В последние два десятилетия в мировой электроэнергетике наблюдается ярко выраженная тенденция эволюционного перехода на полимерную изоляцию. Успехи органической химии в области синтеза новых высокопрочных композиционных материалов привели к появлению нового класса высоковольтных изоляторов.
Изоляторы из традиционных электроизоляционных материалов — стекла и фарфора — долгое время внушали энергетикам уверенность в их эксплуатационной надежности и стабильности технических характеристик. Однако опыт эксплуатации показал наличие процессов старения электротехнического фарфора, разрушения стекла вследствие выщелачивания и электролиза, а также их хрупкость и другие ограничения.
В России наибольшее распространение получили композитные изоляторы, содержащие изоляционное тело из высокопрочного эпоксидного компаунда, армированного стеклоровингом, металлическую арматуру и силиконовую защитную оболочку.
Применение кремнийорганической оболочки практически решило проблему старения полимерных изоляторов и позволило гарантировать их работоспособность на протяжении более 30 лет. Это обусловлено высокой стойкостью силиконовой резины к воздействию кислот и щелочей, ультрафиолетовому излучению, трекинго-эрозионной стойкостью и выраженными гидрофобными свойствами. Водо- и грязеотталкивающая способность силиконовых резин обеспечивает длительный срок службы полимерных изоляторов.
Удельное разрядное напряжение полимерных изоляторов в увлажненном и загрязненном состоянии в среднем в 1,5 раза выше аналогичного показателя керамических изоляторов. При замене традиционных изоляторов на полимерные требуемая длина пути утечки может быть снижена на 20–50%. Накопленный опыт позволил энергетикам во всем мире сделать выбор в пользу полимерной изоляции.
Свидетельством признания ведущей роли полимерной изоляции стал «Мировой конгресс по изоляторам, вводам и ОПН», прошедший в ноябре 2005 года в Гонконге, где основное внимание было уделено именно полимерной изоляции. Россия была представлена двумя предприятиями — заводом «Мосизолятор» им. Баркова и «Арматурно-изоляторным заводом» (г. Лыткарино, Московская область).
Среди продукции «Арматурно-изоляторного завода» ведущее место занимают полимерные высоковольтные изоляторы. Завод выпускает подвесные композитные изоляторы на напряжение до 500 кВ, опорные подстанционные полимерные изоляторы до 220 кВ, проходные и штыревые полимерные изоляторы до 35 кВ, а также стержневые опорные изоляторы (line post).
Именно стержневым опорным изоляторам на Конгрессе было посвящено более 70 % докладов. Эти изоляторы имеют ряд преимуществ перед подвесными: снижение высоты и габаритов опор, а также исключение «хрупкого излома», характерного для подвесных изоляторов.
Применение данных изоляторов в России позволяет решить проблему увеличения пропускной способности действующих линий электропередачи. Конструкция изоляторов дает возможность их монтажа на существующих стойках ВЛЭП взамен подвесных изоляторов и получения линии в габаритах более высокого класса напряжения. Например, возможен перевод ВЛЭП 10 кВ на напряжение 35 кВ без замены дорогостоящих опор и с сокращением объемов строительных работ. Кроме того, такие линии требуют меньшего землеотвода за счет компактности.
В 2005 году «Арматурно-изоляторный завод» выпустил изоляторы типов ОЛК-4-10, ОЛК-4-20 и ОЛК-4-35 на напряжение 10–35 кВ. Их отличает надежность, в несколько раз превосходящая традиционные изоляторы, что позволяет исключить обслуживание и проверки в процессе эксплуатации. Это особенно актуально для объектов нефтегазовой энергетики. Разработан альбом типовых решений и рекомендации по проектированию.
Конструкция подстанционных опорных изоляторов, производимых заводом, и опыт их эксплуатации вызвали интерес специалистов из Германии и Швейцарии. Речь идет об изоляторах типов ОСК-10-110 и ОСК-8-220 на напряжение 110 и 220 кВ. Для повышения надежности в этих изоляторах вместо полой тонкостенной трубы применяется монолитный сердечник.
Изолятор ОСК-10-110 выпускается взамен морально устаревшего изолятора ИОСПК-10-110/480 в соответствии с ГОСТ 52082-03, прошел полный комплекс квалификационных испытаний в ВЭИ им. Ленина и имеет сертификаты соответствия качества. В планах завода — разработка и освоение полимерных изоляторов для замены всех типов фарфоровых и стеклянных изоляторов.
Помимо изоляторов, завод совместно с Ивановским энергетическим университетом по заданию РАО «ЕЭС России» осваивает не имеющий аналогов оптоэлектронный трансформатор тока и напряжения для нужд АСКУЭ. Применение новых технологий высоковольтной изоляции позволит отказаться от использования масла в трансформаторах тока, заменив его твердой негорючей изоляцией с силиконовой оболочкой.
Доля полимерной изоляции с каждым годом неуклонно увеличивается. Стоимость полимерных изоляторов уже сегодня ниже заменяемых фарфоровых и стеклянных аналогов при значительно более высоких эксплуатационных характеристиках. Новый класс высоковольтной изоляции открывает широкие возможности для создания оборудования с принципиально новыми качественными характеристиками.
Полимерная изоляция на основе кремнийорганической резины имеет большое будущее. Ее применение в энергетике — это уверенность, защищенность и шаг в будущее.