Загрязнения поверхности изоляторов и борьба с ними

Загрязнение и увлажнение изоляторов значительно снижает их разрядное напряжение. Особенно опасно для изоляции одновременное действие загрязнения и увлажнения; разрядное напряжение настолько снижается, что может оказаться ниже рабочего напряжения, что приводит к перекрытию загрязненных и увлажненных изоляторов. Если это перекрытие происходит на шинах подстанции, то оно приводит к полному обесточению подстанции, т.е. к тяжелой аварии.

Увлажнение, вызванное туманом, опаснее дождя. При тумане увлажняется вся поверхность изолятора (как верхние, так и нижние поверхности его юбок), в то время как при дожде часть поверхности изолятора остается сухой. Загрязнение и туман в отдельности не так страшны, опасно их совместное действие.

Различают следующие виды загрязнения:

1. Загрязнения от топочных уносов (например, угольных котельных).

2. Загрязнения от химических, металлургических и цементных (или подобных им заводов).

3. Соляные загрязнения, возникающие вследствие осаждения на поверхности изоляторов мелкой морской соленой водяной пыли на линиях, проходящих вблизи моря или эрозии засоленных почв.

По степени стойкости загрязнения делятся на:

1. Легко очищающиеся с поверхности.

2. Образующие на поверхности изоляторов крепко пристающий несмывающийся слой.

3. Растворимые в воде соли.

В районах с интенсивным загрязнением атмосферы применяются следующие меры для предотвращения аварий, вызванных перекрытием загрязненной изоляции:

1. Учет «розы ветров» при выборе места сооружения ОРУ по отношению к источнику загрязнения.

2. Применение устройств для очистки газов от топочных уносов (электрофильтры, мокрая золоочистка). Эти способы очистки газов являются достаточно эффективными, уходящие газы очищаются от загрязняющих их частиц на 95 – 98%.

3. Применение высоких дымовых труб (на современных пылеугольных электростанциях применяются дымовые трубы высотой до 240м и более). При высоких дымовых трубах загрязняющие частицы, выходящие из труб (после очистки газов фильтрами), рассеиваются воздушными течениями на большие площади, и плотность оседающих загрязняющих осадков будет невелика. Изоляция ОРУ, расположенных на небольшом расстоянии от источника загрязнения, практически не загрязняется.

Если выполнены требования по п.п. 1, 2 и 3, то применение других мер борьбы с загрязнением изоляции на электрических станциях обычно не требуется, обеспечивается нормальная эксплуатация ОРУ.

При невыполнении требований п.п. 1, 2 и 3 для уменьшения вероятности перекрытия загрязненной изоляции приходится применять другие меры, главным образом по периодической очистке загрязненной изоляции. К таким мерам относятся:

4. Периодическая очистка (вручную) загрязненной изоляции и обтирка сухой ветошью, а в случае стойких загрязнений (цемент и др.) – обмывка тряпками или кистями, смоченными специальными растворителями. Это очень трудоемкий метод; кроме того, он требует поочередного отключения отдельных частей ОРУ, иногда с уменьшением надежности электроснабжения отдельных потребителей; при большом количестве переключений возрастает вероятность ошибок персонала, что может привести к авариям и несчастным случаям с людьми.

5. Обмывка водой специально обученным персоналом из шланга под рабочим напряжением. Этот метод не требует обесточения установки; однако он не нашел широкого распространения по следующим причинам:

– не всякая вода удовлетворяет требованиям по величине удельного сопротивления; удельное сопротивление воды при обмывке изоляторов сплошной струей под давлением 0,5 – 1МПа должно быть не ниже 15 Ом ∙ м;

– возможны перекрытия от брызг, попадающих при обмывке на соседнюю загрязненную, еще не обмытую изоляцию. Это приводит к тяжелым авариям, особенно если перекрытие изоляции произошло на шинах РУ;

– не всякое загрязнение можно смыть.

Разновидностью обмывки изоляторов из шланга под рабочим напряжением является обмывка прерывистой струей воды. Для образования прерывистой струи воды применяется роторный прерыватель, позволяющий получить струю, отдельные участки которой разделены воздушными промежутками.

В прерывателе ОРГРЭС (рис.4.1) основным элементом является ротор, который свободно вращается на валу в легком жестяном кожухе 1 и приводится во вращение лопастями турбинки 6, питаемый через вспомогательный ствол 7.

Главной частью ротора являются ножи 2. При вращении ротора нож в момент, показанный на рисунке, находится на пути движения воды, выходящей сплошной струей из главного ствола 3. Вода, попадая на нож, меняет направление своего движения, разбрызгивается и отводится вниз, в сливное отверстие 4. При повороте ротора ножи опустятся вниз и вода из ствола 3 свободно устремится в выходное отверстие 5 кожуха. В следующий момент ножи ротора снова перекроют путь струе к выходному отверстию. При таком вращении ротора на пути потока воды за кожухом возникает прерывистая струя.

По дальности вылета она не уступает обычной струе, создаваемой стволом с насадкой соответствующего диаметра.

Как показал опыт, применение обмыва изоляторов водой снижает трудозатраты на очитку изоляторов в 4 – 5 раз, а использование высоконапорных струй позволяет произвести обмыв одной гирлянды ВЛ 500кВ за 1 – 1,5 мин при расходе воды около 100л.

Удельное сопротивление воды допускается не менее 10 Ом ∙ м.

При применении прерывателя струи воды для обмывки изоляторов под рабочим напряжением исключается ток утечки по струе и тем самым повышается безопасность работ. Рис.4.1. Роторный прерыватель

струи воды для отмывки изоляторов

6. Очистка изоляторов под напряжением при помощи изолирующих штанг со щеточным механизмом. Этот метод применим лишь для очистки сухих, несцементировавшихся (рыхлых) загрязнений. При очистке изоляторов ЗРУ щетки снабжаются пылесосом.

7. Увеличение количества стандартных элементов в гирлянде или колонке опорных изоляторов. Это повышает разрядное напряжение загрязненной изоляции и увеличивает промежутки времени между очистками.

8. Применение в ОРУ сборных колонок, собранных из опорно-штыревых изоляторов специального типа с повышенной длиной пути утечки (табл.2.7), а также применение проходных изоляторов и усиленной внешней изоляцией для районов с повышенной степенью загрязнения.

9. Применение подвесных изоляторов специального типа для районов интенсивного загрязнения (рис.2.5, ж – м, табл.2.3).

10. Применение в ОРУ проходных изоляторов выключателей с обогревом. Опыт показал, что при обогреве при наличии загрязнения и увлажнения разрядное напряжение изолятора примерно в 2 раза выше, чем без обогрева, т.к. на подсушенной поверхности изолятора значительно меньше задерживаются загрязняющие частицы. Для проходных изоляторов силовых трансформаторов (вводов) искусственный обогрев не требуется. Обогрев вводов осуществляется теплом, выделяющимся в трансформаторе.

11. Применение изоляторов с полупроводящей глазурью. Распределение напряжения по загрязненной поверхности фарфора резко неравномерное, что приводит к сильному снижению напряжения перекрытия гирлянд. Применение полупроводящей глазури, нанесенной равномерно на поверхность фарфора, предотвращает возникновение такой неравномерности распределения напряжения; разрядное напряжение загрязненной гирлянды значительно повышается. Благоприятную роль также играет подсушка поверхности изоляторов вследствие подогрева токами утечки по полупроводящей глазури. Эти токи утечки очень малы и не создают значительной потери энергии. Сопротивление изолятора ПФ60-А (рис.2.5., д), покрытого полупроводящей глазурью, составляет 50 – 100Мом.

12. Применение гидрофобных (водоотталкивающих) покрытий (турбинные и трансформаторные масла) рекомендуется для ОРУ-110кВ и выше, расположенных в зонах с IV СЗА и выше (табл.3.1) при цементирующихся уносах, в зонах уносов химических предприятий с большим содержанием в выбросах легкорастворимых веществ, приводящих к существенному повышению проводимости естественных осадков. Нанесение покрытий может осуществляться под рабочим напряжением специальными изолирующими штангами, снабженными компрессорами.

В КРУН 6 – 10кВ, эксплуатируемых в зонах III-V СЗА (табл.3.1) применяется латексное покрытие. Латекс – водный раствор синтетического каучука (этиленпропиленового тройного) наносится в сухую погоду при температуре от -10 до +30ºС вручную кистью на чистую сухую поверхность изолятора, толщина слоя пасты – 0,1 – 0,2мм. Продолжительность высыхания пасты 15 – 20 мин.

Применяются и другие пасты для обработки изоляторов в разных зонах СЗА, для различных видов загрязнений и климатических условий.

Покрытие не смачивается водой, образование на ней сплошной пленки влаги становится невозможным (остаются лишь отдельные капли). Это повышает разрядное напряжение примерно на 20%. Кроме того, значительно облегчается чистка изолятора от трудноудаляемых сцементировавшихся загрязнений. Очистка производится путем протирки, тряпками, смоченными в растворителях. Пленка покрытия растворяется и удаляется вместе со слоем загрязнения.