Проверка фарфоровых или стеклянных изоляторов

Проверка фарфоровых и стеклянных изоляторов

Введение
Фарфоровые и стеклянные изоляторы являются критически важными компонентами электрических сетей и подстанций. Их основная задача – обеспечить надежную электрическую изоляцию токоведущих частей от опор и земли, а также выдерживать значительные механические нагрузки. Для гарантии длительной и безопасной эксплуатации необходимо проводить комплексные испытания изоляторов на соответствие требованиям нормативной документации. Данная статья описывает ключевые аспекты проверки таких изоляторов.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний являются:

• Подвесные изоляторы: Стеклянные или фарфоровые тарелки, предназначенные для сборки гирлянд в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и на подстанциях.
• Опорные (станционные) изоляторы: Фарфоровые изоляторы, используемые для крепления шин и оборудования на подстанциях, рассчитанные на работу в условиях сжатия, изгиба или кручения.
• Проходные изоляторы: Фарфоровые изоляторы сложной формы, предназначенные для ввода токоведущих частей через стены, перекрытия или металлические корпуса оборудования (трансформаторов, КРУ).
• Линейные штыревые изоляторы: Изоляторы (чаще стеклянные, реже фарфоровые) для ВЛ низкого и среднего напряжения, крепящиеся непосредственно на опорах.
• Изоляционные элементы: Фарфоровые или стеклянные детали, входящие в состав более сложных изоляционных конструкций (например, в выключателях).

2. Область испытаний

Испытания охватывают проверку следующих ключевых характеристик и свойств изоляторов:

• Электрическая прочность: Способность выдерживать рабочие и перенапряжения без пробоя или перекрытия.
• Механическая прочность: Способность выдерживать рабочие и аварийные механические нагрузки (растяжение для подвесных, изгиб/сжатие для опорных, кручение для проходных) без разрушения.
• Импульсная прочность: Устойчивость к воздействию грозовых импульсных перенапряжений.
• Термическая и термо-механическая стойкость: Способность выдерживать резкие изменения температуры и циклические нагревы/охлаждения без образования трещин или снижения прочности.
• Герметичность (для полых опорных и проходных изоляторов): Отсутствие сквозных трещин и микропор, приводящих к увлажнению внутреннего объема.
• Качество поверхности и структуры материала: Отсутствие внутренних дефектов (раковин, трещин, инородных включений), сколов, крупных пор и глазурных дефектов, снижающих электрическую и механическую прочность.
• Размеры и геометрия: Соответствие чертежам и стандартам, обеспечивающее правильный монтаж и работу.
• Сопротивление загрязнению (косвенно): Оценивается через параметры, влияющие на характеристики в условиях загрязнения (форма юбки, качество глазури).

3. Методы испытаний

Используются как разрушающие, так и неразрушающие методы контроля:

• Испытания электрической прочности:
  • Испытание переменным напряжением промышленной частоты (50 Гц): Постепенное повышение напряжения до пробоя (для определения пробивного напряжения) или выдержка при повышенном напряжении (контрольное испытание).
  • Испытание импульсным напряжением (грозовым или коммутационным): Приложение стандартизированных импульсов (1,2/50 мкс для грозовых) для определения разрядных характеристик (разрядное напряжение, время запаздывания разряда).
  • Испытание на перекрытие под дождем: Проверка устойчивости к перекрытию при воздействии искусственного дождя заданной проводимости.
• Испытания механической прочности:
  • Статическое разрушающее испытание: Постепенное увеличение механической нагрузки (растягивающей, изгибающей, сжимающей, крутящей) до разрушения образца для определения минимальной разрушающей нагрузки (МРН).
  • Испытание на удар (для стеклянных изоляторов): Нанесение удара стальным шариком по глазурованной поверхности для проверки термо-механической прочности (испытание на термоудар).
  • Испытание на кручение (для проходных изоляторов): Приложение крутящего момента.
  • Испытание на изгиб (для опорных изоляторов): Приложение изгибающей нагрузки в одной или двух плоскостях.
  • Испытание на растяжение (для подвесных изоляторов и гирлянд): Приложение растягивающей нагрузки.
  • Испытание на сжатие (для опорных изоляторов): Приложение сжимающей нагрузки.
• Испытания на термическую и термо-механическую стойкость:
  • Циклические испытания: Многократный нагрев изолятора до высокой температуры (например, 70-100°C) и быстрое охлаждение в воде комнатной температуры.
  • Испытание на термоудар: Быстрое погружение нагретого изолятора в холодную воду.
• Испытания на герметичность (для полых изоляторов):
  • Гидравлическое испытание: Заполнение внутренней полости водой под давлением с выдержкой для выявления течи.
  • Испытание на каплепадение: Определение падения уровня жидкости во внутренней полости под давлением за определенное время.
  • Ультразвуковой контроль (неразрушающий): Выявление скрытых дефектов в зоне цементной заделки арматуры.
• Неразрушающий контроль (НК):
  • Визуальный и измерительный контроль (ВИК): Тщательный осмотр поверхности на наличие сколов, трещин, дефектов глазури, отслоений, проверка размеров.
  • Испытание на сплошность (простукивание): Легкое простукивание фарфоровых изоляторов металлическим предметом для выявления внутренних расслоений и трещин по характеру звука (глухой звук - дефект).
  • Ультразвуковой контроль (УЗК): Выявление внутренних дефектов (раковины, трещины) в толстостенных фарфоровых деталях или зонах заделки арматуры с помощью ультразвукового дефектоскопа.
  • Испытание на пьезоэффект (для стеклянных изоляторов): Обнаружение внутренних механических напряжений в стекле с помощью поляризованного света.
  • Испытание диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь: Косвенный метод оценки влажности и общего состояния изоляционного материала, особенно для полых изоляторов.

4. Испытательное оборудование

Для проведения испытаний требуется специализированное оборудование:

• Установки высокого напряжения (ВН):
  • Испытательные трансформаторы переменного тока (50 Гц).
  • Генераторы импульсных напряжений (для грозовых и коммутационных импульсов).
  • Установки для испытаний под дождем с системой форсунок и баками для воды.
• Механические испытательные машины:
  • Универсальные разрывные машины с гидравлическим или электромеханическим приводом, оснащенные динамометрами и различными захватами (для растяжения, сжатия, изгиба).
  • Специальные стенды для испытаний на кручение.
  • Стенды для испытаний подвесных изоляторов и гирлянд на растяжение.
  • Устройства для нанесения ударных нагрузок (маятниковые копры, падающие грузы).
• Оборудование для термических испытаний:
  • Термостаты или печи с точным регулированием температуры.
  • Ванны для охлаждения.
• Оборудование для герметичности:
  • Гидравлические прессы с манометрами и системой подачи жидкости под давлением.
  • Установки для испытания на каплепадение.
• Оборудование неразрушающего контроля:
  • Ультразвуковые дефектоскопы с комплектом преобразователей.
  • Полярископы или поляриметры (для стекла).
  • Измерительный инструмент (штангенциркули, микрометры, шаблоны).
  • Мосты переменного тока (для измерения емкости и тангенса угла потерь).
• Вспомогательное оборудование:
  • Системы регистрации и измерения (осциллографы, вольтметры, самописцы, тензометрические системы).
  • Системы управления испытаниями и сбора данных.

Заключение
Проверка фарфоровых и стеклянных изоляторов – это обязательный и многоэтапный процесс, требующий применения специализированного оборудования и строгого соблюдения методик, регламентированных национальными и международными стандартами. Комплексный подход, включающий как электрические и механические разрушающие испытания для подтверждения расчетной прочности, так и неразрушающие методы для контроля качества и выявления скрытых дефектов, является залогом поставки на энергообъекты изоляторов, способных обеспечить надежную и долговременную работу в условиях эксплуатации. Регулярный контроль качества на этапе производства и приемо-сдаточных испытаний минимизирует риски преждевременного выхода изоляторов из строя.