Полимерный мультикамерный изолятор-разрядник ПИРМК-70/35-II-УХЛ1

Полимерный мультикамерный изолятор-разрядник ПИРМК-70/35-II-УХЛ1 (далее ПИРМК-35) предназначен для подвеса и изоляции проводов ВЛ класса напряжения 35 кВ с изолированной нейтралью, а также её молниезащиты от индуктированных перенапряжений, обратных перекрытий (ОП) и прямых ударов молнии (ПУМ).

Функцию молниезащиты ПИРМК-35 приобретает за счёт установки в каждое из его рёбер (рисунок 1) мультикамерной системы (МКС), причём при наличии МКС изоляционные свойства ПИРМК-35соответствуют нормированным значениям   ГОСТ 28856-90 – «Изоляторы линейные подвесные стержневые полимерные ОТУ».

Рисунок 1 – Конструкция ребра ПИРМК:

1 – верхний отвод; 2 – нижний отвод; 3 – единичная дугогасящая камера; 4 – сварное соединение электродов дугогасящих камер; 5 – тело ребра из изоляторной кремнийорганической резины.

 

Конструктивно ПИРМК-35 (рисунок 2а) аналогичны обычным полимерным изоляторам и собираются методом установки готовых ребер на предварительно обрезиненный стеклопластиковый стержень.

Принцип работы ПИРМК основан на разделении импульсной дуги молниевого перенапряжения в дугогасящих камерах на ряд более слабых дуг и выведение их за пределы МКС интенсивным дутьём за счёт резко возросшего внутри камер давления (рисунок 2б). Выведенная за пределы МКС импульсная дуга и продукты её распада рассеиваются в окружающем пространстве. Электрическая прочность воздушных промежутков внутри камер и снаружи ребра восстанавливается, что предотвращает возникновение короткого замыкания. Весь процесс занимает не более 100 мкс, что абсолютно не чувствительно для устройств релейной и микропроцессорной защиты ВЛ.

Рисунок 2. – ПИРМК-35:

а)                                                                                       б)

а) общий вид; б) во время испытаний;

1 – обрезиненный стеклопластиковый стержень; 2 – ребро с МКС; 3, 4 – верхний и нижний оконцеватели; 5, 6 – верхний и нижний подводящие отводы; 7,8 – верхний и нижний отводы ребра; 9 – одноразовый индикатор срабатывания.

 

Конструкция ПИРМК-35 как изолятора разработана на основе усовершенствованной модульной технологии, разработанной немецкой изоляторной компанией LAPP.

Процесс изготовления ПИРМК проходит в несколько этапов, первым из которых — изготовление необходимого количества полностью готовых рёбер.

Далее подготавливается основа. Стеклопластиковый стержень нужного диаметра и длины на экструдере покрывается непрерывным слоем трекингостойкой кремнийорганической резины — высокотемпературная вулканизация (рисунок 3). Данная операция гарантирует однородное устойчивое покрытие, имеющее надёжную адгезию (сцепление на молекулярном уровне) со стержнем и исключает возможность проникновения к нему влаги. После изготовления основа выдерживается в термостате до достижения полной вулканизации.

Рисунок 3. – Герметизированный стеклопластиковый стержень:

1 – стеклопластиковый стержень; 2 – оболочка из кремнийорганической резины.

 Заготовленные рёбра последовательно надеваются на стержень с заданным расстоянием и располагаются друг относительно друга таким образом, чтобы верхний отвод нижнего ребра находился напротив выступающего нижнего концевого электрода верхнего ребра. Такая последовательность сохраняется для всех рёбер изготавливаемого ПИРМК-35. Прочное и долговечное соединение рёбер с оболочкой стержня достигается за счёт предварительной обработки их стыков специальным соединительным компаундом, который вулканизируется при помещении собранного ПИРМК-35 в термостат (рисунок 4).

Рисунок 4. — Модульная технология сборки ПИРМК:

1 – стеклопластиковый стержень; 2 – защитная оболочка стержня из кремнеорганической резины; 3 – ребро с мультикамерной системой; 4 – соединительный компаунд в зоне соединения ребра с оболочкой стержня.

Заключительной стадией изготовления ПИРМК является опрессовка (холодная деформация) оконцевателей на оголённых концах стержня. Операция производится с использованием гидравлической опрессовочной машины. После чего места стыков, для предотвращения попадания в них влаги, заполняются силиконовым полимером (рисунок 5).

Рисунок 5. – залитый полимером стык оконцевателя.

Для регистрации факта срабатывания в ПИРМК-35 предусмотрен специальный индикатор, представляющий из себя стеклянную колбу, окрашенную в основной цвет тела ребра (рисунок 6а). При прохождении тока импульсного перенапряжения по МКС стеклянная колба разрушается, обнажив металлический отвод ярко рыжего цвета(рисунок 6б), хорошо выделяющегося на фоне ПИРМК-35. Колба индикатора срабатывания является одноразовой и после разрушения заменяется на запасную без снятияПИРМК-35.

Рисунок 6. – Индикатор срабатывания ПИРМК-35

                     а)                                                                                                                  б)

 а) общий вид; б) илюстрация момента срабатывания.

 

ПИРМК-35 прошли полный комплекс приёмочных испытаний в Российских и зарубежных лабораториях.  Программа и результаты испытаний представлены в таблице 1.

Основные характеристики ПИРМК-35 (указаны в соответствии с протоколами НИИВА, ВЭИ, НИИПТ, STRI,ESCOM, Стример).

Основные размеры ПИРМК-35 (тип оконцевателей гнездо-пестик):

·    Габаритные 780 мм ± 5

·    Присоединительные 750мм ± 5

·    Внешний диаметр ребра с камерами 220 мм.

 

Таблица 1. – Программа и результаты испытаний ПИРМК-35

Наименование испытаний

Результаты испытаний

ПИРМК-35

1

Испытания при воздействии импульсов грозовых перенапряжений

1.1

— 50% -ное разрядное напряжение при стандартном грозовом импульсе напряжения 1,2/50 мкс в сухом состоянии / под дождем

кВ

+264/+258

–217/–213

1.2

— координация работы МКС при воздействии импульсов грозовых перенапряжений с крутым фронтом (скорость нарастания напряжения

2000 кВ/мкс) в сухом состоянии / под дождем;

координированное срабатывание МКС

1.3

выдерживаемое напряжение стандартного грозового импульса 1,2/50 мкс

кВ

+190/–190

2

Испытания при воздействии напряжения промышленной частоты

2.1

выдерживаемое напряжение промышленной частоты

в сухом состоянии / под дождем

кВ

95/80

2.2

— 50%-ое разрядное напряжение и среднеквадратическое отклонение в условиях загрязнения и увлажнения

(II СЗ)

кВ

получено – 67

(норма – 42)

3

Испытания  в условиях образования гололеда (по методике [3])

3.1

— 50% -ное разрядное напряжение при воздействии напряжения промышленной частоты в сухом состоянии

кВ

196

3.2

— 50% -ное разрядное напряжение ПИРМК-35 при воздействии напряжения промышленной частоты  при гололёде толщиной 30 мм

кВ

175

4

Испытание на гашение сопровождающего тока промышленной частоты

(по методике ОАО «НПО «Стример»)

4.1

— напряжения сети частотой 50 Гц, при котором происходит гашение дуги сопровождающего тока при воздействии импульсного тока 2,4 кА, формой 1,2/50 мкс (режим ОП).

кВ

получ – 34

(норма – 24)

4.2

— напряжения сети частотой 50 Гц, при котором происходит гашение дуги сопровождающего тока при воздействии импульсного тока 30 кА, формой 8/50 мкс (режим ПУМ).

кВ

получ – 34

(норма – 24)

5

Проверка пропускной способности МКС по заряду молнии

(по методике ОАО «НПО «Стример»)

5.1

— предельное значение пропускаемого заряда с сохранением работоспособности

Кл

30

6

Определение уровня радиопомех

6.1

— уровень радиопомех

дБ

36 дБл при U=25кВ

7

Проверка термомеханической прочности

7.1

— механическая разрушающая сила

кН

70

8

— Испытания   на трекингоэрозионную  стойкость в солевом тумане (STRI – Швеция)

ч

1000

9

Климатическиеиспытания (ESKOM – Republic of South Africa)

дней

180

Рисунок 7. – Фото испытаний ПИРМК-35:

   а)                                                                 б)                                                                   в)

а) трекингоэрозионная стойкость в лаборатории STRI; б) климатические ПИРМК-35 в лаборатории ESKOM на побережье тихого океана ЮАР;

в) испытания выдерживаемым переменным напряжением при гололёде в ФГУП ВЭИ, Москва.

 

Требование к ВЛ, на которых устанавливается ПИРМК:

  1. наличие грозотроса – да;
  2. величина сопротивления заземления опоры — не имеет значения;
  3. максимальное действующее значение тока КЗ на участке ВЛ под установку ПИРМК-35 – до 3,5 кА.
  4. эксплуатация ПИРМК-35 подразумевает вертикальное размещение, допустимое отклонение от вертикальной оси не более 5°. На анкерных опорах ПИРМК-35 необходимо устанавливать в шлейф.