w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r   1 2 / 2 0 0 5

k a b l e   i   p r z e w o d y

  

W ciągu ostatnich dwudziestu lat w Polsce i innych krajach Europy Środkowej stan śro-

dowiska naturalnego uległ znacznej poprawie. Powodem tej zmiany były nie tylko po-

stęp technologiczny, budowa nowych instalacji oczyszczania i odsiarczania, ale również 

restrukturyzacja przemysłu i zamknięcie wielu zakładów przemysłu ciężkiego. W skali 

całego kraju emisja pyłów przez przemysł zmniejszyła się w ciągu ostatnich 25 lat pra-

wie 20 razy, a dwutlenku siarki i tlenków azotu około dwukrotnie [1]. 

58

k a b l e   i   p r z e w o d y

wpływ spadku zanieczyszczenia 

atmosfery na izolację linii  

i stacji napowietrznych

dr inż. Krystian Leonard Chrzan – Politechnika Wrocławska

I

zolacja linii przesyłowych w naszym 
kraju dobierana była przed laty we-

dług uproszczonej procedury. Obszar 
Polski został podzielony na dwie stre-
fy zabrudzeniowe: II (dla linii przebie-
gających przez tereny rolnicze z dala 
od ośrodków przemysłowych) i III (dla 
linii przebiegających w pobliżu ośrod-
ków przemysłowych). Klasyfikacja ta
jest zgodna z polską normą PN-E-06303 
i normą międzynarodową IEC 60815 
[2], w której I strefa oznacza teren 
o bardzo małym zanieczyszczeniu 
i opadzie pyłu mniejszym niż 1,8 g/m

2

 

na dobę, a strefa IV – teren o bardzo 
dużym zanieczyszczeniu i opadzie 
pyłu powyżej 7,2 g/m

2

 na dobę. Jednak 

obecnie tereny zurbanizowane stano-
wią od ponad 10 lat I strefę zabrudze-
niową, na Górnym Śląsku istnieje kil-
kanaście małych miejskich enklaw, na 
których opad pyłu wynosi od 200 
do 300 g/m

2

 na rok [3]. Oznacza to, że 

nawet w tych najbardziej zanieczysz-
czonych miastach opad pyłu jest mniej-
szy od 1 g/m

2

 na dobę, a więc są to te-

reny I strefy zabrudzeniowej.

Świadomość tego stanu nie była 

i chyba nadal nie jest powszechna. 
W rezultacie podczas wymiany izola-
torów na liniach przesyłowych, sta-

re izolatory porcelanowe zastępowa-
no izolatorami porcelanowymi o jesz-
cze dłuższej drodze upływu zamiast 
o krótszej. Ponadto od kilku lat coraz 
powszechniej zastępuje się izolatory 
porcelanowe izolatorami kompozyto-
wymi z kauczuku silikonowego. Jed-
nym z argumentów przemawiających 
na korzyść izolatorów silikonowych 
jest ich większa wytrzymałość w wa-
runkach zabrudzeniowych. Jednakże 
nie zauważa się faktu, że ta zaleta izo-
latorów silikonowych nie może być 
wykorzystana wobec braku intensyw-
nych czy średnich zabrudzeń. Oczywi-
ście izolatory kompozytowe z kauczu-
ku silikonowego mają wiele innych ko-
rzystnych właściwości, które uzasad-
niają ich stosowanie również w I stre-
fie zabrudzeniowej. Innym przykła-
dem niepotrzebnego wzmacniania 
izolacji porcelanowej jest nakładanie 
pokryć silikonowych w I strefie zabru-
dzeniowej. W znanych autorowi przy-
padkach zastosowano pokrycia hydro-
fobowe nawet bez wnikliwego zbada-
nia aktualnych parametrów naraże-
nia zabrudzeniowego. W rezultacie do-
konano niepotrzebnego wzmocnienia 
izolacji i poniesiono koszty, które nie 
były uzasadnione. 

zmiany stanu 

zanieczyszczenia atmosfery

Emisja najważniejszych zanieczysz-

czeń powietrza przez przemysł zaczęła 
zmniejszać się już od 1985 roku 

(tab. 1). 

Zwraca uwagę 16-krotne zmniejszenie 
emisji pyłów. Przykładem zmniejsze-
nia narażenia zabrudzeniowego na 
obszarze przemysłowym jest pewna 
huta. W roku 1980 opad pyłu wynosił 
tam 9 g/m

2

 na dobę, a w 2003 – zaled-

wie 0,4 g/m

2

 na dobę. W rezultacie te-

ren, który był zaklasyfikowany do III
strefy zabrudzeniowej, należy obecnie 
do strefy I. Pod koniec lat siedemdzie-
siątych zanotowano tam przeskoki za-
brudzeniowe. W ciągu lat osiemdziesią-
tych i dziewięćdziesiątych nie notowa-
no żadnych zakłóceń tego typu. Pomi-
mo to okresowo czyszczono izolację roz-
dzielni 110 kV. W 1995 roku podjęto nie-
potrzebną decyzję o zastosowaniu po-
kryć silikonowych, aby nie czyścić izo-
latorów, zamiast po prostu zrezygnować 
z czyszczenia izolatorów.

Od 1990 roku podawane są rów-

nież całkowite emisje zanieczyszczeń, 
uwzględniające również inne źródła 

jak np. transport 

(tab. 2). Należy jed-

nak podkreślić, że emisja przemysłowa 
jest bardzo istotna, ponieważ jest sku-
piona na stosunkowo niewielkim obsza-
rze i dlatego lokalnie może stanowić za-
grożenie dla pobliskich linii i stacji. Emi-
sja transportu jest rozproszona i stanowi 
tło dla zanieczyszczeń analizowanych 
w pobliżu emitora punktowego. Jak wi-
dać na wynikach z 

tabeli 2, całkowita 

emisja pyłów w ciągu 12 lat zmniejszy-
ła się czterokrotnie, a dwutlenku siarki 
ponaddwukrotnie.

Dla izolacji linii bardzo istotna jest 

również konduktywność opadów at-
mosferycznych, a także współczynnik 
pH (ze względu na zjawisko kwaśnych 
deszczy) [4]. Wskutek znacznego zanie-
czyszczenia powietrza, w latach sześć-
dziesiątych na Górnym Śląsku notowa-
no opady o konduktywności przekracza-
jącej 1000 µS/cm. Jednak obecne pomia-
ry wykazują, że woda deszczowa zmie-
rzona po zakończeniu opadu ma kon-
duktywność w zakresie 20-60 µS/cm 
i w zasadzie nie odnotowuje się więk-
szych wartości nawet na Górnym Ślą-
sku [5]. Tak czyste deszcze nie stano-
wią zagrożenia dla izolatorów, powodują 

1975

1980

1985

1990

1995

1999

2002

Pyły

2,25

2,34

1,79

1,16

0,43

0,37

0,14

SO

2

2,08

2,75

2,65

2,21

1,64

1,26

–

NO

X

0,88

0,87

–

0,64

0,55

0,44

0,35

Gazy ogółem

3,04

5,13

4,93

4,11

2,78

2,15

1,92

Tab. 1   Emisja najważniejszych zanieczyszczeń przemysłowych atmosfery i gazów bez 

CO

2

 w mln ton [1]

1990

1995

1999

2002

Pyły

1,95

1,31

0,82

0,47

SO

2

3,21

2,38

1,72

1,46

NO

X

1,28

1,12

0,95

0,80

Tab. 2   Całkowita emisja głównych zanieczyszczeń w mln ton [1]

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r   1 2 / 2 0 0 5

59

ich spłukiwanie i oczyszczanie. Jeśli te-
ren prawie całego kraju należy do I stre-
fy zabrudzeniowej, to zgodnie z wytycz-
nymi IEC, powinno się stosować izolato-
ry o jednostkowej drodze upływu w za-
kresie 16-20 mm/kV najwyższego napię-
cia międzyfazowego. Stosowanie izola-
torów w I strefie zabrudzeniowej o dro-
dze upływu odpowiedniej do III strefy 
nie jest uzasadnione.

Wszystko wskazuje, że obecny trend 

zmniejszania emisji utrzyma się jesz-
cze przez kilka lat. Dotyczy to zwłasz-
cza emisji dwutlenku siarki i tlenków 
azotu. Emisja pyłów przemysłowych jest 
już tak mała, że zapewne o zanieczysz-
czeniu izolatorów na obszarach oddalo-
nych od zakładów przemysłowych de-
cydują źródła pochodzenia rolniczego, 
transport i budownictwo, a na wybrzeżu 
– sól morska. Dlatego przy doborze izo-
latorów powinno się uwzględniać moż-
liwości zmian klimatycznych, wzrost in-
tensywności opadów deszczowych i wy-
stępowanie trąb powietrznych.

zalety i wady  

izolatorów porcelanowych

Izolatory z porcelany elektrotechnicz-

nej są stosowane w elektroenergetyce od 
ponad 100 lat, a porcelanowe izolatory 
długopniowe od prawie 60 lat. Podsta-
wową zaletą izolatorów długopniowych 
jest ich nieprzebijalność, a wadą – moż-
liwość zerwania i spadku przewodu na 
ziemię. Postęp w inżynierii materiało-
wej doprowadził do znacznego zmniej-
szenia liczby zerwań wskutek wad mate-
riałowych lub technologicznych. W nie-

których krajach, 
w których wy-
stępują proble-
my z wandali-
zmem, izolato-
ry porcelanowe 
długopniowe są 
rzadko stoso-
wane, dominu-
ją tam izolato-
ry kołpakowe. 
W warunkach 
intensywnych 

zabrudzeń zale-

tą porcelany jest 

prawie całkowita odporność na wyłado-
wania powierzchniowe. Czas eksploata-
cji obecnie produkowanych izolatorów 
porcelanowych z tworzywa ceramiczne-
go C130 ocenia się na 40-50 lat.

zalety i wady  

izolatorów kompozytowych

Pierwsze izolatory z kauczuku siliko-

nowego zostały wprowadzone do eks-
ploatacji już ponad 30 lat temu. Począt-
kowo ich rozpowszechnieniu nie sprzy-
jały obawy przed erozją powodowaną 
przez wyładowania powierzchniowe 
oraz problemy związane z tzw. kruchy-
mi pęknięciami pręta szkłoepoksydo-
wego. Ulepszenie materiału pręta i kon-
strukcji izolatora zlikwidowały niebez-
pieczeństwo kruchych pęknięć. Hydro-
fobowość kauczuku silikonowego i je-
go unikalna właściwość polegająca na 
hydrofobizowaniu zanieczyszczeń na 
jego powierzchni stanowią podstawo-
we zalety tego materiału. Ta zdolność 
powoduje, że w tych samych warun-
kach prąd upływu na izolatorach sili-
konowych jest znacznie mniejszy niż 
na izolatorach porcelanowych, a na-
pięcie przeskoku jest wyższe o około 
30-50 %. W rezultacie, w warunkach III 
strefy zabrudzeniowej, jakie panowały 
na stacji prób w Hucie Miedzi Głogów, 
ślady wyładowań na izolatorach siliko-
nowych były ledwo dostrzegalne i nie 
występowała erozja materiału . Jednak 
w warunkach I strefy zabrudzeniowej 
(jaką stanowi prawie cały obszar Pol-
ski) o stosowaniu izolatorów silikono-
wych mogą decydować inne ich zale-

ty. Są one ponadtrzykrotnie lżejsze od 
izolatorów porcelanowych, co umożli-
wia łatwiejszy montaż na słupach. O ich 
stosowaniu decyduje też odporność na 
udary mechaniczne i akty wandalizmu. 
W ostatnich latach ceny izolatorów sili-
konowych uległy znacznemu obniżeniu 
i są porównywalne, a nawet niższe od 
cen izolatorów porcelanowych.

jakie izolatory powinny być 

stosowane w Polsce?

Obecnie w kraju produkowane są 

przede wszystkim wysokonapięciowe 
izolatory porcelanowe o zmiennym wy-
sięgu kloszy, które mogą mieć bardzo 
długą drogę upływu. Izolatory o zmien-
nym wysięgu kloszy zostały wprowa-
dzone do eksploatacji na początku lat 
siedemdziesiątych ubiegłego stulecia 
i wykazały swe zalety w naturalnych 
warunkach zabrudzeniowych. Spo-
śród izolatorów tego typu tylko izola-
tor LP 75/31 ma krótką drogę upływu 
2250 mm 

(fot. 1a).   Dzięki temu izolator 

ten można stosować na liniach 110 kV 
w I strefie zabrudzeniowej. Inne typy
izolatorów ze zmiennym wysięgiem 
kloszy mają dłuższą długość monta-
żową oraz klosze o większej średnicy 
i dlatego znacznie dłuższą drogę upły-
wu (3000 mm dla strefy II i 3540 mm 
dla strefy III). Niestety, krótsza długość 
montażowa i części izolacyjnej izolato-
ra LP 75/31 powoduje, że jego napięcie 
przeskoku przy udarach piorunowych 
wynosi tylko 450 kV. 

Nadal nie ma normy międzynaro-

dowej dla doboru izolatorów kompo-
zytowych, a istniejące wskazówki IEC 
815 dotyczą tylko izolatorów porcelano-
wych i szklanych. Jednak obecnie prze-
waża pogląd, że droga upływu izolato-
rów kompozytowych w I i II strefie za-
brudzeniowej może być krótsza niż izo-
latorów porcelanowych, a w III i IV po-
winna być dłuższa [6]. 

Niestety, najkrótsza droga upływu 

izolatorów silikonowych oferowanych 
przez dwóch krajowych producentów 
jest dłuższa niż stanowią to wymaga-
nia dla I strefy zabrudzeniowej. Jeden 
z producentów oferuje izolator z naj-
krótszą jednostkową drogą upływu 

wynoszącą 22 mm/kV 

(fot. 1b), a dru-

gi 26 mm/kV. Na terenowej stacji prób 
w Hucie Miedzi Głogów od 25 lat pra-
cują izolatory silikonowe o jednostko-
wej drodze upływu 19 mm/kV 

(fot. 1c). 

Izolatory te pracowały bezproblemowo 
przez około 10 lat w III strefiezabrudze-
niowej, kilka lat w strefie II, a od kilku
lat w I. Te krajowe doświadczenia po-
twierdzają pogląd, że izolatory siliko-
nowe w I strefie zabrudzeniowej mogą
mieć krótszą drogę upływu niż wyma-
gana od izolatorów porcelanowych. 
Producenci wysokonapięciowych izola-
torów porcelanowych, a zwłaszcza sili-
konowych, powinni zatem dopasować 
ofertę do aktualnych warunków. Zakła-
dy Energetyczne i Polskie Sieci Elektro-
energetyczne mogą osiągnąć bowiem 
znaczne korzyści ekonomiczne, jeśli za-
czną stosować izolatory o krótszej dro-
dze upływu.

literatura

1.  Rocznik statystyczny, wydania z lat 

1976-2004, Główny Urząd Staty-
styczny, Warszawa.

2.  PN-E-06303 (1998) Narażenie za-

brudzeniowe izolacji napowietrz-
nej i dobór izolatorów do warun-
ków zabrudzeniowych.

3.  Dane  opadu  pyłu  Państwo-

wej Inspekcji Sanitarnej za lata 
1990-1993.

4.  K. L. Chrzan, J. Andino, R. Twarow-

ski, Efect of acid rains on outdoor 
insulators. Int. Conf. On Advances 
in Processing, Testing and Appli-
cation of Dielectric Materials AP-
TADM, Wrocław 2001, pp. 212-215.

5.  K. L. Chrzan, A. Kałużny, L. Subocz, 

S. Banaszak, Aktualny stan środo-
wiska w Polsce w aspekcie naraże-
nia i doboru izolacji napowietrznej. 
VII Sympozjum Inżynieria Wyso-
kich Napięć, Poznań-Będlewo 2004, 
s. 50-53.

6.  R. Baersch, J. Kindersberger, Grenz-

flaeche Feststoff-Gas-Beanspru-
chungen, Wechselwirkungen, de-
sign, Pruefverfahren, Lebensdauer. 
Konferencja Grenzflaechen in elek-
trischen Isoliersystemen, ETG Fach-
tagung, Hanau 2005, s. 7-26.

Fot. 1   Izolatory produkcji krajowej o krótkiej drodze upływu:  

a) izolator porcelanowy, b) izolator silikonowy, c) proto-

typowy izolator silikonowy wyprodukowany 30 lat temu

a)

b)

c)