Общие неисправности изоляторов и меры предотвращения

Изоляторы - это специализированные изолирующие компоненты, которые выполняют двойную функцию в воздушных линиях электропередачи: поддерживают проводники и предотвращают заземление тока. Они устанавливаются на соединительных точках между опорами/стойками и проводниками, а также между конструкциями подстанций и линиями электропередачи. В зависимости от диэлектрических материалов, изоляторы делятся на три категории: фарфоровые, стеклянные и композитные. Анализ распространенных отказов изоляторов и стратегий их обслуживания направлен на предотвращение отказов изоляции, вызванных изменениями окружающей среды и электрической нагрузки, которые создают электромеханические напряжения, ухудшающие работу и срок службы линий электропередачи.

​Анализ отказов​

Изоляторы, постоянно находящиеся под воздействием атмосферы, подвержены различным отказам из-за ударов молнии, загрязнений, птиц, снега/льда, экстремальных температур и перепадов высот.
• ​Удары молнии:​​ Коридоры передач часто проходят через холмы, горы, открытые пространства или загрязненные промышленные зоны, где линии подвержены пробою или взрыву изоляторов, вызванным молниями.
• ​Воздействие птиц:​​ Исследования показывают, что значительная часть случаев пробоя обусловлена деятельностью птиц. Композитные изоляторы более подвержены пробою, вызванному птицами, по сравнению с фарфоровыми или стеклянными типами. Такие инциденты в основном происходят на линиях электропередачи 110 кВ и выше; городские распределительные сети (≤35 кВ) испытывают меньше случаев из-за меньшего количества птиц, более низкого уровня напряжения, меньших воздушных зазоров для пробоя и эффективной защиты с помощью щитков изоляторов без градационных колец.
• ​Отказы градационных колец:​​ Высокая концентрация электрического поля около концевых деталей изоляторов требует установки градационных колец на системах 220 кВ и выше. Однако эти кольца уменьшают расстояние до заземления, снижая выдерживаемое напряжение. В условиях сильной погоды, низкое напряжение начала короны на болтах крепления колец может вызвать коронный разряд, угрожая безопасности цепочки.
• ​Пробои из-за загрязнений:​​ Проводящие загрязняющие вещества накапливаются на поверхности изоляторов. В условиях повышенной влажности это загрязнение резко снижает прочность изоляции, приводя к пробоям при нормальной эксплуатации.
• ​Неизвестные причины:​​ Многие пробои не имеют четкого объяснения, например, фарфоровые изоляторы с нулевым сопротивлением, разбитые стеклянные изоляторы или срабатывание композитных изоляторов. Несмотря на осмотры, причины остаются неопределенными. Эти инциденты обычно имеют общие черты: происходят ночью (особенно во время дождя) и часто позволяют успешное автоматическое повторное включение после аварии.

​Профилактические меры​

• ​Защита от молний:​​ Устраните корневые причины (короткое расстояние сухой дуги, одиночные градационные кольца, чрезмерное сопротивление заземления) путем установки удлиненных композитных изоляторов, двойных градационных колец и улучшения заземления опор.
  • ​Предотвращение повреждений птицами:​​ Установите сетки для защиты от птиц, антиптичьи шипы или защитные крышки на участках линий с высоким риском.
  • ​Снижение рисков, связанных с градационными кольцами:​​ Используйте изоляторы с одинаковыми по размеру щитками, соответствующими техническим требованиям по расстоянию. При необходимости увеличьте расстояние ползучести, чтобы снизить риск пробоя из-за снега/льда. Проводите регулярные осмотры и случайные тесты (механическая прочность, электрические характеристики, оценка старения) в различных регионах и условиях, чтобы предотвратить ухудшение прочности, потери устойчивости к колебаниям или проблемы со старением щитков.
  • ​Контроль загрязнений:​​
  o ​Регулярная очистка:​​ Очищайте все изоляторы перед сезоном максимального загрязнения; увеличьте частоту в сильно загрязненных районах.
  o ​Увеличение расстояния ползучести:​​ Повысьте уровень изоляции, добавив изоляционные диски или используя антифоговые конструкции. Полевые данные подтверждают эффективность антифоговых изоляторов в сильно загрязненных зонах.
  o ​Силиконовые покрытия:​​ Применяйте антизагрязняющие покрытия (например, церезин, парафин, силиконовые материалы) для улучшения устойчивости к загрязнениям.
  • ​Непонятные пробои:​​ Проводите сравнительные тесты новых изоляторов (той же модели) и находящихся в эксплуатации (более 3 лет), включая сухие пробои при частоте сети и механические испытания на отказ. Периодически проводите оценку старения. Реализуйте запланированную очистку, своевременные измерения ESDD (эквивалентная плотность солевых отложений) и включайте новые антистарящие агенты при замене.
  • ​Общее обслуживание:​​ Запретите персоналу наступать на изоляторы или соскребать их острыми инструментами, чтобы продлить срок службы.