Zjawiska degradacji izolatora kompozytowego w warunkach działania wysokiego napięcia i symulowanych laboratoryjnie opadów deszczu

Abstract

Izolatory kompozytowe są coraz częściej stosowane w elektroenergetycznych sieciach przesyłowych i rozdzielczych. W porównaniu z izolatorami porcelanowymi i szklanymi charakteryzują się min. znacznie lepszymi właściwościami mechanicznymi oraz elektrycznymi. Podstawową wadą pozostaje wciąż ich mniejsza odporność na starzenie w warunkach eksploatacyjnych. Pod wpływem narażeń: elektrycznych, mechanicznych i środowiskowych następuje degradacja właściwości izolatorów oraz mogą tworzyć się defekty zagrażające dalszej pracy izolatorów.

W pracy przedstawiono przebieg próby starzeniowej izolatora kompozytowego drugiej generacji (LSR) w warunkach działania wysokiego napięcia i symulowanych opadów deszczowych, omówiono także zjawiska wpływające na degradację izolatora z osłoną z kauczuku silikonowego.
Autorzy: Jarosław KRYSIAK, Piotr ZABOR

1. WPROWADZENIE

Polimerowe izolatory kompozytowe składają się (patrz rysunek obok) z elektroizolacyjnego rdzenia nośnego (1) o dużej wytrzymałości mechanicznej połączonego z metalowymi okuciami (2) oraz osłony zewnętrznej pręta uformowanej zazwyczaj w układ kloszowy (3). Izolatory tego typu cieszą się obecnie dużą popularnością i są coraz powszechniej stosowane w elektroenergetycznych linii przesyłowych i rozdzielczych średniego i wysokiego napięcia, wypierając stopniowo z użycia izolatory ceramiczne. W porównaniu z izolatorami tradycyjnymi (porcelanowymi lub szklanymi) charakteryzują się min. [1,2]: wysoką odpornością na udary termiczne, łatwością instalacji, znacznie mniejszym ciężarem, dużą hydrofobowością powłoki, większą wytrzymałością mechaniczną, większą odpornością na niszczenie przez wandali, większą wytrzymałością elektryczną w napowietrznych warunkach zabrudzeniowych. Umożliwiają także przeizolowanie istniejących linii przesyłowych na wyższe napięcie znamionowe oraz budowę tanich linii rozdzielczych.

Ogólnoświatowy, gwałtowny wzrost zastosowania izolatorów polimerowych mógł się dokonać dzięki udoskonaleniom materiałowo – konstrukcyjno – technologicznym. W najnowszych konstrukcjach tzw. izolatorów drugiej generacji, rdzeń (pręt lub rura) jest wykonany z włókna szklanego syconego żywicą epoksydową, natomiast na materiały osłonowe stosuje się najczęściej elastomery: silikonowe (SIR), etyleno-propylenowe (EPM) lub też etyleno-propylenowo- -dienowe (EPDM). Podstawowym wciąż problemem w eksploatacji tych izolatorów pozostaje mniejsza odporność na starzenie pod wpływem narażeń atmosferycznych, środowiskowych i napięciowych. Celem poznania właściwości izolatorów kompozytowych oraz czasu ich życia w eksploatacji przeprowadza się przyspieszone laboratoryjne starzenie tych izolatorów. Warunki badania powinny jednak uwzględniać istotne czynniki starzeniowe występujące w praktyce, tj.: promieniowanie UV, obecność ozonu i tlenków azotu, wahania temperatury, opady deszczowe (kwaśne deszcze), zabrudzenia i wyładowania elektryczne [3-8]. Stosunkowo niebezpiecznym i mało dotąd zbadanym narażeniem starzeniowym dla izolatorów kompozytowych są opady deszczu, mogące prowadzić do utraty hydrofobowości izolatora a tym samym do wzrostu prądów upływu i rozwoju wyładowań powierzchniowych [9].