Технические средства и технология диагностирования подвесных фарфоровых тарельчатых изоляторов

Проблема изоляции проявляется при электрификации на переменном токе в связи с более высоким уровнем напряжения. Неисправности контактной сети составляет около четверти всех отказов устройств электроснабжения, а основной причиной неисправностей контактной сети является повреждение изоляторов - по ВСЖД в последние годы около одной трети (35%), иногда доля повреждений изоляторов в неисправностях контактной сети доходила до половины всех неисправностей.

Основным фактором, определяющим повреждаемость изоляторов контактной сети, являются тяжелые условия их эксплуатации, связанные с частыми механическими ударами и вибрацией. Изоляция контактной сети составлена гирляндами подвесных тарельчатых изоляторов, стержневыми фиксаторными, консольными и опорными изоляторами и секционирующими изоляторами    секционных    изоляторов.    Основными    видами повреждений изоляции контактной сети являются перекрытия изоляторов из-за их загрязнения, пробои изоляторов из-за нарушения изоляционной части, перекрытия изоляторов птицами, механические изломы стержневых изоляторов. Этим повреждениям способствуют скрытые дефекты изоляторов, наличие влаги в атмосфере и попадание ее в армировку изолятора, нагрев изоляторов солнечными лучами (почти 100% случаев пробоя изоляции происходит в теплый период года), загрязнение атмосферы различными химическими веществами, по которым происходит поверхностное перекрытие.

Наибольшее количество повреждений приходится на гирлянды тарельчатых изоляторов - прежде всего потому, что их больше всего. Тарельчатые фарфоровые изоляторы гораздо менее надежны по сравнению со стеклянными, поскольку в фарфоре возникают трещины, не обнаруживаемые при осмотре и приводящие к полной потере изолятором изолирующих свойств. Трещины в стеклянном изоляторе приводят к осыпанию юбки изолятора, и дефект становится явным. Накопление дефектных изоляторов приводит к многочисленным перекрытиям, особенно в грозовой сезон, и к нарушению движения поездов. Такая ситуация требует проведения периодического контроля изоляции контактной сети.

Основные методы контроля изоляции контактной сети

Изоляторы контактной сети подвергают контролю перед установкой и в процессе эксплуатации.

Фарфоровые тарельчатые изоляторы перед установкой и перед передачей в аварийный запас испытываются напря-жением 50 кВ промышленной частоты в течение 1 мин, и мегаомметром на напряжение 2,5 кВ измеряют сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 300 МОм. Электрическим испытаниям, измерениям сопротивления изо-ляции и маркировке не подвергаются стеклянные, полимерные и стер-жневые фарфоровые изоляторы. Изоляторы и изолирующие вставки контактной сети перед установкой осматривают и очищают от загрязнения.

Не допускаются к монтажу и заменяются в процессе эксплуатации изоляторы, имеющие следующие дефекты:

• -    трещины в оконцевателях, качание, сползание или проворачивание их в заделке, видимое искривление (несоосность) деталей у всех типов изоляторов;

• -    сколы фарфора ребер общей площадью более 3 см2 или видимые трещины;

• -    в стекле - трещины, сколы, посечки, морщины, складки, натеки, свищи, видимые внутренние газовые пузыри и инородные включения;

• -    у полимерных изоляторов - механические повреждения (надре-зы, проколы, кратеры, ссадины), разгерметизация защитного чехла или покрытия, следы токопроводящих дорожек (треков) на длине более одной трети пути утечки;

• -    коррозия стержня тарельчатого изолятора до диаметра 12 мм.

Коэффициент запаса механической прочности изоляторов по отношению к их нормированной разрушающей силе должен быть не менее 5,0 при средней эксплуатационной нагрузке и 2,7 - при наибольшей рабочей нагрузке.

Основным видом контроля изоляции контактной сети в процессе эксплуатации являются осмотры при обходах и объездах вагоном-лабораторией.

Диагностирование фарфоровых тарельчатых изоляторов производится приборами дистанционного контроля их состояния (тепловизорами, электронно-оптическими дефектоскопами типа «Филин» и др.) или измерительными штангами.

Дефектировка штангой производится на контактной сети переменного тока непосредственным измерением фактического напряжения на каждом из изоляторов гирлянды с изолирующей съемной вышки. Цель измерений -выявление отдельных «нулевых» изоляторов до пробоя всей гирлянды и потери ею механической прочности.

Появившиеся в 80-х годах и рекомендуемые ПУТЭКС для применения электронно-оптические дефектоскопы типа «Филин» при попытках их освоения на Восточно-Сибирской железной дороге проявили себя неудовлетворительно. Работа с ними возможна только в темное время суток, надежность выявления дефектной гирлянды «Филином» оказалась низкой.

Приборы контроля оборудования в инфракрасной области спектра (тепловизоры) нашли ограниченное практическое применение ввиду их громоздкости. Такой прибор установлен только в дорожном вагоне-лаборатории для испытаний контактной сети и используется при периодических объездах участков вагоном. Приборы тепловизионного контроля последних модификаций являются цифровыми и обычно работают в паре с компьютером.

Удовлетворительные результаты при контроле изоляции контактной сети показывают приборы ультразвукового контроля типа УД-8. Прибор УД-8 был первоначально разработан ТОО «Сигнал» для выявления гирлянд, имеющих дефектные изоляторы, на воздушных ЛЭП напряжением 35, 110,

220 кВ, которые эксплуатируются энергосистемами. Восточно-Сибирская железная дорога в числе первых применила этот прибор для той же цели, но на контактной сети. УД-8 предназначен для определения мест искровых разрядов и коронирования, а также мест утечек газов и жидкостей. Принцип действия прибора УД-8 основан на приеме ультразвуковых колебаний от контролируемых изоляторов в диапазоне частот 39-41 кГц с выводом сигнала на стрелочный индикатор и на головной телефон оператора. Работа ультразвукового детектора основана на эффекте повышения напряжения на изоляторах гирлянды с увеличением интенсивности поверхностных частичных разрядов при наличии «нулевых» изоляторов. При повышении напряжения на изоляторе повышается и интенсивность ультразвукового фона, что и регистрируется прибором. Если же дефект изолятора проявляется в форме незавершенного пробоя, то это приводит к резкому увеличению интенсивности сигнала в ультразвуковом диапазоне. При напряжении более 20 кВ высоковольтный разряд обнаруживается на расстоянии до 20-30 м, а сам прибор УД-8 достаточно компактен и легок.