5
7400
2
Замена
двух
изоляторов
в
гирлянде
на
U120AD (
с
аэродинамическим
профилем
)
1024
2048
4064,5
6112,5
85
НОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
И
МАТЕРИАЛЫ
где
Э
год
–
экономический
эффект
;
N
г
–
среднегодовое
количество
заменяемых
гирлянд
;
S
ПС
70
Е
—
стоимость
замены
гирлянды
на
гирлянду
из
7
изоляторов
ПС
70
Е
;
S
U120AD
–
стоимость
замены
2-
х
изоляторов
в
гирлянде
на
U120AD.
По
формуле
1:
Э
год
= 1190
·
7400 – 1190
·
6112,5 = 1 532 125
руб
.
Для
продолжения
исследования
причин
отключений
ВЛ
и
анализа
эффективности
вы
-
полненных
мероприятий
специалистами
филиала
«
Челябэнерго
»
и
специалистами
компании
ОАО
«
Южноуральский
арматурно
-
изоляторный
завод
»
будет
продолжена
работа
по
сбору
ин
-
формации
по
причинам
отключения
ВЛ
в
результате
перекрытия
гирлянд
стеклянных
и
поли
-
мерных
изоляторов
,
наблюдению
и
исследованию
условий
эксплуатации
ВЛ
.
Выводы
1.
При
анализе
причин
частых
отключений
ВЛ
35–110
кВ
и
разработке
мероприятий
по
повы
-
шению
надежности
следует
обращать
внимание
на
территориальные
особенности
мест
-
ности
и
влияние
различных
экологических
факторов
и
природных
явлений
,
в
том
числе
сезонных
,
таких
как
образование
паутины
,
увлажнение
росой
и
т
.
д
.
2.
Применение
комбинированных
гирлянд
изоляторов
является
эффективной
мерой
сниже
-
ния
аварийности
на
проблемных
участках
ВЛ
с
повышенным
загрязнением
.
ЛИТЕРАТУРА
:
1.
ТУ
3493-213-76935199-2007.
Технические
усло
-
вия
на
изолятор
U120AD.
2.
ТУ
34-27-97-93.
Технические
условия
на
изоля
-
тор
ПС
-70
Е
.
3.
ГОСТ
6490-93.
Изоляторы
линейные
подвес
-
ные
тарельчатые
.
Общие
технические
условия
.
Оригинал статьи: О применении аэродинамических изоляторов
В статье рассмотрена проблема частых «утренних» отключений ВЛ 35–110 кВ в летний период (июль-сентябрь), выявлены зависимости между этими отключениями и совокупностью абиотических, биотических и антропогенных экологических факторов, описан опыт филиала ОАО «МРСК Урала» — «Челябэнерго» в части недопущения вышеупомянутых отключений, в том числе применение изоляторов с аэродинамическим профилем.
