Введение к работе
Актуальность работы. Эксплуатация воздушных линий (ВЛ) высокого и сверхвысокого напряжений, выполняющих роль межсистемных связей и мощных ^магистральных передач электроэнергии на дальние расстояния, резко повышает требования к надежности их работы . Аварийные и даже ремонтные отключения на ВЛ могут привести к нарушению устойчивости параллельной работы электростанций и энергосистем и, следовательно, к большому недоотпуску электроэнергии и убыткам в народном хозяйстве.
Одним из основных элементов ВЛ являются подвесные тарельчатые изоляторы, изоляционные детали, которых выполняются из электротехнического фарфора или электроизоляционного стекла. На практике наи-эольшее распространение получили стеклянные изоляторы, представляющие собой сложную конструкцию, изготовленную из различных по своим физико-механическим характеристикам материалов (электроизоляционное лгекло, чугун, сталь, цементная связка). Опыт эксплуатации изоляторов токазал, что со временем частота их выхода из строя ( отказов ) возраста-:т, а механическая прочность снижается. Это наносит значительный ущерб >нергетическому хозяйству, так как затраты на контроль и замену дефектных изоляторов в сетях весьма велики. Причины этого явления окончательно не выяснены и не получили достаточного освещения в технической гитературе. Поэтому исследование влияния цементных связок на проч-юстные характеристики и долговечность подвесных тарельчатых стеклян-[ых изоляторов во времени и изыскание путей повышения их эксплуатаци-інньїх показателей (снижения уровня отказов) являются важной пробле-юй для изоляторного производства.
Целью работы является разработка способа повышения и стабили-
ации механической прочности подвесных тарельчатых стеклянных изоля-
оров во время их службы на ВЛ.
Для осуществления поставленной цели исследования проводили в
педующих направлениях:
изучение влияния условий эксплуатации на изменение исходных харак-
еристик изоляторов;
исследования воздействия различных видов цементов на электроизоляци-
нное стекло;
исследование динамики изменения механических показателей изоляторов зависимости от деформативных и прочностных характеристик цемент-
ых связок;
выявление влияния защитных покрытий в зоне контакта "цемент - элек-
эоизоляционное стекло" в силовом узле изолятора;
разработка и практическая реализация технологических рекомендаций,
шравленных на обеспечение высоких и стабильных во времени механиче-
;их показателей изоляторов.
Работа проводилась в соответствии с отраслевой научно-технической
зограммой Минэнерго СССР.
Научная новизна работы состоит в следующем:
научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения долговечности подвесных тарельчатых стеклянных изоляторов путем изменения состава цементных связок и нанесения специальных защитных покрытий на поверхность силового узла изоляционной детали изолятора;
методами физико-химического анализа изучен процесс взаимодействия гидратирующегося цемента со стеклом и установлен характер формирования контактной зоны в зависимости от вида цемента. На поверхности электроизоляционного стекла образуется защитный слой из продуктов гидратации цемента и взаимодействия их со стеклом (портландит, гидросиликаты, гидроалюминаты, геленит и др.), обеспечивающий затухание коррозионного воздействия связки на стекло;
установлено, что по степени агрессивного воздействия на электроизоляционное стекло цементы располагаются по мере убывания в ряду: портландцемент -> шлакопортландцемент -> белитосульфоалюминат-ный цемент —> глиноземистый цемент -> высокоглиноземистый цемент;
выявлено, что наиболее высокие адгезионные свойства и прочность контактного слоя в системе "цемент - электроизоляционное стекло" имеют связки на основе глиноземистых, белитосульфоалгоминатного цементов и шлакопортландцемента, обеспечивающие снижение количества портлан-дита в переходной зоне (шлакопортландцемент, белитосульфоалюминат-ный цемент) или его полное отсутствие (высокоглиноземистый и глиноземистый цементы);
-установлено, что в составах связок целесообразно использовать цементы, обладающие наряду с высокими механическими характеристиками более высокими упруго-пластичными свойствами цементного камня, позволяющими создавать более благоприятные, с позиции прочности, перераспределения напряжений в конструкции изолятора и тем самым обеспечивать более стабильные показатели механической прочности изоляторов в период их службы на линиях электропередачи.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
- разработан способ повышения механической прочности подвесных та
рельчатых стеклянных изоляторов класса 120 путем изменения составов
цементных связок и использования защитного покрытия силового узла
изоляционной детали;
- разработан технологический регламент, включающий маршрутпо-
онерационное описание технологического процесса сборки изоляторов;
выпущены опытные партии изоляторов на экспериментальном производстве НИИВН (г. Славянск) и Южноуральском арматурно-изоляторном заводе;
проведены длительные (до пяти лет) промышленные испытания изоляторов, находившихся в эксплуатации в системе Донбассэнерго Краматорского ПЭС на В Л 330 кВ Славянская ГРЭС - Змиевская ГРЭС;
на основании решения НТС НИИВН разработанный способ повышения механической прочности подвесных тарельчатых стеклянных изоляторов
внедрен в экспериментальном производстве НИИВН и рекомендован к передаче на Южноуральский арматурно-изоляторный и Львовский изоляторный заводы.
Расчетный экономический эффект от использования результатов работы составляет 3105 тыс.руб. в ценах 1991 г на 1 технологическую линию.
Технологическая новизна работы подтверждена патентом.
Автор защищает: - выявленную закономерность степени воздействия ряда цементов на элек-гроизоляционное стекло;
установленные зависимости изменения во времени прочностных и дефор-чативных характеристик цементных связок;
особенности распределения напряжений в конструкции изолятора в зависимости от изменения во Бремени упругих характеристик связок; выявленные особенности использования защитных покрытий в зоне контакта "цемент - электроизоляционное стекло" в силовом узле подвесных тарельчатых стеклянных изоляторов;
установленную динамику изменения во времени механической прочности годвесных тарельчатых стеклянных изоляторов с опробуемыми вариантами их сборки;
результаты эксплуатационных испытаний, доказывающие возможность ювышения и стабилизации во времени прочностных характеристик под-іесньїх тарельчатых стеклянных изоляторов, а также эффективность внед->ения разработанного способа.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуж-і;ались на XV Всесоюзном совещании "Основы повышения эффективности гроизводства и качества цемента" (Москва, 1990 г.), на Всесоюзном еминаре "Проблемы прочности стекла и стеклокристаллических материа-:ов" (Константиновка, 1991 г.), на заседаниях секции вяжущих ма-ериалов МП ЦП РХО им. Д. И. Менделеева, на технических совещаниях в Линистерстве энергетики и электрификации СССР.
Публикация работы. Основные результаты исследований по теме дис-ертации опубликованы в 6 печатных работах, в том числе в од-ом патенте - № 1579303 от 30.06.93 г.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, би-лиографического описания литературных источников (201 найменоване), 6 приложений; содержит 283 страницы, в том числе 39 таблиц, 79 ри-унков.
