Изоляторы SM-40 производства IEK: технические характеристики, конструкция и область применения

Изоляторы SM-40, выпускаемые под торговой маркой IEK, представляют собой линейку опорных штыревых изоляторов, предназначенных для изоляции и крепления токоведущих частей в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и открытых распределительных устройствах (ОРУ) переменного тока частоты 50-60 Гц на номинальное напряжение до 35 кВ включительно. Данные изоляторы относятся к классу «Станционные» и соответствуют требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 27692-88 (Изоляторы штыревые полимерные для электрических станций и распределительных устройств. Общие технические условия) и ТУ 3449-001-86911668-2014. Их основное функциональное назначение – обеспечение надежной изоляции между токоведущими шинами или проводами и заземленными конструкциями опор, стен, ферм в условиях атмосферных воздействий и при значительных механических нагрузках.

Конструктивные особенности и материалы

Изолятор SM-40 имеет модульную композитную конструкцию, которая принципиально отличается от традиционных фарфоровых или стеклянных аналогов. Конструкция состоит из трех ключевых элементов:

• Несущая стержневая часть (тело изолятора): Изготавливается из стеклопластикового стержня, армированного параллельными стекловолокнами и пропитанного эпоксидной смолой. Данный стержень обладает высокой механической прочностью на изгиб и растяжение, что является основным преимуществом композитных изоляторов. Он выполняет силовую функцию.
• Защитно-изоляционная оболочка (юбки): На стеклопластиковый стержень методом литья под давлением или впрессовыванием наносится оболочка из кремнийорганической резины (силикона) высокой термостойкости. Юбки, расположенные радиально вдоль стержня, формируют необходимую длину пути утечки и защищают несущий стержень от атмосферных воздействий (УФ-излучение, влага, перепады температур). Гидрофобные свойства силикона препятствуют образованию сплошной водяной пленки, повышая стойкость к перекрытию в загрязненных условиях.
• Металлическая арматура: Концы стеклопластикового стержня запрессовываются в литые цинковые или стальные оцинкованные наконечники. Наконечники имеют исполнение: с одной стороны – шпилька с резьбой М16 (для крепления к траверсе опоры), с другой стороны – плоская головка (тарелка) с отверстиями под крепеж для фиксации шины или специальный зажим.

Технические характеристики и параметры

Основные параметры изолятора IEK SM-40 регламентированы технической документацией и стандартами. Ниже приведены ключевые характеристики в табличном виде.

Таблица 1. Основные технические характеристики изолятора SM-40

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение, кВ	35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	40,5
Номинальный ток, А	630, 1000
Длина пути утечки, мм, не менее	930
Механическая прочность на изгиб, кН, не менее	4,0
Масса, кг, не более	2,5
Диапазон рабочих температур, °C	от -60 до +50
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150	УХЛ, категория размещения 1
Степень загрязнения атмосферы по ГОСТ 9920	III (тяжелая) – до 0,35 мг/см²
Габаритные размеры (приблизительно), мм	Высота ~280, диаметр головки ~120

Таблица 2. Механические нагрузки и выбор изолятора по току

Типоисполнение (условное обозначение)	Номинальный ток, А	Динамическая стойкость к току КЗ, кА (пиковое значение)	Момент затяжки крепежных гаек, Н·м
SM-40/630	630	51	40-50 (для крепления шины)
SM-40/1000	1000	51

Преимущества и недостатки по сравнению с традиционными изоляторами

Преимущества:

• Высокая механическая прочность: Стеклопластиковый стержень обладает удельной прочностью, превышающей прочность стали, и высокой стойкостью к изгибающим нагрузкам, что снижает риск механического разрушения при монтаже и эксплуатации.
• Малая масса: Вес полимерного изолятора в 5-10 раз меньше, чем у фарфорового аналогичного класса напряжения, что упрощает транспортировку, складирование и монтаж, снижает нагрузку на несущие конструкции.
• Улучшенные характеристики в условиях загрязнения: Гидрофобность силиконовой оболочки и большая длина пути утечки обеспечивают высокую стойкость к поверхностному перекрытию в условиях промышленного и морского загрязнения.
• Ударная и вандалостойкость: Композитная конструкция менее подвержена разрушению от ударов и актов вандализма по сравнению с хрупким фарфором.
• Удобство монтажа: Отсутствие необходимости в контроле затяжки динамометрическим ключом (кроме крепления шины), простота подъема и установки.

Недостатки и ограничения:

• Старение материалов: Полимерные материалы подвержены процессу старения под воздействием УФ-излучения, влаги и тепла. Качество и состав сырья критически важны для долговечности.
• Контроль состояния: Визуальный контроль состояния фарфорового изолятора проще. Для полимерных требуется проверка целостности оболочки, отслоений, трещин и следов эрозии.
• Чувствительность к точечным повреждениям: Сквозное повреждение оболочки с оголением стеклопластикового стержня может привести к его увлажнению и последующему пробою.
• Огнестойкость: Полимерные материалы, в отличие от фарфора, горючи, хотя силиконовая резина обладает свойством самозатухания.

Область применения и монтаж

Изоляторы SM-40 применяются в качестве опорных изоляторов для крепления ошиновки в ОРУ подстанций и электростанций классов напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ. Они используются для фиксации жестких шин (алюминиевых или медных) как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Допускается применение на ВЛ 35 кВ в районах с тяжелым и очень тяжелым загрязнением. Монтаж осуществляется путем крепления шпильки нижнего фланца к заземленной металлической конструкции (траверсе, раме) с помощью гаек и шайб. Шина крепится к плоской головке (тарелке) верхнего фланца через штатные отверстия с использованием стандартного крепежа (болты, гайки, шайбы). При монтаже необходимо соблюдать момент затяжки, указанный в документации, чтобы не повредить металлическую арматуру и обеспечить надежный электрический контакт. Запрещается прикладывать ударные нагрузки к стеклопластиковому стержню и производить любые механические обработки изолятора (сверление, резка).

Вопросы выбора, эксплуатации и диагностики

При выборе изолятора SM-40 для конкретного проекта необходимо учитывать следующие параметры: номинальное напряжение сети, величина рабочего тока (выбор между 630А и 1000А), уровень атмосферного загрязнения в районе эксплуатации, характер механических нагрузок (ветровых, ледовых, динамических от КЗ). В процессе эксплуатации обязательны периодические визуальные осмотры (не реже 1 раза в год, а в загрязненных районах – 2 раза). Цель осмотра – выявление загрязнений, трещин, сколов, отслоений оболочки от стержня или фланца, признаков коррозии металлической арматуры, следов перегрева (пожелтение, обугливание). Очистку от загрязнений следует проводить мягкими щетками или струей воды низкого давления без использования абразивных или химически агрессивных средств. Изоляторы с признаками глубокой эрозии (обнажение стеклопластика), крупными отслоениями или механическими повреждениями подлежат замене.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Чем изолятор SM-40 отличается от SM-35 или SM-10?

Ответ: Цифра в обозначении указывает на наибольшее рабочее напряжение (в кВ). SM-40 рассчитан на 40,5 кВ и применяется в сетях 35 кВ. SM-35 (наибольшее рабочее 38,5 кВ) и SM-10 (12 кВ) предназначены для сетей 35 кВ и 10 кВ соответственно по устаревшей классификации. Они имеют разные габариты и длину пути утечки. SM-40 является современным исполнением для класса 35 кВ.

Вопрос: Можно ли использовать SM-40 в качестве проходного изолятора?

Ответ: Нет, категорически нельзя. Изолятор SM-40 является опорным (штыревым). Его конструкция и испытательные нормы рассчитаны на работу в условиях, когда одна сторона (нижний фланец) находится под земляным потенциалом, а другая (верхний фланец) – под фазным напряжением. Проходные изоляторы имеют принципиально иную конструкцию, рассчитанную на то, что разные их части находятся под разными потенциалами, и должны испытываться на совершенно другие диэлектрические нагрузки.

Вопрос: Какой срок службы у полимерных изоляторов SM-40?

Ответ: Гарантийный срок службы, устанавливаемый производителем, обычно составляет 5 лет. Однако расчетный (ожидаемый) срок службы при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и хранения может достигать 25-30 лет. Ключевым фактором является качество исходных материалов (силикона) и отсутствие повреждений гидрофобной оболочки.

Вопрос: Требуется ли проводить измерения мегомметром перед вводом в эксплуатацию?

Ответ: Да, это обязательная процедура. Согласно правилам технической эксплуатации, перед установкой или в процессе приемо-сдаточных испытаний измеряется сопротивление изоляции мегомметром на напряжение 2500 В. Для исправного изолятора SM-40 сопротивление должно быть не менее 1000 МОм (1 ГОм). Низкое сопротивление указывает на возможное внутреннее повреждение стержня.

Вопрос: Что означают цветные метки (точки) на юбках изолятора?

Ответ: Это маркировка даты изготовления (квартал и год). Она необходима для отслеживания возраста изделия при хранении и эксплуатации. Свежие изоляторы не рекомендуется хранить на открытом солнце более 6-12 месяцев до монтажа.

Вопрос: Допустимо ли наносить на поверхность изолятора краску или лаки для защиты от загрязнения?

Ответ: Нет, это недопустимо. Любое покрытие нарушает гидрофобные свойства оригинальной силиконовой поверхности, может вызвать неравномерное распределение электрического поля и привести к локальным перегревам и снижению стойкости к перекрытию. Единственный допустимый метод поддержания чистоты – периодическая механическая или гидравлическая очистка.