История электротехники - Коллектив авторов

Важным этапом в развитии отечественного изоляторостроения явились разработка и технологическое освоение производства подвесных изоляторов для строившихся линий электропередачи напряжением 110 кВ. В результате проведенных исследований подвесных изоляторов, поставлявшихся СССР заграничными фирмами, была разработана отечественная конструкция подвесного изолятора ПГ-22 (рис. 10.2). В этом изоляторе шапка 7 закреплялась на головке изолятора при помощи цементной замазки, заделка же стального стержня 2 производилась при помощи стальных шпилек 3, заливаемых легкоплавким сплавом, состоящим из свинца и сурьмы. Серийный выпуск подвесных изоляторов был начат в 1927 г., что позволило уже в годы первой пятилетки отказаться от импорта изоляторов этого класса. Впоследствии (1938–1939 гг.) на освоении работ, проведенных изоляторной лабораторией ВЭИ, в конструкцию подвесного изолятора были внесены изменения (изолятор П-4,5): заделка шапки и стержня производилась на цементной замазке с применением эластичных битумных покрытий. Этот тип изолятора вошел в первый общесоюзный стандарт на фарфоровые изоляторы (ОСТ 3370) в 1930 г., а также в ГОСТ 6490–53. Для повышения качества продукции и производительности заводов большое значение имели работы, проведенные в 1926–1928 гг., по переводу печей (горнов) с твердого топлива (дров) на жидкое и усовершенствованию процессов обжига электротехнического фарфора.

Дальнейшее развитие электроизоляторного производства связано с развитием трансформаторе- и электроаппаратостроения, а также сооружением линий электропередачи на напряжение 220 кВ.

В 1931 г. завод «Изолятор» начал производство маслонаполненных фарфоровых вводов на напряжение 110 кВ, которые изготовлялись по чертежам американской фирмы ДЖИИ, а затем по усовершенствованным заводским конструкциям.

В 1932 г. для линий электропередачи на напряжение 220 кВ были разработаны и освоены в производстве подвесные изоляторы типа П-7 с гарантийной механической прочностью 6,86∙104 Н. Освоение в производстве вводов на напряжение 220 кВ потребовало большего времени, чем для вводов на напряжение 110 кВ, так как их конструкция была более сложной. Потребовалась разработка специальной технологии

сушки, обжига и охлаждения этих крупногабаритных керамических конструкций. Внутренняя изоляция ввода, которая изготовлялась по американским чертежам, не обеспечивала необходимой надежности. Группой специалистов заводов «Изолятор», «Электроаппарат», Московского электрозавода и ВЭИ изоляция ввода была улучшена, после чего начался серийный выпуск вводов на напряжение 220 кВ (рис. 10.3).

В 1932–1933 гг. были разработаны конструкции установок для непрерывного испытания изоляторов высоким напряжением, что позволило в 3–5 раз повысить пропускную способность испытательных станций.

Улучшению производства фарфоровых изоляторов способствовала специализация заводов, проведенная в 1933 г. Заводы «Пролетарий» и «Изолятор» стали специализироваться на выпуске аппаратных изоляторов, завод «1 Мая» — на изоляторах для линий связи и электроустановочных изделиях, а завод им. Артема — на выпуске линейных (подвесных и штыревых) и станционных (опорных и опорно-штыревых) изоляторов. На рис. 10.4 показаны основные типы опорных изоляторов, каждый из них состоит из фарфорового элемента и арматуры. Фарфоровые элементы либо полые (рис. 10.4, а и б), либо сплошные с небольшими выемками для внутренней заделки арматуры (рис. 10.4, в). В первых двух конструкциях опорных изоляторов нижняя часть фарфорового элемента закрепляется в чугунном фланце с помощью цементно-песчаного состава. Сверху фарфорового элемента закрепляется чугунный колпак. Опорные изоляторы на напряжения 6 и 10 кВ имеют по одному верхнему ребру и отличаются друг от друга только высотой.

В 1935–1936 гг. изоляторная лаборатория ВЭИ разрабатывает конструкции линейных противогрязевых изоляторов, которые нашли широкое применение [10.21].

Развитие электрификации СССР предъявило повышенные требования к объему выпуска изоляторов и улучшению их качества, что потребовало пересмотра и усовершенствования основных технологических операций. Важное значение в этом отношении имели разработка и внедрение в электрокерамическое производство в 1939–1940 гг. вакуум-пресса для переработки сырой фарфоровой массы с целью удаления из нее газовых включений и равномерного распределения влаги.

Внедрение вакуум-пресса в изоляторное производство позволило исключить трудоемкий процесс — проточку заготовок керамической массы, которая производилась вручную.

Первыми отечественными изоляторами, изготовляемыми методом протяжки при помощи вакуум-пресса, были модернизированные проходные изоляторы на напряжения 3, 6 и 10 кВ. При этом токоведущий стержень круглого сечения с резьбой на двух концах был заменен плоской шиной, закрепление на цементе двух чугунных колпачков было исключено, что сократило цикл армирования изоляторов. Проходные изоляторы описанной конструкции широко применяются в промышленности начиная с 1940 г.

Для разработки новых электрокерамических материалов и новой технологии и проектирования новых заводов в 1938–1939 гг. в Москве был организован Государственный исследовательский электрокерамический институт (ГИЭКИ).

Этот институт во время войны в 1941 г. был эвакуирован на Урал, где его немногочисленные сотрудники провели ряд важных работ по исследованию и применению уральского сырья в изоляторном производстве, что помогло развернуть работу по производству изоляторов на организованном заводе «Урализолятор» (г. Камышлов).

В 1939–1941 гг. ВЭИ совместно с заводом «Изолятор» разрабатывает маслонаполненный ввод на напряжение 400 кВ для трансформаторов Куйбышевской ГЭС. Эта работа была прервана начавшейся войной.

Дальнейшие интенсификация и совершенствование изоляторного производства развиваются по линии механизации и автоматизации процессов, внедрения высокопроизводительных станков-автоматов и перевода серийного производства на поточный метод.

Бурное развитие изоляторной промышленности происходит в послевоенный период. Осваивается производство линейных изоляторов с гарантированной прочностью 1∙105 и 1,57∙105 Н. Изоляторная промышленность осваивает выпуск новых типов изоляторов на напряжение 330, 400 и 500 кВ. В 1949 г. начинаются разработки и освоение производства высоковольтных вводов с бумажно-масляной изоляцией, позволившей значительно снизить их массу. В 1959–1960 гг. выпускаются вводы на напряжения 110, 150, 220, 330, 400 и 500 кВ для трансформаторов, установленных на Каховской ГЭС, линиях электропередачи Волгоград — Москва, Волгоград — Урал.

Таким образом, фарфор имеет чрезвычайно широкое применение в электротехнике. Однако он имеет и недостаток — большие диэлектрические потери, сильно возрастающие при повышении температуры, что затрудняет применение фарфора при высоких частотах и температурах.

Развитие радиоэлектронной промышленности вызвало необходимость в новых керамических материалах, обладающих повышенными свойствами. Развитие этих материалов сначала шло по линии усовершенствования фарфора, а затем по линии получения керамических материалов другого состава.

В 1937–1938 гг. Н.П. Богородицкий провел исследования электрокерамических материалов, способных работать в электрических полях высокой частоты, которые имели большое значение для производства радиофарфора и ультрафарфора. Из этих материалов на заводе «Пролетарий» начали изготовляться многие конструкции высокочастотных установочных изделий и радиоизоляторов.

Следует отметить разработку технологии получения отечественного стеатита в 1944–1945 гг. в ГИЭКИ и освоение производства стеатитовых изоляторов, отличающихся от фарфоровых лучшими механическими и диэлектрическими параметрами. Благодаря малым диэлектрическим потерям этот материал нашел широкое применение в высокочастотных установках.