КОМПОЗИТНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ

При генерации, передаче и распределении электроэнергии, по техническим причинам, необходимо изменять уровень электрического напряжения, измерять его и управлять им. Все это делается с помощью специфической электроаппаратуры, статической или вращающейся, для перехода от среднего напряжения генерации к высокому напряжению передачи, чтобы затем вернуться к среднему, и к низкому напряжению распределения, а также для измерения, защиты и прерывания электрических сетей.

Изоляторы используются во всей этой электроаппаратуре: предназначены для электрической изоляции двух металлических деталей, имеющих различный уровень напряжения (как правило, одна заземлена), для предотвращения коротких замыканий, которые могут привести к нарушению сети и повреждению или разрушению электрооборудования.

SAVER в состоянии обеспечить смонтированные композитные и проходные изоляторы, которые используют SF6 в качестве изолирующей среды.
Проходные изоляторы используются для того, чтобы провести проводники, находящиеся под напряжением, во внутреннюю часть всех типов электрооборудования, таких как трансформаторы, выключатели, шинопроводы и изоляционные трубки для проводки.
Проходные изоляторы делятся на не-конденсаторы и конденсаторы, а последние подразделяются в зависимости от их применения на проходные изоляторы воздух-воздух, воздух-SF6, воздух-масло, изоляционные трубки для проводки (и т.д..) и от их изолирующей среды (газ, RIP (Resin impregnated Paper (бумага, пропитанная смолой)), OIP (Oil Impregnated Paper (бумага, пропитанная маслом)). Для композитных изоляторов важно иметь информацию об изолирующей среде и специфике применения, такую как уровень загрязнения, высота на уровнем моря зоны, в которой они будут установлены, и так далее.

Для применения при высоком и очень высоком напряжении газ SF6 обычно используется в качестве изолирующей среды, потому что не подвержен старению, не токсичен, не горюч, имеет хорошие диэлектрические, дугогасительные и тепловые свойства и возможность контролировать стресс диэлектрика через его плотность (благодаря детектору давления).
Изоляторы делятся на керамические или композитные, последние с силиконовым оребрением для наружного применения или без силиконового оребрения для применения во внутренних помещениях или внутри электрической аппаратуры (обычно пропитаны под вакуумом).

Сложность производства композитных изоляторов растет экспоненциально с увеличением класса напряжения, по этой причине, проектирование с электрической и механической точки зрения должно быть очень точным. Также и их производство должно быть реализовано с максимально возможной тщательностью и точностью, чтобы избежать какого-либо дефекта - даже незначительного характера - который может привести к катастрофическим последствиям (пробои и / или повреждение электрооборудования).

Изоляторы, наиболее используемые в настоящее время, являются керамическими, но в течение последних нескольких десятилетий композитные изоляторы увеличили свою долю рынка благодаря важным преимуществам, которые гарантируют по сравнению с традиционными керамическими изоляторами:

  • безопасность для операторов и электрического оборудования. Из-за своей конструкции, материала и технологии производства композитные изоляторы не взрываются как керамические изоляторы при наличии дефектов. Фарфор представляет собой очень жесткий и хрупкий материал и может разбиться при наличии дефектов производства (которые не всегда возможно определить) или при наличии сильного теплового стресса. Для оборудования с газовой изоляцией при нормальных условиях эксплуатации (как правило, рабочее давление составляет 8-9 МПа) или при внутреннем избыточном давлении (выше 1,2 МПа), дефект в фарфоре может вызвать настоящий взрыв с "фарфоровыми пулями", летящими на большие расстояния. Дефект в композитном изоляторе, даже если и имеется, приведет к постепенному ослаблению волокон с последующим снижением внутреннего или избыточного давления. Это, безусловно, одно из главных достоинств композитных изоляторов во сравнению с керамическими, учитывая то, что обычно при установке присутствуют рабочие, а вблизи находятся жилые дома и офисы.
  • высокая гидрофобность силикона, который позволяет избежать необходимости мыть с определенной частотой внешнюю сторону изолятора (низкие затраты на обслуживание);
  • время подготовки к выпуску полимерных изоляторов, изготовленных в подразделении высокого напряжения SAVER, очень ограничено по сравнению со средним временем, которое необходимо производителям керамических изоляторов высокого напряжения;
  • меньший вес по сравнению с керамическими изоляторами, что заключает в себе двойное преимущество с точки зрения экономии затрат на транспортировку и возможности разрабатывать более компактное электрооборудование (т.е. более дешевое);
  • композитные изоляторы являются менее хрупкими, чем керамические, и это позволяет манипулировать ими с гораздо большей легкостью и скоростью во время сборки оборудования или во время их внедрения в эксплуатацию; кроме того, часто силиконовое оребрение в случае повреждения может быть отремонтировано.

На протяжении многих лет SAVER изготовил и продал тысячи труб, выполненных намоткой волокна, европейским производителям композитных изоляторов.Таким образом, мы имеем большой опыт в производстве труб для такого применения и в склеивании их с металлическими частями.В 2007 году SAVER принял решение начать производство не только трубы, выполненной намоткой волокон и склеенной с металлическими фланцами, что остается "основной специализацией" для композитного изолятора, но законченного изолятора с силиконовым оребрением.
Действительно, композитный изолятор состоит из трубки, которая обеспечивает механическую прочность (FRP трубы), собранной с металлическими фланцами и покрытой силиконовым оребрением, которое гарантирует требуемую электрическую изоляцию. В частности, силиконовое оребрение обеспечивает длину пути тока утечки, необходимую для предотвращения пробоев, и защищает трубу, выполненную намоткой волокон, от ультрафиолетовых лучей.
Расчет электрических и механических параметров, установка изоляторов в сильно загрязненных зонах или на большой высоте, эффект короны, все это является аспектами, которые необходимо учитывать для правильного определения размеров, для проектирования и процесса производства этих изделий.

Примеры моделирования электрического поля для правильного проектирования изоляторов и экранирования:

SAVER сделала значительные инвестиции для внешних проверок, машин, человеческого капитала, оборудования и оснащения для контроля. Стратегия SAVER заключалась в сохранении и все большем усилении своей позиции в отрасли передачи и распределения электрической энергии, особенно при высоком напряжении. Сегодня SAVER входит в число крупнейших мировых производителей композитных изоляторов и поставляет их по всему миру и наиболее известным производителям оригинального высоковольтного оборудования (OEM HV (High Voltage ORIGINAL EQUIPMENT MANUFACTURER)). Как и для всех других изделий, учитывая специфичность и сложность применение при высоком напряжении, SAVER выбирает только лучшие сырьевые материалы, прошедшие испытания и сертификацию, произведенные в Европе, с тем чтобы обеспечить возможно наиболее высокое качество и надежность.

Ведущие производители оригинального высоковольтного оборудования(OEM HV (High Voltage ORIGINAL EQUIPMENT MANUFACTURER )) могут одобрить композитные изоляторы только после испытаний их эксплуатационных характеристик посредством очень строгих электрических и механических тестов и моделирования их поведения и их износа в течение длительного периода. SAVER прошел все необходимые испытания, предусмотренные международным стандартом IEC 61462, и специфические испытания клиентов (более жесткие), которые запрашивают ведущие мировые производители электротехнического оборудования.

Испытание на этапе разработки согласно стандарта IEC 61462

  • Испытания поверхностей соприкосновения и соединения с металлическими частями (IEC 61462 § 7.2)
  • Испытания материала юбки изолятора и корпуса (IEC 61462 § 7.3), которые включают:
    • Испытание на твердость (IEC 61462 § 7.3.1)
    • Ускоренное испытание на атмосферостойкость (IEC 61462 § 7.3.2)
    • Испытание в режиме сопровождения и испытание на эрозионную устойчивость (IEC 61462 § 7.3.3)
    • Испытание на возгораемость (IEC 61462 § 7.3.4)
  • Испытания материала трубы (IEC 61462 § 7.4)
    • Испытание на проникновение красителя (IEC 61462 § 7.4.1)
    • Испытание на диффузию воды (IEC 61462 § 7.4.2)

другие специфические испытания по заказу клиента

  • Термостарение под действием внутреннего давления (2000 часов при Tмакс ниже MSP (максимальное рабочее давление)
  • Термостойкость (10 циклов за 24 ч между Tмин и Tмакс ниже MSP (максимальное рабочее давление)

Стандартное испытание:

Стандартные испытания проводятся для определения соответствия между проектными расчетами и промышленной реализацией. Все испытания проводятся каждый раз при изменении размеров или конструкции. Все стандартные испытания выполняются внутри группы SAVER с помощью экстензометров.

  • Испытание на внутреннее давление (IEC 61462 § 8.4.1)
    • Этап 1: испытание при 2,0 × максимальном рабочем давлении (MSP)
    • Этап 2: испытание при 4,0 × максимальном рабочем давлении (MSP)
    • Этап 3: испытание при специфическом уровне внутреннего давления (SIP) (если SIP > 4 x MSP)
    • Этап 4: испытание на давление взрыва
  • Испытание на изгиб (IEC 61462 § 8.4.2)
    • Этап 1: испытание на максимальную механическую нагрузку (MML)
    • Этап 2: испытание на 1,5 × максимальной механической нагрузки
    • Этап 3: испытание на 2,5 × максимальной механической нагрузки
    • Этап 4: проверить до разрушения

Типовые испытания:

Типовые испытания проводятся с целью проверки качества стандартной продукции. Все типовые испытания должны проводиться внутри группы Saver по согласованию с заказчиком.

  • Испытание на изгиб
  • Испытание под давлением
  • Проверка герметичности (с гелием и масс-спектрометром)
  • Трехмерные измерительные машины
  • Визуальный осмотр

SAVER уже провела типовые испытания для следующих приложений:

  • Выключатели с дугогасящей камерой под напряжением от 36 до 170кВ
  • Выключатели с дугогасящей камерой под напряжением от 245 до 800 кВ
  • Проходные изоляторы ARIA-SF6 для выключателей с заземлённым корпусом от 72 до 362 кВ
  • Трансформаторы на заказ от 72 до 800кВ
  • Кабельные наконечники
  • Разрядники для защиты от перенапряжений

Чтобы быть более конкурентоспособными в производстве композитных изоляторов, группа SAVER решила предоставить для высоковольтной продукции полностью одно предприятие, очень индустриализированное и автоматизированное, с годовой производственной мощностью около 50 тысяч полимерных изоляторов.

Несколько тысяч композитных изоляторов уже установлены и в эксплуатации на протяжении многих лет во многих географических районах и с тяжелыми условиями работы.

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

  • Оптимизация размеров изолятора;
  • Разработка внутреннего / внешнего экранирования;
  • Определение силиконового оребрения композитного изолятора;
  • Контроль электрических нагрузок вдоль материала

Анализ методом конечных элементов