Никто не указывает изоляторы абстрактно. За вопросом всегда стоит реальный проект, конкретный маршрут, зона загрязнения, предел загрузки башни, спор о бюджете с руководителем проекта. Поэтому, когда возникает дискуссия о фарфоре и полимере, важным ответом является не общее сравнение, а практический ответ, основанный на том, что на самом деле происходит на объекте.
В этой статье технические и экономические различия рассматриваются достаточно подробно, чтобы быть полезной для принятия решений о закупках, а не просто для ознакомления.
Изоляторы
Что вы на самом деле покупаете
Фарфоровые изоляторы – это керамика,-обожженная в печи, изготовленная из глины, полевого шпата и глинозема. В процессе обжига удаляется влага и сплавляются материалы в плотное стеклообразное тело, которое химически инертно и стабильно по размерам на протяжении десятилетий. Фарфоровый золотниковый изолятор — один из простейших примеров этой технологии в действии: цельный-цилиндр с глазурованной поверхностью и центральным отверстием с резьбой, используемый в сервисных отводах, растяжках и вторичных линиях низкого-напряжения. За 80 лет оно не сильно изменилось, потому что в этом нет необходимости.
Полимерные изоляторы используют совершенно другой подход. Основой конструкции является армированный стекловолокном-эпоксидный стержень, размер и конструкция которого позволяют выдерживать механические нагрузки. Над этим стержнем отформован или собран ряд защитных кожухов из силиконовой резины, обеспечивающих расстояние утечки тока. Стальные концевые фитинги, обычно оцинкованные методом горячего-погружения, обжимаются на обоих концах. Результат не похож на струну из фарфорового диска и не имеет на нее ничего общего.
Механическая прочность: неправильный вопрос, заданный правильно
Большинство людей спрашивают, какой изолятор прочнее. Такая формулировка не соответствует сути. Фарфор и полимер прочны по-разному, и тип нагрузки на изолятор определяет, что имеет значение.
Фарфор прочен на сжатие. Вот почему керамические дисковые струны так хорошо работают на подвесных опорах высокого-напряжения, где сила тяжести и вес проводника давят прямо на струну. Это фарфоровые ручки нагрузочного типа без нареканий, а линии 500 кВ с дисковыми изоляторами находятся в непрерывной эксплуатации с 1960-х годов.
Полимер прочен на растяжение. Сердечник из стекловолокна скорее тянет, чем толкает, и делает это без разрушения. Помимо прочности на растяжение, силиконовая резина и стекловолокно вместе поглощают динамические нагрузки так, как фарфор не может. Ветровые-колебания, скачок проводника и сейсмическое движение грунта — все это создает циклические, разнонаправленные-силы, действующие на изолятор. Жесткая керамическая струна передает эти силы на оборудование и детали башни. Полимерный изолятор слегка прогибается и рассеивает их.
Проблема хрупкости реальна и недооценена. Фарфоровый диск, треснувший от камня или винтовочного выстрела, издалека визуально не заявляет о себе. Механически он может продержаться несколько месяцев, прежде чем выйдет из строя под нагрузкой. Полимерные изоляторы очень редко трескаются при ударах; Вместо этого они имеют тенденцию деформироваться, и обычно видны серьезные структурные повреждения.
Эффективность загрязнения: где два типа больше всего расходятся
В лаборатории оба типа изоляторов работают хорошо. Поместите их на прибрежную подстанцию, в промышленный коридор или на пустынную дорогу с движением тяжелых грузовиков, и разница быстро станет существенной.
Фарфоровые поверхности гидрофильны. Влага распространяется сплошной тонкой пленкой, а не собирается в виде капель. Когда эта пленка содержит растворенные соли, цементную пыль, остатки удобрений или промышленные осадки, она становится проводящей. Ток утечки течет по поверхности, и если условия достаточно плохие, а путь утечки слишком мал для уровня загрязнения, следует пробой. Коммунальные предприятия в загрязненных зонах с фарфоровыми изоляторами тратят реальные деньги на промывку критически важных линий, часто два-четыре раза в год.
Силиконовая резина работает по-другому. Вода образует капли и скатывается, не смачивая поверхность. Это свойство называется гидрофобностью. Что еще более полезно, силиконовый каучук со временем передает это свойство самому слою загрязнения - поведение, известное как гидрофобная миграция. Даже при накоплении пыли и соли поверхность остается устойчивой к распространению влаги. Это не устраняет ток утечки, но существенно снижает его и значительно увеличивает запас прочности при пробоях во влажных и загрязненных условиях.
На сухих, чистых линиях в умеренном климате фарфор сохраняет свои электрические характеристики. Его диэлектрическая прочность в сухих условиях составляет около 60 кВ на см, и он не стареет электрически, как силиконовая резина. Длительное-воздействие УФ-излучения на очень большой-высотной или экваториальной территории может привести к образованию следов на поверхности полимерных навесов, особенно старых составов. Современные резиновые смеси с высокой-консистенцией значительно улучшили этот показатель, но это остается фактором, влияющим на срок службы, превышающий 25–30 лет.
Вес, доступ и стоимость установки
Полимерный подвесной изолятор для линии 132 кВ весит где-то от 3 до 5 килограмм. Фарфоровая струна диска на то же напряжение с соответствующей металлической фурнитурой весит от 15 до 25 килограммов. Этот зазор имеет значение с момента прибытия изоляторов на площадку.
На доступной равнинной местности с хорошим подъездом к дороге разница в весе вполне допустима. Бригада перемещает фарфоровые струны с помощью небольшого крана или автовышки, а установка является обычным делом. На труднопроходимой местности, при переправах через реки, на тропах в джунглях или горных перевалах, где единственным практическим вариантом является натягивание вертолёта, каждый килограмм напрямую стоит денег. Меньше вертолетных подъемников, меньшее количество бригад, работающих на высоте, меньшие структурные нагрузки на опоры и башни: в таких условиях экономика полимера быстро становится привлекательной.
Для линий распределения деревянных столбов структурный аргумент иной, но все же значимый. Полимерные изоляторы создают меньшую боковую и вертикальную нагрузку, что имеет значение, когда опоры стареют, когда состояние почвы является неудовлетворительным или когда существующая линия переводится на более высокий класс напряжения без замены оборудования на опоре.
Сравнение стоимости жизненного цикла во многом зависит от того, где проходит линия. В чистых помещениях с хорошим доступом фарфоровые изоляторы, установленные и обслуживаемые должным образом, служат от 40 до 60 лет и более. Отдельные диски в струне можно проверять и заменять, не касаясь остальной части струны, что дает фарфору реальное преимущество в ремонтопригодности. В загрязненных или отдаленных районах более низкие затраты на техническое обслуживание полимера и меньшая частота простоев из-за аварийных ситуаций обычно делают его дешевле в течение срока службы от 25 до 30 лет, даже если первоначальная цена за единицу продукции выше.
Катушка и штифт: два конкретных продукта, которые стоит понять
Фарфоровые катушки изоляторызанять определенный и прочный сегмент рынка. Они используются во вторичных распределительных системах, точках ввода услуг, в приложениях для натяжения растяжек и на телефонных станциях. Конструкция проста: корпус из глазурованного фарфора, сквозное отверстие для крепления фурнитуры и больше ничего лишнего. Они дешевы, доступны по всему миру, и их действительно трудно заменить чем-то более простым для использования по назначению. Ежегодно в проектах электрификации сельских районов Африки, Южной Азии и Латинской Америки устанавливаются миллионы устройств.
При среднем напряжении на смену приходят штыревые изоляторы. АПолимерный штыревой изолятор 33 кВмонтируется непосредственно на траверсу или опору с помощью стального штифта и поддерживает проводник в касательной конфигурации. Навесы из силиконовой резины защищают от загрязнения и влажной погоды; сердечник из стекловолокна выдерживает вес проводника, ветровую нагрузку и лед. Для коммунальных предприятий в прибрежных или промышленных зонах, которые восстанавливают устаревшие распределительные линии 33 кВ, этот тип изолятора стал практическим стандартом, поскольку он устраняет большую часть затрат на очистку, связанных с керамическими альтернативами при том же уровне напряжения.
Фарфоровый изолятор катушки VICTORY
Параллельное--стороннее сравнение
| Фактор | Фарфоровый изолятор | Полимерный (композитный) изолятор |
|---|---|---|
| Основной материал | Обожженная керамика (глина, полевой шпат, глинозем) | Стержень из эпоксидной смолы, армированный стекловолокном- |
| Внешняя поверхность | Глазурованный фарфор, гидрофильный | Навесы из силиконовой резины, гидрофобные |
| Типовой вес (132 кВ) | От 15 до 25 кг на струну | От 3 до 5 кг за единицу |
| Диэлектрическая прочность | ~60 кВ/см (сухой) | Хороший; гидрофобная поверхность снижает риск мокрого пробоя |
| Эффективность загрязнения | Умеренный; требует регулярной очистки в загрязненных зонах | Сильный; гидрофобная подвижность препятствует току утечки |
| Тип силы | Высокая прочность на сжатие | Высокая прочность на разрыв; гибкий при динамических нагрузках |
| Ударопрочность | хрупкий; может треснуть или разбиться | Устойчив к растрескиванию; деформируется, а не ломается |
| Устойчивость к ультрафиолетовому излучению | Превосходно на протяжении десятилетий | Хорошо сочетается с современными составами; может показать старение старше 30 лет |
| Устойчивость к вандализму | Бедный | Хороший |
| Сейсмические характеристики | Умеренный; жесткий при динамической нагрузке | Лучше; гибкость поглощает циклические силы |
| Срок службы | от 40 до 60+ лет | обычно от 25 до 35 лет |
| Установка | Тяжелее; кран часто нужен | Легкий; быстрее обрабатывать и натягивать строки |
| Первоначальная стоимость единицы | Обычно ниже | Обычно выше |
| Стоимость жизненного цикла (загрязненный/удаленный) | Выше, благодаря техническому обслуживанию | Меньше, меньше простоев и циклов очистки |
| Лучшее для | Чистая среда, подстанции, тяжелые сжимающие нагрузки | Загрязненные зоны, прибрежные линии, отдаленная местность, сейсмические районы. |
Выполнение звонка
Фарфор имеет смысл использовать для линий, проходящих через чистую сельскую среду, где уровень загрязнения низкий, а основная нагрузка представляет собой прямое вертикальное сжатие. Изоляторы опор подстанций и подвесные канаты для высоковольтных дисков — это две категории, для которых они по-прежнему применяются без особых разногласий. Там, где обслуживающие бригады имеют разумный доступ и длительный срок службы с простой заменой диска является привлекательным, экономика фарфора сохраняется.
Против полимера труднее спорить в прибрежных зонах, промышленных коридорах, сельскохозяйственных районах с интенсивным использованием химикатов или в любой отдаленной местности, где стоимость установки и частота обслуживания имеют значение. Это также лучший выбор там, где распространен вандализм, где опоры и башни находятся на пределе своих возможностей и где сейсмическая нагрузка является частью проектной среды.
Для самых требовательных условий на подстанциях стоит упомянуть третий вариант: полу-полупроводящие глазурованные (SCG) керамические изоляторы. Они сочетают в себе механическую прочность фарфора с поверхностным покрытием, которое обеспечивает лучшие свойства самоочистки-по сравнению со стандартным фарфором или полимером. Они недешевы и не всегда доступны, но для сильно загрязненных внешних подстанций, где риск пробоя является хроническим, их стоит оценить.
Victory Electric: изоляторы и метизы от одного поставщика
Компания Victory Electric Power Equipment Co., Ltd. с 1998 года производит оборудование для опорных линий, электросиловую арматуру и изоляторы на своем предприятии в городе Лишуй, провинция Чжэцзян. Компания имеет сертификаты ISO 9001, ISO 14001 и ISO 45001 и является квалифицированным поставщиком для национальной электросети Китая. Производственная база компании занимает площадь 60 000 квадратных метров и поддерживает как стандартные, так и нестандартные производственные циклы.
Victory Electric поставляет как фарфоровые, так и полимерные изоляторы для всех уровней напряжения: от распределения до передачи высокого-напряжения, а также полный спектр оборудования для воздушных линий, кабельных аксессуаров и телекоммуникационной арматуры. Их продукция поставляется в более чем 50 стран Америки, Африки, Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии. Для проектных групп, которым необходима техническая поддержка при выборе изоляторов или которые хотят объединить поставки оборудования у одного поставщика, специалисты по продажам и инженеры Victory Electric обрабатывают как стандартные заказы, так и индивидуальные спецификации. Подробности и контактная информация доступны на их официальном сайте.
Последняя мысль
За фарфором стоят вековые полевые данные. Полимер имеет убедительные аргументы в растущем числе реальных-условий мира. Ни одно из них не заменяет другое во всех отношениях, и любой, кто говорит иначе, либо что-то продает, либо слишком упрощает. Правильный ответ начинается с конкретного участка, уровня загрязнения, условий доступа и реалистичного взгляда на то, сколько на самом деле будет стоить техническое обслуживание в течение расчетного срока службы линии.
У вас есть проект, и вы не уверены, какой изолятор подойдет к условиям вашей линии? Наша команда Victory Electric Power Equipment Co., Ltd. обрабатывает запросы от коммунальных предприятий, EPC-подрядчиков и групп по закупкам из более чем 50 стран. Если вам нужна быстрая доставка стандартного товара или специальная спецификация, созданная в точном соответствии с вашими требованиями, мы можем составить технические описания, сертификаты испытаний и конкурентоспособное предложение в течение 24 часов -свяжитесь с нами сегодня.