05Керамические изоляторы

Когда видишь маркировку 05керамические изоляторы, первое, что приходит в голову — это пресловутый 'коэффициент старения', о котором все говорят, но мало кто реально отслеживает в течение 10-15 лет эксплуатации. У нас в Хэбэе как-то партия изоляторов 2008 года пошла трещинами по юбкам после семи зим с перепадами от -35°C до обледенения — оказалось, сырьё с местного карьера дало микроскопические включения кальцита.

Технологические парадоксы производства

На 05керамические изоляторы до сих пор идёт спор между технологами: одни настаивают на шликерном литьё, другие — на экструзии. В ООО Хэбэй Цзытэ после того случая с трещинами пересмотрели всю цепочку — сейчас сушим заготовки в три этапа с камерой промежуточной выдержки при 80°C. Кстати, наш техотдел как раз выкладывал отчёт на dljj.ru с микрофотографиями дефектов — там видно, как пузырьки воздуха в толще керамики работают как концентраторы напряжения.

Заметил интересную деталь: при обжиге выше 1280°C начинает выгорать связка глины, а ниже 1250°C не успевает сформироваться муллитовая фаза. Вот этот баланс — настоящее искусство, не то что в учебниках пишут. Как-то пришлось забраковать целую партию для ЛЭП 110 кВ — визуально идеальные изоляторы, а при испытании на мокрый разряд пробивало по границе черепка и глазури.

Кстати про глазурь — многие забывают, что её коэффициент теплового расширения должен отличаться от основы ровно на 0,3-0,5×10?? K?1. Если больше — отслоится при первом же цикле заморозки, если меньше — потрескается при нагреве на солнце. Мы в Хэбэй Цзытэ после наладки линии в 2019 году держим этот параметр жёстко, даже сертификацию по ГОСТ проходили с запасом по этому показателю.

Полевые наблюдения и аномалии

В Приморье как-то ставили 05керамические изоляторы на прибрежную подстанцию — через два года заметили странную эрозию глазури с наветренной стороны. Оказалось, морской воздух с аэрозолями соли создаёт электролитическую среду, которая съедает покрытие при плюсовой температуре. Пришлось разрабатывать спецглазурь с добавкой оксида циркония — сейчас такие поставляем для объектов в Находке.

А вот в Якутии другая проблема — при -55°C керамика становится хрупкой как стекло. Особенно критично для подвесных изоляторов, где есть постоянная механическая нагрузка. Наш инженер Васьков придумал делать юбки переменной толщины с внутренними рёбрами жёсткости — снизили процент боя при транспортировке и монтаже в три раза. Кстати, эти модификации теперь в каталоге на dljj.ru в разделе 'арктическое исполнение'.

Самое обидное — когда идеальный по технологии изолятор выходит из строя из-за мелочи. Как-то в Бурятии на ЛЭП 220 кВ повалились сразу 12 гирлянд — расследование показало, что монтажники перетянули талрепы при сборке, создав микротрещины в головной части. Теперь в паспортах изделий ООО Хэбэй Цзытэ печатаем схемы с допустимыми моментами затяжки специальным шрифтом.

Сырьевые тонкости и локализация

С каолином из Ляонина всегда стабильное качество, но в последние годы геология испортилась — стали попадаться прослойки с примесью пирита. При обжиге сера даёт газовые пузыри, которые снижают пробивное напряжение. Пришлось налаживать рентгенофлуоресцентный анализ каждой партии — дорого, но дешевле, чем компенсировать ущерб от пробоя на подстанции.

Интересно, что кварцевый песок для шихты должен быть не просто чистым, а с определённой формой зёрен. Окатанные зёрна речного песка дают худшую упаковку частиц при прессовании, чем дроблёные карьерные. Это открытие сделали случайно, когда сравнивали брак двух партий с разным происхождением наполнителя. Теперь в техусловиях ООО Хэбэй Цзытэ чётко прописываем гранулометрический состав и угловатость зёрен.

Пытались переходить на местные глины из Хэбэя — вышло дешевле, но пришлось увеличивать температуру обжига на 40 градусов. Энергозатраты съели экономию, зато получили неожиданный бонус — повысилась стойкость к циклам замораживания. Сейчас используем гибридную рецептуру: 70% местного сырья + 30% каолина из Цзилиня для стабильности электроизоляционных свойств.

Монтажные нюансы, о которых молчат инструкции

При сборке гирлянд для 05керамические изоляторы часто перекашивают из-за разной жёсткости троса и арматуры. Видел случаи, когда новые изоляторы лопались при первом же ветре 15 м/с — не из-за брака, а из-за неправильной сборки. Теперь рекомендуем делать предварительную выдержку собранных гирлянд под нагрузкой 0,8 от расчётной в течение суток перед подъёмом.

Цинкование арматуры — отдельная головная боль. Горячее цинкование даёт толстый слой, но иногда перекрывает резьбовые соединения. Гальваническое — слишком тонкое для северных регионов. В ООО Хэбэй Цзытэ после жалоб с Камчатки перешли на термодиффузионное цинкование — дороже на 12%, но зато гарантия от отслоения покрытия при вибрации.

Самое коварное — это крепёжные отверстия. Казалось бы, просверлил и забыл. Но если сверло было затупленным, появляются микротрещины по кромке. Через 3-4 года в эти трещины набивается лёд, и при температурных расширениях изолятор раскалывается пополам. Теперь в цехе стоят счётчики ресурса свёрл — меняем после 200 отверстий, независимо от состояния.

Эволюция контроля качества

Раньше проверяли 05керамические изоляторы выборочно — 1 из 50. Пока не столкнулись с партией, где брак был 7%, но равномерно распределён по всей партии. Пришлось внедрять 100% контроль на три параметра: ультразвуковую дефектоскопию, испытание на мокрый разряд и замер тангенса угла диэлектрических потерь. Процент брака упал с 3,2% до 0,8%, хотя себестоимость выросла.

Интересный случай был с диэлектрическими потерями — партия вроде бы прошла все испытания, но tgδ был на верхней границе нормы. Через полгода эксплуатации в условиях туманов эти изоляторы начали 'потеть' — поверхностное сопротивление упало втрое. Оказалось, глазурь имела пористую структуру из-за слишком быстрого охлаждения. Теперь в протоколах испытаний ООО Хэбэй Цзытэ появилась графа 'кинетика изменения tgδ при циклическом увлажнении'.

Самый надёжный тест придумали монтажники — бьют изолятор медным молотком и слушают звук. Глухой — значит, есть внутренние дефекты, звонкий — годный. Проверили в лаборатории — в 90% случаев они правы. Конечно, для сертификации этот метод не годится, но как экспресс-контроль на объекте очень даже работает.

Перспективы и тупиковые ветви развития

Пытались в 2020 году делать 05керамические изоляторы с нанопокрытием из оксида титана — для самоочистки. Лабораторные испытания обнадёживали, но в полевых условиях пыль с дорог создавала такой плотный слой, что фотоактивный эффект не работал. Затраты на 30% выше, а практической пользы ноль — проект закрыли.

А вот добавка волокон базальта в шихту дала интересный результат — ударная вязкость выросла на 15%, но диэлектрическая прочность снизилась на 8%. Для линий 6-10 кВ ещё допустимо, а для 110 кВ уже нет. Сейчас отрабатываем рецептуру с меньшим содержанием волокон — возможно, найдём компромисс для ветреных районов.

Самое перспективное направление — это гибридные конструкции, где керамика работает на сжатие, а композит — на растяжение. Но пока не получается решить проблему разного коэффициента теплового расширения материалов. В ООО Хэбэй Цзытэ экспериментируют с эпоксидными прослойками — первые образцы уже проходят испытания в климатической камере на dljj.ru/test-lab.