Высоковольтные линейные изоляторы в России с 1914 по 1950 годы




В 1912 году в Богородском уезде Московской губернии начало свою деятельность общество «Электропередача». Целью этого предприятия была постройка мощной электростанции, работающей на недорогом местном топливе - торфе. Большинство технических задач, с которыми столкнулись инженеры общества, решались впервые в истории российской электроэнергетики. Одной из таких задач было создание крупной распределительной сети для выдачи мощностей потребителям. Первыми линиями этой сети стали ВЛ 30 кВ, протянутые от станции в посёлке Электропередача к Большим Дворам, Зуево, Павловскому Посаду и другим населённым пунктам Богородского уезда. Вторым шагом стало строительство в 1915 году линии электропередачи 70 кВ на Москву для связи Богородской станции с МОГЭС на Раушской набережной и объединения этих станций в первую в России энергосистему. Важно было обеспечить бесперебойную работу этих линий. Надёжность работы ЛЭП напрямую зависит от качества применяемой на ней арматуры и изоляции, в России на тот момент не существовало собственных производств ни того ни другого. Ряд предприятий, таких как Дулёвский завод Кузнецова и стекольные мастерские Нечаева-Мальцова, выпускали телеграфные и низковольтные изоляторы, однако технологии их производства значительно отличаются от таковых для высоковольтных изоляторов – наладить производство отечественных образцов в короткие сроки было невозможно. В связи с этим руководство «Электропередачи» приняло решение закупать изоляцию и арматуру зарубежом. Контракты на поставку были подписаны с германскими фирмами: KWH (керамический завод г. Гермсдорфа), «Розенталь» и заводом Иогана Вильгельма Гофмана (JWH). Keramische Werke Hermsdorf и «Розенталь» поставляли изоляторы, JWH — арматуру.

 

В начале 20-го века происходило стремительное увеличение напряжения, применяемого для передачи электроэнергии. Штыревые фарфоровые изоляторы, до недавних пор устанавливаемые на всех высоковольтных линиях, не подходили для использования в сетях напряжением выше 60 кВ, так как при данных параметрах вес штыревого изолятора возрастает пропорционально квадрату напряжения, производство и монтаж таких изоляторов неоправданно дороги. В связи с этим был изобретён новый тип линейных изоляторов — подвесной. Стоит отметить, во избежание путаницы, что в начале 20-го века подвесные изоляторы выпускались в двух исполнениях — для поддерживающих и натяжных гирлянд, причём первые назывались, собственно, подвесными, а вторые — оттяжными. С конца 20х - начала 30х годов изоляторы, которые изначально применялись только в поддерживающих гирляндах, стали применять и в натяжных, и термин «оттяжной изолятор» вышел из употребления.

 

Первые подвесные тарельчатые изоляторы имели ряд слабых мест в конструкции, однако их вес рос почти пропорционально напряжению линии, что и стало определяющим фактором для их использования. Существовали 2 основные конструкции подвесных высоковольтных изоляторов — «цепочечная», запатентованная Хьюлеттом (Hewlett), и являющаяся первой, и конструкция «с шапкой и стержнем» (cap and pin), запатентованная заводом «Огайо-Брэсс» (Ohio-Brass). Подвесные изоляторы собираются в гирлянды и присоединяются к опорам и проводам специальной арматурой.

 

Тарельчатые изоляторы с шапкой и стержнем разрабатывались почти одновременно с цепочечными, однако первые образцы имели существенный недостаток — из-за трудности подбора цементной связки для армирования данные изоляторы часто выходили из строя. Однако у изоляторов с шапкой и стержнем существовали очевидные и весомые преимущества: отсутствие сложной сцепной арматуры и пустот в изолирующей детали, большая выдерживаемая механическая нагрузка, большая технологичность при производстве. В связи с этим совершенствование цементной связки и конструкции изоляторов продолжалось. Работы велись многими фирмами и к 1914-1920 годам уже существовали надёжные типы подвесных изоляторов с шапкой и стержнем. За счёт высокого качества связки и фарфора лучшими считались изоляторы германских заводов KWH и «Розенталь». Шарнирные изоляторы с шапкой и стержнем со временем стали основными на высоковольтных линиях всех классов напряжений.  

 

На линиях 30 кВ общества «Электропередача» на промежуточных опорах применялись штыревые фарфоровые изоляторы типа «Дельта» производства KWH, а на угловых и анкерных, где требовалось более надёжное закрепление проводов — фарфоровые оттяжные изоляторы KWH и «Розенталь». Оттяжные изоляторы собирались в гирлянды по 3-4 штуки. На ЛЭП 70 кВ  применялись подвесные и оттяжные изоляторы с шапкой и стержнем в гирляндах по 5-6 штук. Шапка и стержень закреплялись на фарфоровой детали таких изоляторов с помощью специальной мастики. Конструкция силового узла у изоляторов KWH была цилиндрической, у «Розенталь» - конической. Для присоединения гирлянд изоляторов к опорам и проводам применялась различная линейная арматура, это были ушки, коромысла, серьги и зажимы фирмы JWH.

 

В 20м году был принят план ГОЭЛРО, предполагавший введение в строй новых мощных электростанций и строительство новых линий электропередачи, планировалось сооружение сетей новых классов напряжений - 115, 110 и 220 кВ. Для этого требовались надёжные изоляторы и арматура. 13 июля 1920 года на заседании Черезвычайной Комиссии по электроснабжению обсуждался вопрос о производстве высоковольтных изоляторов в России, в 1920-23 годах на Дулёвском заводе шли работы по созданию штыревых изоляторов для ЛЭП 35 кВ, так же были разработаны нормы ЦЭС на производство и испытание изоляторов. Дулёвские изоляторы был впервые применены в 1921 году на линии 35 кВ от Сормовского завода до Чернораменского болота, принадлежавшего Гидроторфу. Однако, несмотря на то, что эти изоляторы прошли испытания в лаборатории, через год работы линии оказалось, что они никуда не годны, подвержены отсыреванию и частым пробоям в дождь и влажную погоду. Фарфор оказался недостаточно качественным, и изоляторы пробивались от штыря к проводу через головку. Российским заводам пока что не удавалось создать фарфоровый изолятор, не подверженный старению. В связи с этим невозможно было отказаться от поставок изоляторов из-за границы. Заказы делались у ряда фирм, в их числе: завод HESCHO (Hermsdorf-Schomburg isolatoren gesellschaft, бывший KWH, Гермсдорф, Тюрингия), «Розенталь» (Rosenthal & CO, Зельб, Бавария), «Норден» («Norden», Копенгаген, Дания), «Тельтов» («Teltow», Тельтов близ Берлина), «Томас-Хьюлетт» («ThomasHewlett», США). Вплоть до начала 30х годов доля импорта составляла 50% и более от общего числа закупаемых для сетей изоляторов.

 

Что касается арматуры, то в 20е годы она почти в полном объёме поставлялась заводом Гофмана, находившемся в городке Кёцшенброда близ Дрездена. Это была различная сцепная арматура, такая, как ушки, коромысла, серьги, а так же зажимы множества модификаций для крепления проводов к подвесным и оттяжным гирляндам. Поддерживающие зажимы-«лодочки» поставлялись как обычные - глухие, так и с ограниченной прочностью заделки провода, позволяющие уберечь промежуточные опоры от повреждения в случае одностороннего обрыва. Основным типом натяжных зажимов были клиновые с дополнительной болтовой фиксацией клина. Стоит отметить так же соединительные зажимы оригинальной конструкции с применением заклёпок.

 

Фирма «Розенталь» была одним из наиболее крупных поставщиков изоляторов. В 1920-1925 годах на заводах «Розенталь» для применения на ЛЭП 35-115 кВ заказывались оттяжные и

подвесные тарельчатые изоляторы с традиционной, конической конструкцией силового узла с применением цемента для армирования изолятора. Такие изоляторы, в частности, были закуплены в 1921 году для первой в России линии 115 кВ Кашира-Москва. Так же в 1921 году на фирме «Розенталь» был разработан подвесной изолятор бесцементной конструкции Кегелькопф (Kegelkopf). Причиной появления данной конструкции было то, что первые изоляторы с шапкой и стержнем имели слабое место в виде недостаточно надёжного цементного соединения стержня (пестика) с изолирующей деталью, Kegelkopf-isolator'ы были лишены этого недостатка. Конструкция Кегелькопф предусматривала следующее: стержень, имеющий на конце 4 «лапки», разогревался электрическим током и надевался на заранее помещённый в углубление изолирующей детали конус, лапки раскрывались и захватывали конус, в результате стержень расклинивался внутри изолирующей детали, зазор между изолирующей деталью и стержнем заливался свинцом. Таким образом устранялась возможность вырывания стержня из углубления в тарелке. Конструкция силового узла у изоляторов Кегелькопф - коническая. Во второй половине 20х годов изоляторы Кегелькопф поставлялись в СССР и применялись на различных линиях электропередачи, как то ЛЭП 110 кВ Электропередача-Москва, ЛЭП Московского кольца.

 

Другим крупным поставщиком был завод Hermsdorf-Schomburg. Данное предприятие поставляло несколько типов изоляторов. Самым массовым был подвесной Federring Mt-2030/HA-613, разработанный специалистами ГЕШО в 1922 году. Так же поставлялся изолятор Mt-1175/HA-292 Kugelkopf для подвесных и оттяжных гирлянд и Mt-1175/HA-288 Kugelkopf для оттяжных. Конструкция kugelkopf (Кугелькопф) была разработана в 1914 году фирмой Schomburg & Sohne и является бесцементной. Она представляла из себя следующее: внутрь головки изолирующей детали до обжига вкладывалась предварительно обожжённая часть фарфорового шара (шаровой слой), которая при обжиге изолятора благодаря усадке фарфора оказывалась захваченной в полости изолирующей детали. На вставленный в полость шар помещалась специальная полусферическая гайка, шар проворачивался таким образом, что гайка оказывалась внутри полости, затем в гайку вкручивался стержень, место крепления заливалось свинцом. Конструкция силового узла - коническая. В СССР изоляторы кугелькопф были впервые массово применены на линии электропередачи 115кВ Шатура-Москва 1925 года постройки, однако ранее некоторое количество так же было закуплено для линии 115 кВ Кашира-Москва.

 

Как было сказано выше, на ряду с HESCHO и «Розенталь» изоляторы поставляли и другиефирмы. Датская фирма «Norden» поставляла как тарельчатые изоляторы, так и изоляторы «Моторной» конструкции, разработанной в Германии и считавшейся в 20е годы передовой. Фирма Porzellanfabrik Teltow поставляла тарельчатые изоляторы, аналогичные Федеррингам ГЕШО. Отдельного упоминания заслуживают американские фирмы LOCKE и VICTOR. Их изоляторы поставлялись в СССР в 1944-45 годах в рамках Ленд-Лиза. По сравнению с германскими и советскими, данные изоляторы отличаются меньшими габаритами и весом при аналогичных параметрах. Изоляторы LOCKE и VICTOR применялись на ЛЭП 110-220 кВ.

 

Зарубежные поставки не смогли бы полностью покрыть потребность в подвесных изоляторах и  полагаться на них в будующем было нельзя. Как говорилось выше, работа над образцами шла с 1920 года, однако создатели первых отечественных высоковольтных изоляторов столкнулись со множеством трудностей. Основная работа шла на московском заводе «Изолятор». В 1925 году был сформирован Государственный Электротехнический Трест (ГЭТ) ВСНХ СССР, в который вошли, в числе прочих, и предприятия, производящие электротехнический фарфор. Силами работников завода «Изолятор» в 1927 году был создан первый российский подвесной изолятор. Данный изолятор на 4.5 т нагрузки назывался Е2А и носил маркировку<ГЭТ>. Конструкция изолятора была традиционной для тех лет - с коническим силовым узлом и свинцовым сплавом для заделки пестика. Изоляторы данного типа применялись на многих ЛЭП совместно с импортными образцами, но в начале 30х годов были вытеснены более совершенными П-4.5.

 

На ряду с изоляторным производством налаживалось и арматурное: основными изготовителями арматуры стали заводы треста «Армсеть». В короткие сроки были внедрены в производство все типы необходимой сцепной, поддерживающей и натяжной арматуры. Были разработаны отечественные клиновые и болтовые зажимы, зажимы с ограниченной прочностью заделки, гасители вибрации.

 

В 1930х годах производство линейной изоляции было уже достаточно хорошо налажено, чтобы отказаться от крупных зарубежных поставок. В 31-32 годах появился изолятор П-4.5 (электромеханическая одночасовая - 4.5 т), который на долгое время стал основным для сетей до 220 кВ. Данный изолятор, как и Е2А, был выполнен по традиционной схеме с применением цемента или свинцового сплава для закрепления стержня. Геометрия изолятора П-4.5 менялась несколько раз за время его производства: изменялась форма тарелки, шапки, но общая конструкция оставалась неизменной - силовой узел конической формы и использование свинцового сплава для закрепления пестика. На момент своего создания изолятор П-4.5 обладал электрическими и механическими характеристиками на уровне иностранных аналогов. П-4.5 имел облегчённую версию - П-3. 

 

Так же на базе силового узла П-4.5 в середине 30х были созданы специальные изоляторы для загрязнённой атмосферы - НС-2, Пр-3.5, ПП-4.5, ПС-2, ПС-3. Кроме П-4.5 в 31-32 годах были разработаны изоляторы П-2 и П-7. П-2 обладал малыми размерами и весом и предназначался для ВЛ 35 кВ, а П-7, выдерживавший нагрузку в 7 т, использовался на линиях напряжением 220 кВ. В 50е годы на базе П- 4.5 был разработан изолятор ПЦ-4.5, так же были модернизированы все специальные типы изоляторов, созданные ранее на базе П-4.5, теперь они были выполнены на базе силового узла ПЦ-4.5, это были изоляторы ПФГ-6, ПФГ-5 (новые обозначения для НС-2 и ПР-3.5) и другие. В это же время были созданы новые изоляторы П-8.5, применявшиеся на линиях 400 и 500 кВ.

 

После окончания Великой Отечественной Войны фарфоровые изоляторы продолжали долгое время оставаться основными на ЛЭП разных классов напряжения. Несмотря на то, что новые фарфоровые подвесные изоляторы разрабатывались и устанавливались на ЛЭП вплоть до 80х-90х годов, с конца 60х - начала 70х их применение стало значительно сокращаться в связи с внедрением изоляторов нового поколения - стеклянных тарельчатых изоляторов, значительно более лёгких при аналогичных с фарфоровыми параметрах, более надёжных и более удобных в монтаже и эксплуатации.

 

© Wedge_Antillies (Теор_Мех), 2012  

 

Литература:

1. Инженер И.В. Линде «Справочная книга для электротехниковъ» 11-е издание, вторая

государственная типография, 1920 г.

2. А.А. Смуров «Электротехника высокого напряжения и передача электрической энергии»,

типография им. Бухарина, Ленинград, 1925 г.

3. Техническая Энциклопедия, глав. ред. Мартенс, том 8, АО «Советская Энциклопедия»,

Москва, 1929 г.

4. А.А. Смуров «Электротехника высокого напряжения и передача электрической энергии» том

1 «Электрическое поле и передача энергии», ГНТИ Москва-Ленинград, 1931 г.

5.  Л.Н. Баптиданов и В.И. Тарасов «Подстанции промышленных предприятий», ОНТИ Москва-

Ленинград, 1937 г.

6. Электротехнический Справочник (подстанции и сети высокого напряжения ) под общ. ред.

инженера М.В. Хомякова, ГЭИ Москва-Ленинград, 1942 г.

7. «Электрические изоляторы» под. ред. Н.С. Костюкова, Энергоатомиздат, Москва, 1984 г.

8. Кох «Электропередача высокого напряжения», издательство Бюро Иностранной Науки и

Техники, Берлин, 1921 г.

9. Патент фирмы «О-ва изоляторов Гермсдорф-Шомбург с Огр. Отв.» №20177



Обновлен 21 мар 2012. Создан 16 мар 2012



  Комментарии       
Всего 1, последний 2 года назад
zippo-1 13 июл 2015 ответить
Экскурс в историю)
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником