ωi0 - частота собственных колебаний неповрежденного изолятора; ωi1 - частота собственных колебаний поврежденного изолятора; i - собственная форма колебаний изолятора (i =1, 2, …).
Следует заметить, что соотношение 93 справедливо и для продольных и крутильных нагрузок. Анализируя соотношение 93, видим, что повреждение можно обнаружить на любой форме колебаний изолятора. Вышеизложенное позволяет сделать заключение, что использование виброакустических методов для определения технического состояния опорно-стержневых фарфоровых изоляторов корректно.
Следовательно, для решения задачи о техническом состоянии опорно-стержневого изолятора достаточно отследить поведение его собственных частот во времени.
На основании вышеизложенного предлагается:
Метод определения технического состояния опорно-стержневой изоляции под рабочим напряжением (электрическим).
Техническое состояние опорно-стержневого фарфорового изолятора определяется по его амплитудно-частотной характеристике (АЧХ). Фактически определяется состояние механической жесткости изолятора.
Основным критерием сохранения работоспособности опорно-стержневого изолятора является неизменность во времени его амплитудно-частотной характеристики.
Частными случаями и критериями оценки технического состояния изоляторов при первом измерении являются:
а) изолятор в удовлетворительном состоянии:
-наличие одного максимума на АЧХ в диапазоне частот 3000-8000Гц;
б) изолятор в неудовлетворительном состоянии (однозначная отбраковка):
-наличие двух соизмеримых по интенсивности максимумов на АЧХ в диапазонах частот: 1000-2000Гц – первый и 3000-8000Гц – второй;
-наличие одного максимума на АЧХ в диапазоне частот 1000-2000Гц;
-наличие двух соизмеримых по интенсивности максимумов на АЧХ в диапазонах частот: 3000-8000Гц – первый и 8000-12000Гц – второй;
-наличие трех и более соизмеримых по интенсивности максимумов на АЧХ в диапазоне частот 1000-10000Гц.
Все оставшиеся случаи характеризуются как требующие периодических (не реже двух раз в год) обследований (второй – желательно после окончательного перехода среднесуточной температуры через нуль).
В целях предупреждения повреждений опорно-стержневых изоляторов 110-220 кВ и предотвращения несчастных случаев при производстве оперативных переключений предлагается:
1. При оперативных переключениях:
1.1 Включать в бланки переключений обязательный осмотр разъединителей 35-220 кВ перед проведением переключений. При осмотре следует обращать внимание на :
-наличие сколов и трещин на фарфоре; состояние армировочных швов (по возможности);
-состояние привода, контактной системы и рамы (наличие перекосов) Осмотр разъединителей может осуществляться при помощи бинокля.
1.2. Запретить производство операций разъединителями, изоляторы которых имеют дефекты в виде трещин (в теле фарфора или армировочном шве), царапин и рисок на фарфоре глубиной более 0,5 мм, а также сколы глубиной более 1 мм и обшей плошадью более 200 мм2;
1.3. Запретить производство переключений разъединителями с применением неинвентарных (удлиненных) рукояток ручных приводов;
1.4. Производить все операции с разъединителями при введенных в работу быстродействующих релейных защитах и устройствах резервирования отказа выключателя (УРОВ) в полном соответствии с требованиями п. 5.9.6. ПТЭ (15-е издание) и выведенном АПВ.
1.5. Ограничить количество переключений (по возможности) при температуре окружающего воздуха минус 25° С и ниже, а также в периоды, когда в течение суток имеют место значительные колебания температуры с переходом нулевого значения.
2. При техническом обслуживании и ремонтах:
2.1. Соблюдать требования предприятия-изготовителя по объему и срокам проведения технического обслуживания и ремонтов разъединителей в соответствии с указаниями "Руководства по эксплуатации".
2.2. Организовать проведение акустико-эмиссионного контроля изоляторов разъединителей 35 - 220 кВ по методике, согласованной с РАО "ЕЭС России", и с использованием аппаратуры и устройств (прибор ПАК-ЗМ, стяжка УКИ-1) разработки АО "ВНИИЭ". Методика контроля входит в комплект поставки. Акустико-эмиссионному контролю должны подвергаться:
- изоляторы любых типов по истечении гарантийного срока на разъединители 110-220 кВ;
- изоляторы любых типов при проведении средних ремонтов разъединителей 110-220 кВ;
- изоляторы любых типов при обнаружении на них сколов фарфора, дефектов армировочных швов или контактной системы разъединителей, которые могли привести к снижению механической прочности изоляторов и (или) к существенному увеличению нагрузок на них;
- изоляторы, отобранные из резерва для замены после окончания гарантийного срока.
2.3. Запретить производство механических испытаний опорно-стержневых изоляторов без одновременного проведения акустико-эмиссионного контроля их состояния.
2.4. Заменять изоляторы, забракованные по результатам акустико-эмиссионного контроля и изоляторы, имеющие дефекты, указанные в п. 1.2.
2.5. Выполнять при среднем ремонте разъединителей 110-220 кВ тщательный осмотр изоляторов и армировочных швов. При осмотре дополнительно к требованиям по п. 1.1. следует обращать внимание на:
- наличие трещин в армировочных швах;
- состояние цемента в армировочных швах;
- состояние влагостойкого покрытия армировочных швов.
2.6. Производить непосредственно после обнаружения заделку трещин в армировочных швах влагостойкой шпатлевкой с последующим нанесением гидрофобного покрытия (например, гермегик гидроизоляционный "Гермокрон-гидро".
2.7. Производить ремонт изоляторов, имеющих сколы с размерами, менее указанных в п. 1.2. настоящего циркуляра. При ремонте производится приклеивание отколотой части к изолятору или покрытие дефектной поверхности влагостойким лаком для наружных работ. Склеивание фарфоровых частей должно выполняться с помощью клея (карбинольного) БФ-4, Б-88 или клея на основе эпоксидной смолы.
При ремонте изоляторов, имеющих царапины и риски на поверхности глубиной менее 0,5 мм, используется полимерное покрытие. В качестве покрытия используется кремнийорганическая композиция типа КЛ101, которая обладает высокой гидрофобностью и адгезией к поверхности фарфора. В комплект поставки входят инструкция по нанесению покрытия, кремнийорганическая композиция с подслоем и отвердителем, технологическое оборудование для нанесения покрытия.
2.8. Выполнять после среднего ремонта разъединителей:
проверку качества монтажа изоляторов (отклонение от вертикали, равенство высот изоляторов, крепеж);
проверку правильности регулировок (на соответствие заводским нормам) контактов главной цепи в части их соосности и значений контактных нажатий, которые проверяются либо по вытягивающему усилию, либо непосредственным контролем контактного нажатия ламелей с помощью прибора ПКСН-1.
проверку соответствия выполнения подводящих шлейфов к разъединителям проектной документации.
2.9. Проводить после среднего ремонта разъединителей их опробование путем 3-5 кратного ручного включения-отключения главных и заземляющих ножей для оценки усилий на рукоятки приводов в соответствии с требованиями "Руководства по эксплуатации".
2.10. Выполнить для обеспечения безопасности персонала, проводящего оперирование разъединителями, не менее одного мероприятия из нижеперечисленных:
- установить над ручными приводами разъедини гелей 110-220 к.В стационарные козырьки из листового металла. Установка сетчатых козырьков не допускается;
- заменить ручные привода полуножей главной цепи разъединителей на электродвигательные с дистанционным управлением. Данное мероприятие целесообразно проводить на разъединителях со сроком службы не более 15 лет;
- на разъединителях напряжением 110 кВ с ручными приводами заменить фарфоровые опорно-стержневые изоляторы на полимерные типа ИОСПК-10.
Полимерные опорные изоляторы, в которых в качестве грузонесущего элемента используется стеклопластиковая труба в защитной оболочке из кремнийорганической резины, обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с фарфоровыми изоляторами.
Эти преимущества:
стойкость к загрязнениям;
более высокие разрядные характеристики в условиях загрязнения и увлажнения;
отсутствие растрескиваний и сколов;
высокая механическая прочность.
Благодаря указанным преимуществам применение полимерных изоляторов позволяет значительно повысить надежность работы электрооборудования, в частности разъединителей, а главное обеспечить безопасность персонала.
К настоящему времени разработаны и серийно выпускаются полимерные опорные изоляторы на классы напряжения 10, 35 и 110 кВ.
Изоляторы на напряжение 110 кВ изготавливаются в основном на базе стеклопластиковых труб. Труба, в отличие от стержневого стеклопластика, позволяет обеспечить лучшие показатели изолятора по упругой деформации на изгиб, что имеет определяющее значение для работы изоляторов в составе разъединителя.
Для изготовления защитной оболочки изоляторов используются в основном кремнийорганическая резина марки К-69 отечественного производства или ее зарубежный аналог силиконовый каучук марки "Поверсил-310". Современные технологии позволяют наносить цельнолитую защитную оболочку. При этом обеспечивается химическая сшивка резины с трубой, за счет чего повышается качество герметизации оболочки и границы раздела ее с трубой.
Полимерные опорные изоляторы могут применяться как в качестве шинных опор, так и в качестве опорно-поворотных колонок в составе разъединителя. По своим габаритным и установочным размерам выпускаемые конструкции полимерных изоляторов унифицированы с фарфоровыми изоляторами типа ИОС или С, поэтому могут применяться вместо последних.