В испытательном центре АО «ЮМЭК» проведены сравнительные испытания изоляторов различной конфигурации и определён коэффициент использования (корректирующий коэффициент), равный 1,25, необходимый для расчета количества изоляторов стандартного профиля с увеличенной длиной пути утечки (с более развитой нижней поверхностью изоляционной детали) в изолирующей подвеске.

Правильный выбор изоляции и ее высокое качество являются одними из основных условий, выполнение которых обеспечивает надежную эксплуатацию воздушных линий электропередачи.

Выбор типов изоляторов производится при проектировании на основании требований нормативных документов, определяющих необходимую механическую и электрическую прочность изоляторов.

Основным документом для выбора изоляции на объектах ПАО «Россети» является СТО 56947007-29.240.059-2010 «Инструкция по выбору изоляции электроустановок». При проектировании воздушных линий электропередачи других компаний выбор изоляции осуществляется на основании гл. 1.9 ПУЭ 7-го издания, а также в соответствии с РД 34.51.101-90 «Инструкция по выбору изоляции электроустановок».

Исследования работы изоляции в загрязненных районах показали, что основным фактором, определяющим надежность эксплуатации изоляции при загрязнении, является длина пути утечки изолятора.

Длина пути утечки изолятора – это кратчайшее расстояние по контуру наружной изоляционной поверхности между частями, находящимися под разными электрическими потенциалами. От этой величины зависит надежность работы изолятора при загрязнении и увлажнении.

Разрядные характеристики загрязненных изоляторов зависят от длины пути утечки,
от диаметра изолятора, вылета и конфигурации ребер и расстояния между ребрами. Поэтому при увеличении длины пути утечки изолятора усложнением его конфигурации в ряде случаев не может быть получено увеличение разрядного напряжения, пропорциональное длине пути утечки.

В связи с этим при определении требуемого количества изоляторов в расчет введен поправочный коэффициент на развитость поверхности изолятора – коэффициент использования (в соответствии с ПУЭ 7-го издания), он же коэффициент эффективности (в соответствии с РД 34.51.101-90), он же корректирующий коэффициент (в соответствии с СТО 56947007-29.240.059-2010). Значение коэффициента одинаковое по всем вышеуказанным документам и соответствует данным таблиц 1 и 2

Таблица 1 – Корректирующие коэффициенты k_L подвесных тарельчатых изоляторов со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали

LИ/D	kL
От 0,90 до 1,05 включительно	1,00
От 1,05 до 1,10 включительно	1,05
От 1,10 до 1,20 включительно	1,10
От 1,20 до 1,30 включительно (ПС70Е, ПС120Б)	1,15
От 1,30 до 1,40 включительно (ПС160Д, ПС210В)	1,20

Таблица 2 – Корректирующие коэффициенты k_L подвесных тарельчатых изоляторов специального исполнения с сильно развитой поверхностью

Конфигурация изолятора	kL
Двукрылая	1,20
С увеличенным вылетом ребра на нижней поверхности	1,25
Аэродинамического профиля	1,00
Колоколообразная с гладкой внутренней и ребристой наружной поверхностью	1,15

На сегодняшний день существует проблема при расчете изоляции, которая связана с тем, что в представленных выше таблицах указаны корректирующие коэффициенты не на всю номенклатуру выпускаемых заводами стеклянных изоляторов. А именно, отсутствуют значения для изоляторов стандартного профиля с увеличенной длиной пути утечки (с более развитой нижней поверхностью изоляционной детали) следующих типов:

— ПС70И (длина пути утечки 407 мм, диаметр стеклодетали 255 мм);

— ПС70СС (длина пути утечки 415 мм, диаметр стеклодетали 255 мм);

— ПС120В (длина пути утечки 407 мм, диаметр стеклодетали 255 мм);

— ПС120СС (длина пути утечки 415 мм, диаметр стеклодетали 255 мм);

— ПС160К (длина пути утечки 460 мм, диаметр стеклодетали 280 мм);

— ПС160М (длина пути утечки 470 мм, диаметр стеклодетали 280 мм);

— ПС210Д (длина пути утечки 482 мм, диаметр стеклодетали 280 мм);

— ПС210М (длина пути утечки 490 мм, диаметр стеклодетали 280 мм).

Для определения корректирующего коэффициента проведены сравнительные испытания изоляторов с разрушающей нагрузкой 70 кН, 120 кН, 160 кН и 210 кН, имеющих отличие
в конфигурации и длине пути утечки, по следующим показателям:

— среднеразрядное напряжение промышленной частоты в сухом состоянии;

— выдерживаемое напряжение в сухом состоянии;

— среднеразрядное напряжение промышленной частоты под дождем;

— выдерживаемое напряжение промышленной частоты под дождем.

Испытания проводились для следующих изоляторов:

стандартного профиля со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали:

 — ПС70Е, ПС120Б, ПС160Д, ПС210В;

стандартного профиля с развитой нижней поверхностью изоляционной детали:

— ПС70И, ПС120В, ПС160К, ПС210Д, ПС70СС, ПС120СС, ПС160М, ПС210М;

специального исполнения с увеличенным вылетом ребра на нижней поверхности:

— ПСВ70А, ПСВ120Б, ПСВ160А, ПСВ210Д.

Согласно проведенным испытаниям определено, что изоляторы стандартного профиля
с более развитой нижней поверхностью, как и изоляторы с увеличенным вылетом ребра, имеют преимущества по разрядным характеристикам в сухом состоянии перед изоляторами стандартного профиля со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали.

У изоляторов с более развитой нижней поверхностью изоляционной детали при одинаковом диаметре тарелки эффективность использования длины пути утечки не увеличивается из-за возможности прохождения разряда по верхушкам ребер без захода в пространство между ними. Следовательно, для стандартных изоляторов с развитой нижней поверхностью изоляционной детали, у которых отношения длины пути утечки изолятора L_И к диаметру его тарелки D больше 1,4 (L_И/D>1,4), требуется увеличение коэффициента использования изоляторов относительно требований ПУЭ 7-го издания, приведенных в таблице 1. Более того, для стандартных изоляторов с L_И/D>1,4 в таблице ПУЭ 7-го издания и других нормативных документах не приведены значения коэффициента использования.

В ПУЭ 7-го издания, а также в других нормативных документах приводится таблица
с коэффициентами использования подвесных тарельчатых изоляторов специального исполнения, где указан коэффициент использования для изоляторов с увеличенным вылетом ребра типа ПСВ, имеющих L_И/D>1,4, равный 1,25.

В таблице 3 приведено сравнение значений L_И/D различных типов изоляторов, указывающее на правомерность использования для изоляторов стандартного профиля
с развитой нижней поверхностью изоляционной детали коэффициента 1,25, как и для изоляторов с увеличенным вылетом ребра типа ПСВ, что также подтверждается сравнением значений коэффициентов формы изоляторов и повышенными значениями среднеразрядного и выдерживаемого напряжения по сравнению с изоляторами стандартного профиля со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали.

Таблица 3 – Сравнение значений L_И/D подвесных тарельчатых изоляторов

Исполнение изолятора	Изоляторы стандартного профиля со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали	Изоляторы стандартного профиля с развитой нижней поверхностью изоляционной детали		Изоляторы специального исполнения с увеличенным вылетом ребра
Расчет значения LИ/D изоляторов с разрушающей нагрузкой 70 кН
Тип изолятора	ПС70Е	ПС70И	ПС70СС	ПСВ70А
LИ	320	407	415	445
D	255	255	255	280
LИ/D	1,25	1,6	1,63	1,59
Расчет значения LИ/D изоляторов с разрушающей нагрузкой 120 кН
Тип изолятора	ПС120Б	ПС120В	ПС120СС	ПСВ120Б
LИ	330	407	415	445
D	255	255	255	280
LИ/D	1,29	1,6	1,63	1,59
Расчет значения LИ/D изоляторов с разрушающей нагрузкой 160 кН
Тип изолятора	ПС160Д	ПС160К	ПС160М	ПСВ160А
LИ	385	460	470	545
D	280	280	280	320
LИ/D	1,38	1,64	1,68	1,7
Расчет значения LИ/D изоляторов с разрушающей нагрузкой 210 кН
Тип изолятора	ПС210В	ПС210Д	ПС210М	ПСВ210Д
LИ	380	482	490	555
D	290	280	280	320
LИ/D	1,31	1,72	1,75	1,73

Рекомендуемая область применения подвесных изоляторов с развитой нижней поверхностью изоляционной детали типов ПС70И, ПС70СС, ПС120В, ПС120СС, ПС160К, ПС160М, ПС210Д, ПС210М с L_И/D>1,4 – районы с 1-3-й СЗ при любых видах загрязнения.

Испытания проводились в аккредитованной испытательной лаборатории АО «ЮМЭК» (протокол испытаний № ЮИЛ-0206-02-2023). Фотографии отдельных испытаний представлены на рис.1 и 2.

Рисунок 1 – Определение среднего разрядного напряжения промышленной частоты под дождём, изолятор ПС 120Б

Рисунок 2 – Определение среднего разрядного напряжения промышленной частоты под дождём, изолятор ПС 120СС

В результате проведенной работы оформлено информационное письмо АО «ЮМЭК» №03-65/1 от 01.03.2023 г., которое может быть основанием для проведения расчетов количества изоляторов стандартного профиля с увеличенной длиной пути утечки в изолирующих подвесках до актуализации нормативных документов.

Авторы:
Директор АО «ЮМЭК» Ефимов Алексей Юрьевич
Заместитель генерального директора по проектной деятельности ООО «ФОРЭНЕРГО-ИНЖИНИРИНГ» Хайрутдинова Марина Вадимовна