автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.13, диссертация на тему:Исследование и разработка линейных изоляторов для экстремальных условий эксплуатации

ХАРМВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

¡То О Л - 9 ИЮЛ 1ЯЯ7

КУКС СЕРИЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ

ДОСЛЩЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА Л1Н1ЙНИХ1ЭОЛЯТОР1В ДЛЯ ЕКСТРЕМАЛЬНИХ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦЙ

05. 09. 13 - техника сильних електрпчиих I магштпих пол ¡в

Автореферат дисертацн на здобуття паукового ступени кандидата техшчпих наук

Харшв-1997

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана у Слов'янському Науково-Дослщному 1нститут1 Високих Напруг.

Науковий кер1вннк: кандидат техшчних наук, Кш 6н Дар.

Официальш опоненти: доктор техшчних наук, професор

Кононов Борис Тимофшович; кандидат техшчних наук, доцент Гурин Анатолш Григорович.

Провщне пщприемство: Харгавська державна акаделня

мкького господарства.

Захист вщбудеться в ауд1торп_ в_годин_хв,

на засщанш спешал1зовано'1 вчено! ради Д 02.09.15 у Харювському державному поли-ехшчному ушверситет1 (310002, Харыв, МСП, вул. Фрунзе, 21).

3 дисертащею можно ознайомитися в б1блютещ ушверситету.

Автореферат розкланий "8Д" ТроМА 1997 р.

Вчений секретар спецй1л1зовано1 вчено! ради (

бгоров Б.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть теми. ГПдвищення експлуаташйноТ надшносп лшшно!' с клянем ¡золяшТ в екстремальних умовах експлуатацп (сильно цементуюч1 природш, промислов1 забруднення, солев1 забруднення, пщвищена волопсть, температура) мае дуже важливе значения в ¡золяторобудуваннь Особливкть под1бних умов експлуатацп полягае в тому, що тут мае мюце терм1чне та електрох1м1чне руйнування ¡золяшйно1 детал1 (Щ), а також металево1 арматури 13олятор1в.

Перспективним напрямком виршення цих проблем е модершзащя конструкци брудоспйких скляних ¡золятор1в з метою пщвищення Тх терм1чноУ спйкос™, модертзашя ¡золятор1в з гладкою (аеродинам^чною) формою Щ з метою зниження Гх забрудненносп. Розробка 1золятор1в для екстремальних умов експлуатацп' передбачае 1 створення вщповщних методик лабораторних випробувань, яю адекватно виображали б реальш умови експлуатацп. Виршення ше! проблеми е необхщним в експлуатацп лшшно! скляно! ¡золяцп в районах з вологим тротчним та субтрошчним ¡си'матом.

Мета роботи . Обгрунтування можливос™ експлуатацп ¡золятор1в з гладкою формою Щ в районах з VI СЗА; теоретичне та експериментальне дослщження впливу конструктивних параметр1в 1Д на терм1чну стшюсть; розробка методики визначення аеродинам1чних властивостей Щ ¡золятор1в; визначення законом!рностей руйнування ¡золяцшного скла та металево! арматури ¡золятора, шд час дп фактор1в тротчного климату, розробка метод1в випробувань елеменлв лшшного ¡золятора на трошкост1йюсть.

Наукова новизна роботи. Експериментально шдтверджено вплив конфпурацп 1Д в приелектродшй обласп на стшюсть до дИГ ПР; сформульоват критерц моделювання процеав забруднення 1золятор1в в лабораторних умовах; визначеш принципи конструювання аеродинам1чних ¡золятор]в; визначеш особливост1 електричних процеав на поверхш Щпщчас дп фактор1в Бологого трошчного юпмату; визначеш залежное™ швидкос™ короз1'1 ¡золяцшного скла, антикорозшних покритпв пщ час епшьно! дп фактор1в тротчного юпмату та поверхневих струм!в витоку; доведена можлив1сть експлуатацп ¡золяторхв з лужного скла в районах з трошчним юпматом.

На захист виносяться наступи! осношп положения: методи шдвшцення стшкос™ скляних ¡золятор1В до дп ПР; ¡золятор з шдвищенною стпшстю до дп ПР; методика дослщження аеродштпчних ¡золятор1в; отримаш залежное™ штенсивносп забруднення ]золятор1в вщ геометричних параметр1в Щ; конструкхця ¡золятора з полшшенними аеродштпчними характеристиками; методика кл1матичних випробувань лшшних ¡золятор1в.

Практична цшшсть робота полягае в тому, що запропонована методика дослщження аеродинам1чних характеристик ¡золятор1в; визначеж основш сшввщношення, що встановлюють взаемозв'язок забрудненносп, спйкосп до ПР 13олятора з його основними геометричними розм1рами; спроектоваш { впроваджеш в виробництво 1золятори для райошв з екстремальними умовами експлуатацн; розроблена методика юпматичних випробувань лшшних ¡золятор1в.

Реал1защя роботи. Результати дисерташйно! роботи використат в Науково-дослщному шститут1 високих напруг (НД1ВН).

Апробащя роботи. Матер1али дисертацп доповщались на науково-техшчних конференшях в м. Баку ( липень, 1981 р.), в м. Ташкент ( листопад, 1983 р.), на науково-техшчних нарадах в НД1ПС (м. Лешнград, жовтень 1982, 1983 р.), в ВНД1Е ( м. Москва, листопад 1981 р.), на 1УПжнародшй нарад1 по високовольтнш ¡золят'] в Югослава. ( м. Аранджшовац, жовтень 1989 р.)

Публжацн. Основний з\ист дисертацп опуб;иковано в одинадцятьох працях.

Структура 1 обсяг дисертацп. Дисерташйна робота складаеться ¡з вступу, п'яти роздшв, перел1ку посилань ¡з 123 найменувань, 74 рисунюв, 36 таблиць, 4 додатюв, мютить 135 сторшок машинописного тексту, обсяг роботи 234 сторшки.

Вступ. Показан! актуальн1сть дисертащйно! роботи, особливосп експлуатацн скляних 1золятор1в в районах з штенсивними природними 1 промисловими забрудненнями, з пологим трошчним юпматом. Сформульоваш мета 1 задач1 дослиокень.

Перший роздш. Експлуатацшна нащшпсть лнийноУ ¡золяцн в районах з екстремальними умовами експлуатацн. Основними конструктивними параметрами лшшних ¡золятор1в с довжина шляху витоку (Ь), буд1вельна висота

(H), д1аметр ¡золяшйно! детал1 (Д). В якосп основних конструктивних напрямюв, шо забезпечують шдвищення питомих розрядних напруг по буд1вельнш висот! (Е н ) 1 по довжиш шляху витоку (Е1), прийнято збшьшення розвинутосп поверхн1 за рахунок збшьшення Ь/ Н при прагненш до малогабаритное^ ¡золятора за рахунок зменшення Н/ Д. Таким чином, у ¡золятор^в звичайного виконання величина Ь / Н знаходиться на р1вш 2.2, у ¡золящМв спещального (брудостшкого ) виконання - 2.5-3.1.

Але при збшьшенш Ь/ Н (Н=сопз1 ) ¡золятора його розрядш напруги

(I)р) зростають повшьшше шж збшыиуеться Ь, що пояснюеться двома причинами : з одного боку, при збшьшенш Ь зростае стушнь забруднення Щ, з шшого - ¡золююча спроможшсть ¿золятора попршуеться внаслщок шунтування пов^тряного пром1жку м1ж ребрами. Таким чином при вибор1 ¡золяцп використовуеться не дшсна (геометрична), а ефективна довжина шляху витоку (Ье):

Ьг

К„

де Ки - коефпдент ефекти вноси (використання довжини шляху витоку); Ц. - геометричпа довжина шляху витоку; Ье - ефективна довжина шляху витоку. Руйнуваиня скляних 1золятор1в мають мюце при наявносп на Тх поверхш забруднень ипльшстю ( В,) понад 10мг/см I провщтстю (■/) вище 20 мкСм пщ часдп ПР.

1Пд час горшня часткового розряду на поверхш забрудненого ¿зодятора [мвняння ланшога можна записати апдугочим чином :

и ~ [ А * 1д / 11"п+ Кп(1д )Н>

де ¡я - довжина поверхпевоТ дужки;

I - струм дужки; А,п - ста;п дуги;

II :| (1д )- ошр неперекритоТ дугою частики поверхш ¡золятора. Звисн був визначений струм розряду па забрудненш поверхш ¡золятора

в -залежносп вщ р1вня !золяии ( X е) 1 % ( рис. 1 ). Встановлено, шо навпъ при

1 350 ~ 300

250

200

150

100

11СД70Д

Ч !

-- N. - - ! ■ -! к N \ N

-- * "»ч 50

-------- 40

--- - ------- --• 20 10

.... 1 ..........1-1- 1

2.2

2.6

3.4 3.8

Ае,см/кВ

5 мкСм

0

Рис.1. Залежшсть струму дуги вш р1вня ¿золяцп та провщносп забруднення.

робочих напругах в район! ¡з VI СЗА (л= 3.1 см/кВ, 20 мкСм) струм ПГ досягае 80 - 100 м А, а питом а потужтсть ПР - приблизно (1.1-1.4)*! 0б Вт/м2, при цьому терм1чш напрут в сюи можуть псревищити безпечиий р1вень.

Проблема вибору оптимально! консгрукцп ¡золятора зводиться да визначення залежносп мЬк конфнуращ'ею 1Д 1 характером вцгкладання забруднень, тобго до опттнзаип форми 1Д з урахуванням п ае-родинам1Чких характеристик. Ведомо, що самообчищення гговерхш визначаетъея як

§ = V * V

_ ______1 ПК * sx>

де вгиповщно нормальна 1 дотична складов! вектора

швидкост) повггря. Зввдкл оптимальний кут нахилу (а) поверхш вщносно набнаючого струмешо зизначаеться ¡з умови

эЫ

да.

з я ко'] ви-пкас, що максимальне значения а, коли шс проявляеться очисна дш в!тру, складае 45°. Величина цього кута одержана з урахуванням забруднення тш>ки верхньо) частини ¡золятора. 3 шшого боку, надшшеть ¡золятора визначасться бшьшим чином забрудненнютю його нижньо! поверхш. Таким чином, надавання ¡золятору гладко! форми ще не дозволяе пщвищити його експлуаташйну надшшеть. Звщси надто актуальним е проведения спсшалышх аеродинам1чиих випробуванъ з метою визначення кзаемозв'язку конструктивних параметров ТД з1 ступеней а забруднюваность

3 пошнреиням екс-порту, зокрема и крахнк ¡з тротчним кл ¿матом , з'являються умови, иго виявлиють спсциф1чш дн на линйну ¡золяцяо. Основнимк чинникамн Бологого трошчного ¡симату, що вкявяяють несприятливий вплив на ¡золятори ¡з скла1 фарфору е:

■ висока температура навколишнього середовища;

- висока волопеп. повпря;

- вплив морських забруднень.

Вплив чинниюв Бологого трошчного юимату на лшшну скляну ¡золянпо проявляеться у вигляд1 х1м1чного руйнування дделсктрика ¡золятора, електрох1м1чного руйнування антикорозшного покриття арматури, штенсивних соляних забруднень.

Найбшьш характерною максимальною температурою для вологих трогикш с 40°С. При таюй температур) швидюсть корозшного руйнування ¡золящйного скла в умовах пщвищсноУ вологост1 та соляних забруднень збшьшуеться в 16-40 раз1в.Тому принциповим стае питания про викорисгання ¡золятор!в з лужного скла, як найбшьш технолопчних, в подобних районах. 1нша особливкть

експлуатаци ¡золятор1в в вологих трошках иолягае в штенсивному корозшному руйнуванн) ар.матури ¡золятора. Вважаеться, що основною причиною ¡нгенсивно! корози с особливють поверхневих електричних пронесш.

У вологих троглках в примореькш 3ohí через шдвищену температуру bmíct сол! в атмосфер! виший , жж в областях ¡з noMipium климатом. Звщси виникае проблема визначення розрядних напру г лшшно! ¡золяцп в умовах тривалого впливу соляних забруднень при пщвищенш температур^ розробки вщповщно! методики випробувань.

Роздкт, другий. Дослщжепня працездатносгп лшпших ¡золятор!в в районах з штенеипними забрудненнями. Одним ¡з перспектинних напрямюв шдвшцення розрядних напрут лшшно) ¡золяцп в забруднсних районах е застосування ¡золятор!в з гладкою (аеродинам1чною) формою 1Д , довжина шляху витоку яких на 10-20% використовуеться краще. Для виршення питания, пов'язаного з використанням даних титв ¡золятор1в в районах ¡з VI СЗА, були проведен! В1ДП0В1ДН1 натурш випробування ¡золятор1в в районах з штенсивними ' промисловими i природними забрудненнями.

KpnicpieM ощнки переваги ¡золятора був вибраний

коефнпент ефективносп

ЕЦ

Ки= -'

Ей

' де Ки - коефипент ефективносп i-того ¡золятора;

EL1 - розрядний градиент еталонного ¡золятора;

Еи - розрядний град!ент пор^внюваного ¡золятора.

За результатами випробувань, був одержаний важливий практичний висновок : так як коефщ1ент ефективносп ¡золятора не залежить вщ зони забруднення, можна казахи 'пльки про перевагу uieí чи ¡ншоТ консгрукци як такоГ, не по в'язуючи це з зоною забруднення. По даному KpuTepiro ¡золятори з гладкою формою Щ мають перевагу перед ¡золяторами з розвиненою поверхнею

Щ.

Був розрахований параметр LC(j) / Н , котрий дае наочну картину при наданш переваги (без врахування вартосп ) одного типу ¡золятора перед шшими. Чим бшьший Ь..ф /Н, тим менше ¡золяторт необхцшо мати в прлянд1 без 3m¡hh и надшпосп за електричною мщшетю. Встановлено, що Ьеф/Н>2,48 е найбшып оптимальним значениям. Само при таких значениях /Н спостериаеться тенденцш збыьшення U5(№ при иьому ¡золятори з гладкою формою 1Д вщловщають uiñ вимозк

Таким чином, результата натурних випробувань показали можлив1-сть ' застосування аеродинам1Чних ¡золятор)в в районах з забрудненою атмосферою аж до VI СЗА.

Осюльки в забруднених районах надшшстъ скляних ¡золятор1В знижуетьс: за рахунок терм)'чно! дн ПР, виникае необхшшсть дослщження вплив конфйурацп Щ \ на тер.чпчну стшюсть.

Внпробуваннями iзoлятopiв ПСД70Д ¡з лужного скла при щшьносч забруднення вщ 10 до 40 мг/см 2 встановлено, що псрюди повного руйнування и або поява макроскол1в ( з роз.\прамн понад 10 мм) ребер характеризуются д1ск струм] в з а\пштудою 25<1кр<50мА.

На пщстав1 апллпу функцюнально! залежное^ М1'ж довжиною поверхнево дуги 1 и струмом

и=1дЧКп(1д) + А1д/1л,+п]

був визначений гранично можливий струм дуги для вс1х режшпв випробувань Зктавлення залежносп 1Д =Г (1д) з певною областю критичних струм1в дозволш встановити, що коли Е, > 20 мг/см2 ¡з збшыденням Л.с струм ПР хоч 1 знижуеться але знаходигъся в обласп критичних струм1в. Звщси випливае надто важливш практичний висновок : в умовах - ¡нтенсивних забрудненнь (^>20мг/см2 збшьшення р1вня ¡золят! юлькосп ¡золяторов в прлянщ) не с ефективнид засобом гвдвишекня термшно! стшкосп скляних ¡золятор1в.

Осыльки поверхнсв) розрядш пронеси залежать не тшьки вщ характер; забруднешш, але 1 вщ форми ¡золяц!йно! детали то результата дп високо! напруп на забруднеш ¡золятори з р!зною конф!гуращею при зволоженш будут] нещентичними.

Випробувалисъ ¡золятори, чш конфигураци Щ ¡стотцо вiдpiзнялиcl. ПСД70Д (двокрила форма Щ ); ПС70Д (ребристий низ Щ ), ПКС70 (гладк; форма 1Д ), при ^=20 мг/см2 1 Хс=3.1см/кв (У1СЗА). За результатам, випробувань було показано, що на спйисть до да ПР ¡стотно вплива< конф)гуращя нижньо! поверх! 1Д : тривалкть випробувань до руйнування ; ¡золятор1в 3' гладкою формою 1Д в 3-4 рази вища. Пщвшцена терм1чна стшюст] ¡золятор1в з гладкою формою Щ визначасться, з одного боку, р1зницск механ)3\пв руйнування д1електрика, з ¡ншого - бъчьш низькою ¡нтенсившстк поверхневих розрядних процесш.

Виходячи з вищеотриманих результата був розроблений I виготовлений : лужного скла складу 7 дослщний брудостшкий ¡золятор ПСД70,що вщр1зняетьс* вщ сершного ПСД70Д лише конф1гурашею нижньо! поверхш 1Д ,а саме вщеутшетю ребер на нижнш поверхш Щ ( рис.2). За даними випробувань, якщс ссредшй час до руйнування ПСД70Д складав 83 год., то ПСД70 - 290 год.

Враховуючи, що модерн ¡зовапий ¡золятор мае довжину шляху виток} приблизно на 14% меншу, шж сершний ¡золятор, були проведен випробування по визначенню розрядних характеристик при штучном} забрудненш вщповщно до ГОСТу 10390-86.

а б

Рис. 2. Сершний (а) та дослщний (б) брудостшкий ¡золятор.

Встановлено , шо значения залежност1 и50й =Г(х) для дослщного \ сершного ¡золятор]в незначно в1др1зняготься 1 знаходяться в межах викиду. Менша довжина шляху витоку ПСД70 компенсуеться кращим п використанням.

Перевага модершзованого ¡золятора ПСД70, виготовленого з малолужного скла, за стшгастю до ди ПР залишаеться суттевою навпь коли £=60 мг/см".

Роздкл 3. Розробка ¡золятора з покращеними аеродинампнлми характеристиками. В умовах лабораторних випробувань найбшьш повно реальш пронеси забруднення Ьолятор1'в можна моделювати в аеродинам1чнш труб) (АТ). В АТ моделювалися процеси осадження цементних забруднень при швидкостт (V) повггряного струмешо 3м/с, як найбшьш можл!шй 1 несприятливш. В якосл моделюючо1 речовини застосовувався розплавлений парафш, використання якого дозволяло одержати стабшзованпй шар забруднення па ¡золяторахза 4-5 хв.

Швидюсть перемшення аерозольних часток в АТ вибиралася з умови р1'вност1 критерпв под1бноеп процесу осадження за Стоксом для парафшу (51п) 1 цементу (51ц). Використовувався метод сшвставлення розподшу коефщвгтв статичного тиску (Ср) по поверхш ¡золяшйноТ детал1 з зонами осадження штучного забруднення. Для дослщження розподшу коефалента статичного тиску (Ср) по довжинл шляху витоку ¡золятора використовувались дреноваш модел1 (рис.3.).

Вим1ри Ср проводились при змии кута обтжання Р вщ 0 до 180° шляхом повороту дреновано'1 модел1 , вщносно напряму пов1тряного струменю. Випробовувалися гладга ¡золятори з1 сферичною формою 1Д \ кошчш з кутами нахилу Щ (а) 7, 15, 25, 36°. На тдстав1 сшвставлення розподшу Ср (рис. 4, 5 ) по довжиш витоку {золятора 1 характеру вщкладання забруднення були визначеш критери осадження аерозольних часток:

сСр

-< 0 - для верхньо'1 частини Щ,

с(3

Ср < 0 - для нижньоУ частини 1Д.

1 - ¡золяшйпа деталь; 2 - пол1хлорвшьтова трубка; 3 - штуцер;

5,6,7,8 - точки винфювання статичного тнску.

Рис. 3 Дренована модель ¡золятора.

Були сформульоваш принципи конструювання ¡золятора з полшшеними аеродинам1чними характеристиками: аеродинам1чш характеристики можна покращити шляхом утворення комбшовано'1 форми Щ. ЬоляцШна деталь повинна мати сферичну форму в областа шапка - стержень, причому кут м1ж дотичною (ф), проведеною до сферично!' частини ¡з точки спряжения тарыки з силовим вузлом 1Д, повинен складати 15°, 1 кошчну форму бшя краю Щ з кутом нахилу 20-25°(рис. 6).

Роздал 4.Натурш випробування модершзованих ¡золятор1в. Для натурних випробувань модершзованих ¡золятор1в ПСД70 (двокрила Щ з гладкою нижньою поверхнею),ПСК 70 (1Д типу сфера-конус) був вибраний екстремальний за умовами експлуатацп район, для якого характеры ¡нтенсивш цементш забруднення в поеднанш з морськими виносами. Для пор1вняння випробовувалася широка гама ¡золятор1В з фарфору I загартованого скла.

Була визначена особливють забруднення нижньо'1 частини Щ ¡золятора ПСК 70 (сфера-конус). Як 1 припускалося, даний ¡золятор менше шддаеться забрудненню, тобто результати натурних випробувань пщтвердили коректнють методики аеродина\пчних випробувань.

Серед ¡золятор!в брудостшкого виконання найменше пщдаеться забрудненню модершзований ¡золятор ПСД70. Якщо у сершних ¡золягорпз ПСД70 Д, ПСВ70 середня щшьнють забруднення нижньо'1 частини 1Д складала вщповщно 30,8 131,06 мг/см2, то у ПСД70-23,01мг/см2.

45

90

135 180

Р.град

1 точка на 1Д--3 точка на Щ

2 точка на Щ — " "4 точка на Щ

область

вцкладень

забруднення

Рис. 4. Розподш коефшенту статичного тиску на верхнж частиш Щ

Номер точки на ¡золятор1 Номер точки на ¡золятор1

Рис. 5. Розподш коеф1ц1енту статичного тиску на нижнш частин1 Щ

Рис. 6. 1золятор з полтшеними аеродина.\пчними характеристиками типу сфера-конус.

За розрядною напругою найбшьш сириятливими для даних умов експлуатаци виявились модершзоваш ¡золятори ПСД70 \ ПСК70 (сфера-конус ).

Модершзоваш ¿золятори серед ¡золятор1в ¡з загартованого скла виявились 1 найбшьш стшкими до дп ПР. 1мов1ршсть \'х руйнування була в 2.5-10 раз!н нижчою.

Роздш 5. Розробка методики випробувань лшшних Ьолятор^в для район1в з вологим трошчннм клшатом. П ¡д час опрацювання методики юпматичних випробувань був проведений анал1з температурно-вологих умов в районах з тротчним климатом. Встановлено, що Д1я пщвищеноУ вологосп 1 температуря на лшшну 1золяцш за один рж в районах з вологим трошчним юпматом можна розподшити слщуючим чином :

- 80 < 5 < 100%, 1=20°С, 3000 <Т< 4000 год;

- 80 <5 <100%, 1=40°С, 300 <Т< 6400год.

Бшышсть електрообладання повинна бути ст1йкою до впливу атмосфери, забрудненоУ шлю. Виходячи з цього, взаемозв'язки поверхневих електричних процеав на лшшшй ¡золяцн визначались в умовах дп соляного туману. Випробування проводились в вищезгаданих юнматичних умовах. Враховуючи, що на працездатн!сть арматури ¡золятора суттево д1е асиметр1я струм1в витоку, втпрювались як позитивна, так \ негативна складов!. Асиметрш струм!в витоку визначалась за формулою

ХП:^ - £

3 =-* юо%,

де I* - ¡-та амплитуда ¡мпульсу струму позитивно!' полярносп, мА; " - ¡-та ампл!туда ¡мпульсу струму негативно! полярносп, мА;

п, - юлыасть ¡мпульав струму ¡-то! амшитуди.

1.1

Узагальнюючим параметром, то характеризуе швидьасть корози метал ево!' арматури, був визначений параметр

©=]*1у,

де 1у - серсдне значения позитивно! складовоТ асиметрй' струму витоку; ] - ступшь асиметрн струму витоку.

Визначено, що значениям 0т вщповщають р1вн1 асиметрн струму витоку 70% для 1=20°С : 63%-для г=40оС.

Для проведения юпматичних випробувань було прийнято ]ср=65%.Таким чипом, визначеш' д1апазони змши кл1матичних фактор1в були доповнеш величинами електричних парамегрщ:

1 - 80 < 8 < 100%, 1=20°С, 3000 < Т < 4000 год., 1у =0.6мА, ]=65%;

II -80 <5 <100%, Г=40°С, 300 <Т <400 год., 1у=0.8мА, ]=65%.

Дослщження корозшно! стшкосп сюш проводилися шд час дп трьох вид1в реагеггпв: вода, 0.5%- вий розчин 1\^С12, 3% -вий розчин NaCl при температурах вщ 20 до 80°С. Виб)р концентрашУ сол! був обумовлений вм!стом !У^С12 \ КаС1 в морсьюй водь

Пор^внялышй анал1з показуе, що корозшна сшшсть

малолужного сюа виша, причому ¡з збшьшенням тсмператури р1зниия в швидкостях корози м1ж складами 7 1 1Зв збьпьшуеться (рис.7). Корозшна актившсть вибраних водних розчшпв розташовуеться у ряду в порядку зростання

слщуючим чином:

3% р-н №С1 - Н20 - 0.5% р-н МвС12.

Мал1 швидкосп корозп ¡золяцшного скла в розчиш МаС1 поясшоються пропканням обмшних процеав

№"скло о Ка+ розчин, заторможуючих основну реакшю

N3* скло + розчин.

Т.год.

Рис. 7. Кшетичш кр1Ш короз1йного руйнування скла 7, 1 Зв в 0,5% розчину 1^С12

За результатами експериментальних дослщжень короз1йного руйиування ¡золяцшного скла пщ час впливу чинниюв троп1чного юймату з урахуванням i без урахування електричних дш встановлсно, що глибина руйиування coa за перюд 30 poKiß не перевищуе 1мм, що не иризводить до повного руйиування 1Д.

Взаемод1я юпматичних фактор1в i струму витоку найбшьше вплинае на зниження розрядних характеристик ¡золятор1в i руйиування антикорозшного покриття його металево! арматури (особливо стержня). Були обгрунтоваш умови визначення розрядних наируг ¡золятор1в гид час тривалог дп соляного туману. ■Зокрема, враховуючи бшьш ¡стогне зниження поверхневого опору Rs ¡золятор1в коли t=40°C , визначення розрядних наируг при дашй температур! с найбиьш npaBOMipnnM. iHTCHcuBHicTb зволоження (J) повинна складати 0,005 мм/хв. Оскъчъки при даному значенш J вщбуваегься найбшыле зниження Rs ( рис. 8 ).

"Г,хв

Рис. 8. Залежшсть змии! поверхневого опору полятора ПСД70Д в'щ тривалосп та щтенсивностп зволоження.

Дослщження динамки руйиування антикорозшного покриття арматури ¡золятора проводилися при 1=20°С 1 1=40°С пщ час змши асиметри струму витоку вщ 10 до 70%. Для випробувань використовувались зразки типу шапка -стержень. Встановлено, що м1ж швидюстю руйиування цинку 1 концентрашею розчину ИаС1 не спостер1гаеться строго'! кореляцп. Це поясшоеться тим, що г даному випадку домшуючим механ1змом руйиування покриття е електрокороз1я. а не х1м1чна короз1я.

В той же час , ¡з збшьшенням температури ¡з 20 до 40°С швидюстъ руйнування ангикорозжних покритпв зростае в 1.6 раза (рис.9).Тому, не зважаючи на те, шо трива'исть перюду ¡з 1=40°С пор!вняно ¡з 1=20°С в 10 раз1в менша , втрати ваги антикорозшних покритпв можуть бути чималими.

ч о

| 1.4 >

1,2 )

0,8 0,6 0,-1

0

Рис. 9. Швидкосп руйнуваня цинкового покриттл при 20 та 40°С

Якщо зважити на те, шо за один рк експлуатаци у вологих трошках через Ьолятор протае ЮЖл, тод! тривалють лабораторних випробувань визначитьсч з умови:

1 о4 = 120 * Т -+- 0.1

В даному випадку коефвдент 0.1 враховуе стввщношення м1ж тривалютю перюд1в 1з I =20СС 1 1 =40°С у вологих трошках. Коли 1у2о= 1мА 1 1^0= 1.3мА ( визначаеться ¡з сшввщношення амплпуди струм1в при 1=20°С \ 1=40°С ) будемо мати

104= 10"3*Т+0.1* 1.3*10~3*Т,

звщки

Т« 2400год.

або, враховуючи коефииент прискорення, отриманий на зразку шапка-стержень, загальна трив&'псть лабораторних дослщжень складае

2400

Т = -« 440 год_

5.5

10 20 30 40 50 60 70

При моделюванш одного року сксплуатацн трииашсть лабораторних випробувань складе:

- при г = 20°С - 400 год.;

- при Г = 40°С - 40 год.

За результатами кготв була розроблена "Методика юиматичних випробувань високовольтних шдвшних ( таршьчагих ) ¡золягор1в", що включае два види випробувань:

- лшшш ¡золятори випробовуються на визначення розрядних напруг в умовах довготривало! дп соляного туману, при I = 40°С;

- металева арматура ( стержень ) ¡золятора випробовуеться на визначення строку служби антикорозшного покриття в двостуиеневому режим!:

1-г = 20°С, 80 < 5 < 100% , I = 1.0 мА, ] = 65%, Т = 400год .;

II -1 = 40°С, 80 < 5 < 100% , I = 1.3 мА, ] = 65%, Т =40,0год.

У висновках приведен! основш результат!! роботи.

1. Показано, що в умовах щтснсивних забруднень ( у > ЮмкСм, |>мг/см2 ) збЬльшення р1вня ¡золяци не е ефективним засобом пщвищення стшкосп скляних ¡зол>гтор1в до впливу Г1Р.

2. Остановлено вплив на терм1чну стшюсть конфиурацп нижньоУ поверхш ¡золяцшно! детали.

3. Обгрунтована конструкд1я ¡золятора брудостшкого виконання з шдвищеною терм1чною спйкютю до впливу ПР.

4. Показана можливкть експлуатацп ¡золятор1в з гладкою формою ¡золяцшно! детал! в районах з VI СЗА.

5. Розроблена методика аеродинам1чних випробувань лишших ¡золятор1в.

6. Показано, що ¡золятори з комбшованою формою ¡зодящйно! дета,т (типу сфера-конус) мають покращеш аеродинам1чш характеристики.

7. Обгрунтоваш основш геометричш розм1ри ¡зодяцпшо1 детал1 ¡золятор!в типу сфера-конус.

8. Натурш випробування в екстремальних умовах модершзованих ¡золятор1в показали високу 1х експлуатащйну иадшшеть.

9.0бгрунтоваш види ¡шматичних випробувань лшшних ¡золятор1в.

10. Визначеш характеристики поверхневих струм1в витоку, тривалост! '¡х дп при [спматичних випробуваинях лiнiйниx ¡золятор1в.

11. Результата роботи використаш при розробках лшшних ¡золятор1в клаав 70 1 120 кН, при юиматичних випробуваинях лшшних ¡золятор!в, призначених для експлуатацп в краТнах з Бологим трошчним кл¡матом.

Публжаци" по дисертацшшй роботь

1. Покровский С.Ф., Ким Ен Дар, Новиков A.A., Куке C.B. Особенности эксплуатации стеклянных изоляторов в районах с интенсивными промышленными загрязнениями // Электрические станции.-1983.-N6.-C.53-55.

2. Покровский С.Ф., Ким Ен Дар, Новиков A.A., Куке C.B. Исследование устойчивости загрязненных стеклянных изоляторов к поверхностным разрядам // Информэнерго Энергетика и электрификация. Сер.Строительство сельских электросетей. - 1983.- вып. 10. - с. 11-13.

3. Покровский С.Ф., Ким Ен Дар, Новиков A.A., Куке C.B. Особенности эксплуатации стеклянных изоляторов в районах с цементирующими загрязнениями: тезисы докладов научно-технической конференции. -Ташкент: 1983. - 57с.

4. Новиков A.A., Куке C.B. и др. Опыт эксплуатации стеклянных изоляторов в зоне уносов доломитного завода// Электрические станции. -1984.-N 3 - с. 67-68.

5. Ким Ен Дар, Куке C.B. Повышение надежности стеклянных изоляторов в районах с интенсивными промышленными загрязнениями // Электрические станции. -1985. - N 4.-С.54-56.

6. Злаказов А.Б., Куке C.B. Направления конструирования и проектирования изоляции BJI и ОРУ для районов с различной степенью загрязненности атмосферы: Тезисы докладов научно-технической конференции. - Ташкент: 1986. - с.58-61.

7. Ким Ен Дар, Куке C.B. и др. Сравнительные испытания линейной изоляции в аэродинамической трубе // Электрические станции.-1987.-N 7.-с.47-49.

8. Аксенов В.А., Куке C.B., Злаказов А.Б., Ким Ен Дар и др. Исследование изоляторов с различными аэродинамическими характеристиками стеклодетали: тезисы докладов научно-технической конференции. -Ташкент: 1989. - 53с.

9. Ким Ен Дар, Тарасова Н.Ф. Куке C.B. Влияние повышенного напряжения на стеклянные изоляторы // Электрические станции. -1988.-N11. -с.69-72.

10. Ким Ен Дар, Куке C.B. Изолятор с улучшенными аэродинамическими характеристиками // Энергетика и электрификация. - 1994. - N I.e. 44-47.

11. A.c. 1379804 СССР, МКИ Н01 В 17/02. Высоковольтный подвесной изолятор / Ким Ен Дар, C.B. Куке, О.В. Лазарев, В.И. Савченко (СССР). -N391471/24-07; заявл. 26.06.85.

Особистий внесок автора

В робоп 1 визначеш критичш параметри шару забруднення лш1йних 1золятор1в; в работах 2, 3 визначеш критичн! параметри поверхневих розряд1в, 1х взаемозв'язок з характеристиками шару забруднення; в робот] 4 показано, що в умовах штенсивного забруднення збшьшення р1вня ¡золяцп не е ефективним засобом пщвищення стшкосп скляних ¡золятор!в до дп поверхневих розряд1в; в робот1 5 обгрунтована конструкшя брудостшкого скляного ¡золятора с пщвищеною спиюстю до да поверхневих розря/пв; в роботах 6, 8 показано, що в умовах штенсивних забруднень ¡золятори з аеродина\пчною формою ¡золяц1йно! детал1 мають висок1 експлуатацшш характеристики незважаючи на меншу довжину шляху витоку; в робот! 7 розроблена методика проведения аеродина\пчних випробувань л1}пйних ¡золятор1в; в робот1 9 розроблена методика випробування скляних 1золятор1в в умовах дп ¿нтенсивних коронних розряд1в; в роботах 10, 11 обгрунтована конструкц1я лшшного ¡золятора з пщвищенними аеродинам1чними характеристиками.

ABSTRACT

Kuks S.V., "Researching and Development of Line Insulators for Exstremele Hard Service Condions". Manuscript: 05.09.13 - Strong Electric and Magnetic Fields Technology. Kharkov State Polytechnic University, 1996.

In this paper service properties of line glass insulation, while working under the influence of intensive atmospheric and industrial pollution in wet tropical regions, are shown in the connection with possibility of insulators and their items to be damaged when subjected to thermal and electrochemical action. Recommendations on increasing of glass insulators thermal resistance were developed and those on optimization of insulators design with smoothly shaped insulating item.

Recommendations were implemented in production of insulators for extremely hard service conditions. Also climatic testing technique on line insulators tropical stability was developed, taking into consideration the peculiarities of electrical process occurring on insulator surface.

АННОТАЦИЯ

Куке Сергей Владимирович. Исследование и разработка линейных изоляторов для экстремальных условий эксплуатации. Рукопись. 05.09.13 -техника сильных электрических и магнитных полей. Харьковский государственный политехнический университет. Харьков, 1996 г.

Показаны особенности эксплуатации стеклянной линейной изоляциив районах с интенсивными загрязнениями и влажным тропическим климатом, связанные с возможностью термического и электрохимического разрушения изоляторов и его элементов.

Разработаны рекомендации по повышению термической устойчивости стеклянных изоляторов, оптимизации конструкции изоляторов с гладкой формой изоляционной детали. Рекомендации реализованы при производстве изоляторов для экстремальных условий эксплуатации. Разработана методика климатических испытаний линейных изоляторов, учитывающая особенности поверхностных электрических процессов.

Клгочов1 слова.

Лшшш скляш ¡золятори, терм1чне та електрох1м1чне руйнування, аеродиналпчш характеристики ¡золятор1в, випробування на трошкостшысть, розрядш напруги, руйнування антикорозиши.х покритпв.

Пщписано до друку 18.04.97р. Замовлення № 228. Тираж 100 прим. Надруковано на р1зограф1 редакщ'йно-видавничого центру газета "ВкггГ. м.Слов'янськ, вул.Жовтнево! революцм, 37.