Силиконовая резина HTV широко используется в высоковольтных композитных изоляторах благодаря своей превосходной гидрофобности, высокой стойкости к пробоям и эрозии, а также долгосрочной стабильности в суровых условиях эксплуатации на открытом воздухе. По сравнению с традиционными изоляционными материалами силиконовый каучук HTV обладает лучшей стойкостью к пробоям от загрязнений, старению под воздействием ультрафиолета, воздействию влаги и загрязнению окружающей среды, что делает его идеально подходящим для использования в современных линиях электропередачи и на подстанциях.
В данном примере из практики показано, как индийский производитель энергетического оборудования повысил надежность полых композитных изоляторов напряжением 220 кВ, установленных на прибрежных подстанциях, за счет перехода на высокоэффективный состав силиконовой резины HTV, специально разработанный для суровых условий эксплуатации на открытом воздухе. Подстанции эксплуатировались в сложных условиях, включая воздействие соленого тумана, высокую влажность, интенсивное ультрафиолетовое излучение и сезонные муссонные дожди, что в совокупности ускоряло старение поверхности и приводило к нестабильности тока утечки в исходном материале корпуса изолятора.
Повышение надежности композитных изоляторов в прибрежных условиях с высокой влажностью
Сведения о клиенте
Заказчик — производитель высоковольтного изоляционного оборудования, поставляющий композитные изоляторы для прибрежных подстанций линий электропередачи в западной Индии.
В рамках проекта были установлены полые композитные изоляторы напряжением 220 кВ вблизи Аравийского моря, где условия эксплуатации включают:
- высокая влажность
- загрязнение солью
- сезонные муссонные дожди
- сильное ультрафиолетовое излучение
- промышленное загрязнение воздуха
После нескольких лет эксплуатации с использованием традиционных материалов для корпуса оператор энергетического объекта столкнулся с проблемой учащения технического обслуживания и снижения надежности изоляции.
Заказчику требовалось более надежное решение на основе силиконовой резины, способное сохранять стабильные электрические характеристики в условиях сильного загрязнения на открытом воздухе.
Проблема: увеличение тока утечки и старение поверхности
Примерно через 18 месяцев эксплуатации на открытом воздухе на нескольких изоляторах появились первые признаки износа поверхности.
В ходе выездных проверок было выявлено:
- потеря гидрофобности
- прилипание загрязнений
- следы слежения по поверхности
- нестабильный ток утечки в условиях повышенной влажности
В период муссонов оператор электросети зафиксировал значительные колебания тока утечки на загрязнённых поверхностях изоляторов.
Исходный материал изоляционного корпуса с трудом сохранял стабильные гидрофобные свойства в условиях постоянных циклов «мокро-сухо» окружающей среды.
По мере накопления загрязнений на поверхности изолятора в периоды повышенной влажности легче образовывались проводящие пленки влаги, что повышало риск пробоя.
Потеря гидрофобности
Снижение теплоизоляционных характеристик поверхности
Увеличение тока утечки
Повышенный риск перехода разряда в пламя
Ультрафиолетовое старение
Износ поверхности
Загрязнение солевым туманом
Ускоренное накопление загрязняющих веществ
Отслеживание поверхности
Проблемы, связанные с долгосрочной надежностью
Анализ Яковса
Команда «Yakows» провела лабораторный анализ и оценку старения в естественных условиях существующего строительного материала.
В ходе расследования было установлено, что предыдущий состав материала имел следующие характеристики:
- недостаточная способность к восстановлению гидрофобности
- ограниченная устойчивость к воздействию прибрежного соленого тумана
- нестабильная устойчивость к следам при постоянном воздействии загрязнений
Микроскопический анализ поверхности также выявил:
- неоднородность дисперсии наполнителя
- ультрафиолетовое окисление на ранней стадии
- развитие локальной эрозии
Эти факторы привели к нестабильному поведению тока утечки при эксплуатации в условиях высокой влажности.
Силиконовый раствор Yakows HTV
Переход на высокоэффективный силиконовый каучук HTV
С целью повышения долговечности изоляции заказчик перешел на использование специально разработанного состава силиконовой резины HTV, предназначенного для высоковольтных изоляционных систем, устанавливаемых на открытом воздухе.
- сохранение гидрофобности
- сопротивление слежения
- Устойчивость к ультрафиолетовому излучению
- характеристики по току утечки
Для улучшения следующих характеристик была внедрена система наполнителей на основе гидроксида алюминия высокой чистоты (ATH):
- сопротивление слежения
- стойкость к эрозии
- термическая стабильность
- устойчивость к дуговому разряду
Оптимизированная нагрузка ATH также повысила долгосрочную стабильность поверхности при электрической нагрузке.
Молекулярная структура силиконового эластомера была оптимизирована с целью улучшения:
- способность к передаче гидрофобности
- сохранение эластичности
- стойкость к старению под воздействием погодных условий
Это позволило сохранить стабильные изоляционные характеристики в условиях повышенной влажности в период муссонов.
Благодаря применению передовых технологий смешивания и диспергирования удалось снизить степень агломерации наполнителя внутри силиконовой матрицы.
- равномерность поверхности
- электрическая стабильность
- долгосрочная стабильность при хранении
Дополнительная технология УФ-стабилизации позволила снизить:
- появление мелового налета на поверхности
- окисление
- Ультрафиолетовое растрескивание
- деградация под воздействием внешних факторов
Это было особенно важно при длительном воздействии интенсивного солнечного света на прибрежных подстанциях.
После использования силиконовой резины Yakows HTV
После лабораторной проверки усовершенствованный силиконовый каучук был применен в полых композитных изоляторах напряжением 220 кВ, установленных на прибрежных подстанциях.
По итогам 12 месяцев эксплуатации в полевых условиях заказчик сообщил о значительном повышении производительности.
Надежные решения на основе силиконовой резины HTV для высоковольтной изоляции
По мере того как линии электропередачи прокладываются в условиях, характеризующихся всё более суровыми эксплуатационными условиями, энергетическим компаниям требуются изоляционные материалы, обладающие повышенной атмосферостойкостью и более стабильными электротехническими характеристиками.
Данный проект продемонстрировал, насколько оптимизированный силиконовый каучук Yakows HTV значительно улучшил:
- стабильность тока утечки
- сохранение гидрофобности
- Устойчивость к ультрафиолетовому старению
- долгосрочная надежность при эксплуатации на открытом воздухе
для полых композитных изоляторов, эксплуатируемых на прибрежных подстанциях.
Расширение сферы применения изоляционных систем на основе композитов из силиконовой резины подчеркивает важность передовых материалов из высокотемпературной силиконовой резины (HTV) в современной высоковольтной энергетической инфраструктуре.
Часто задаваемые вопросы
Почему предыдущий материал изолятора не выдержал эксплуатации в прибрежных условиях?
Исходный материал корпуса постепенно терял гидрофобность под воздействием солевого тумана, влажности, ультрафиолетового излучения и промышленных загрязнений. По мере снижения гидрофобности поверхности в сезон муссонов на ней стали легче образовываться проводящие пленки влаги, что приводило к колебаниям тока утечки и повышало риск возникновения поверхностного пробоя и перенапряжения.
Как силиконовая резина HTV компании Yakows позволила улучшить показатели тока утечки?
В усовершенствованном силиконовом каучуке HTV использовалась оптимизированная структура силиконового полимера в сочетании с системой наполнителей ATH высокой чистоты. Это позволило улучшить сохранность гидрофобных свойств, снизить прилипание загрязнений и повысить устойчивость к образованию следов. В результате поверхность изолятора оставалась более стабильной в условиях повышенной влажности прибрежных районов, что позволило снизить колебания тока утечки примерно на 42%.
Почему для высоковольтных композитных изоляторов предпочтительно использовать силиконовую резину HTV?
Силиконовая резина HTV сочетает в себе превосходную гидрофобность, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, атмосферному старению и долгосрочную электрическую стабильность. По сравнению с традиционным фарфором или полимерными материалами с более низкими эксплуатационными характеристиками она обеспечивает более высокую надежность в суровых условиях наружной эксплуатации, таких как прибрежные подстанции, линии электропередачи в пустынях и тропические регионы с высокой влажностью.