HTV-কোটিং কম্পোজিট পোরসেলেন ইনসুলেটরের স্টেপ-ফ্রন্ট ইমপাল্স ব্রেকডাউন: তত্ত্ব, পরীক্ষা এবং সিমুলেশন

পোর্সেলিন এবং গ্লাস ইনসুলেটরগুলি উত্তম ইনসুলেশন পারফরম্যান্স এবং মেকানিকাল শক্তি প্রদর্শন করে, তবে ভারী দূষণের অধীনে দূষণ-জনিত ফ্ল্যাশওভারের ঝুঁকির মধ্যে থাকে, যা বিদ্যুৎ গ্রিডের স্থিতিশীল পরিচালনাকে হুমকি দেয়। বাহ্যিক ইনসুলেশনের দূষণ-জনিত ফ্ল্যাশওভার প্রতিরোধ শক্তি বৃদ্ধির জন্য প্রস্তুতকারকরা সাধারণত ইনসুলেটর পৃষ্ঠে ঘর তাপমাত্রায় ভালকারিত সিলিকন রাবার (RTV) কোটিং প্রয়োগ করে, যা উচ্চ জলবিমুখী এবং জলবিমুখী স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, ফ্ল্যাশওভার ঝুঁকি হ্রাস করে। প্রথমে, চীনে RTV কোটিং সাইটে প্রয়োগ করা হত, যা উচ্চ নির্মাণ জটিলতা এবং অসঙ্গত গুণগত নিয়ন্ত্রণের দ্বারা চরিত্রায়িত ছিল।

পরবর্তীতে, কারখানায় ডিপিং বা স্প্রে প্রক্রিয়া বিকাশ করা হয়েছিল, যার ফলে RTV-কোটিংযুক্ত ইনসুলেটরগুলি পর্যবেক্ষণ এবং গ্রহণের অধীনে সম্পূর্ণ পণ্য হিসাবে প্রদান করা হত, যা পণ্যের গুণগত মান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে এবং বিদ্যুৎ গ্রিডে ব্যাপক ব্যবহার উৎসাহিত করে। তবে, RTV কোটিং কম মেকানিকাল শক্তি এবং ইনসুলেটিং বডির সাথে দুর্বল ইন্টারফেস আঁটন দেখায়, যা পরিবহন, নির্মাণ, ইনস্টলেশন এবং দীর্ঘমেয়াদী পরিচালনার সময় বাহ্যিক বলের কারণে ক্ষতির ঝুঁকির মধ্যে থাকে। পরিচালনা বয়স্কতা যেমন ছাড়ানো, ফাটা এবং স্তরায়ন সাধারণ, যা ডিসঅ্যাসেম্বল এবং পুনরায় কোটিং প্রয়োজন করে, যা উচ্চ রক্ষণাবেক্ষণ খরচ তৈরি করে।

ডিস সাসপেনশন কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটরগুলি সম্পূর্ণ পোর্সেলিন ইনসুলেটরকে কোর হিসাবে ব্যবহার করে, যার উপর উচ্চ তাপমাত্রায় ভালকারিত সিলিকন রাবার (HTV) কোভার থাকে - ন্যূনতম মোটা 3 মিমি - যা উচ্চ তাপমাত্রায় ইনজেকশন প্রক্রিয়ায় একটি মোল্ডিং প্রক্রিয়ায় গঠিত হয়। RTV-এর তুলনায়, HTV উচ্চতর মেকানিকাল শক্তি প্রদর্শন করে, এছাড়াও ট্র্যাকিং এবং প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ, অগ্নিপ্রতিরোধ, বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য, বয়স্কতা প্রতিরোধ এবং উচ্চ তাপমাত্রার প্রতিরোধ প্রদর্শন করে।

আরও, পোর্সেলিন পৃষ্ঠের গ্লেজ লেয়ার পরিবর্তন করে এবং বিশেষায়িত কোপলিং এজেন্ট ব্যবহার করে, পোর্সেলিন এবং HTV সিলিকন রাবারের মধ্যে ইন্টারফেস আঁটন শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়, যা উপাদানের একীকরণ এবং একটি একক এবং সুষম বৈশিষ্ট্য প্রচার করে। ফলস্বরূপ, ডিস সাসপেনশন কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটরগুলি উচ্চ মেকানিকাল এবং দূষণ-জনিত ফ্ল্যাশওভার পারফরম্যান্স প্রদর্শন করে, কম পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়, যা ট্রান্সমিশন লাইনে বাহ্যিক ইনসুলেশনের প্রয়োগের জন্য একটি নতুন পথ খুলে দেয়।

ক্ষেত্রের অভিজ্ঞতা দেখায় যে, যখন ওভারহেড লাইনগুলিতে বজ্রপাত হয়, তখন তৈরি হওয়া অতিবোল্টেজে খুব সংক্ষিপ্ত সময়ের, উচ্চ ঢাল এবং খুব উচ্চ পরিমাণের পিক ভোল্টেজ থাকে, যা লাইন ইনসুলেটরের জন্য বিপজ্জনক হয়। এই ধরনের ঢালীয় প্রবাহ ডিস ইনসুলেটরের ফুটানো বা প্রায় বিস্ফোরণের কারণ হতে পারে, এবং গুরুতর ক্ষেত্রে, স্ট্রিং ভেঙে যাওয়া এবং লাইন পড়ে যাওয়ার কারণ হতে পারে। ঢালীয় প্রবাহ সহ্যশীলতা ইনসুলেটরের গুণমানের একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক।

যদিও পোর্সেলিন এবং গ্লাস ইনসুলেটরের ঢালীয় প্রবাহের পারফরম্যান্স সম্পর্কে দেশীয় এবং আন্তর্জাতিক স্তরে বিস্তৃত গবেষণা করা হয়েছে, ডিস সাসপেনশন কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটরের উপর গবেষণা এখনও বিরল, এবং তাদের অধীনস্থ মেকানিজম ভালভাবে বোঝা যায় না। তাই, এই পেপারটি ডিস সাসপেনশন কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটরের উপর বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা চালায় তাদের ঢালীয় প্রবাহ ভেঙ্গে যাওয়ার বৈশিষ্ট্য পর্যবেক্ষণ করার জন্য।

বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা বিদ্যুত সরঞ্জামের ঢালীয় সহ্যশীলতা পারফরম্যান্স কার্যকরভাবে মূল্যায়ন করে, অত্যন্ত অবস্থায় নিরাপত্তা এবং বিশ্বস্ততা নিশ্চিত করে, এবং ইনসুলেটরের গুণমান মূল্যায়নে গুরুত্বপূর্ণ মূল্য রাখে। এই গবেষণা প্রথমে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা চালায় ঢালীয় প্রবাহ পারফরম্যান্স বিশ্লেষণ করার জন্য, তারপরে পরীক্ষার ফলাফল ভিত্তিক ঢালীয় ভোল্টেজের পিকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিতরণ সিমুলেশন স্থাপন করে পারফরম্যান্স পরিবর্তনের মেকানিজম অনুসন্ধান করে, যার লক্ষ্য ট্রান্সমিশন লাইনে কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটরের ইনসুলেশন সমন্বয়ের জন্য নির্দেশনা প্রদান করা।

1 বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা সেটআপ

1.1 নমুনা

একটি উৎপাদক দ্বারা উৎপাদিত HU550B240/650T AC ডিস সাসপেনশন কম্পোজিট পোর্সেলিন ইনসুলেটর পরীক্ষার নমুনা হিসাবে নির্বাচিত হয়েছে। ইনসুলেটরটি তিনটি ছাত্র স্ট্রাকচার রয়েছে, যা চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। এর প্রধান পারফরম্যান্স প্যারামিটারগুলি টেবিল 1-এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে।

1.2 পরীক্ষার প্ল্যাটফর্ম এবং পরিকল্পনা
পরীক্ষার জন্য 2400 kV প্রবাহ ভোল্টেজ জেনারেটর ব্যবহৃত হয়েছে। ইনসুলেটর ক্যাপটি একটি গ্রাউন্ড করা ধাতব প্লেটে নিচের দিকে রাখা হয়েছে, এবং পিন প্রান্তে একটি স্ট্যান্ডার্ড বল সকেট ইনস্টল করা হয়েছে যাতে পিনের চারপাশের সিমেন্ট এলাকায় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অতিরিক্ত সংকেন্দ্রণ প্রতিরোধ করা যায়। ইনসুলেটর সেটআপটি চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে।

মোট 20টি ইনসুলেটর নমুনার উপর বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা চালানো হয়েছে। বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষার পদ্ধতিগুলি ঢাল পদ্ধতি এবং আম্পলিটিউড পদ্ধতিতে বিভাজিত, যেখানে আম্পলিটিউড পদ্ধতি প্রধানত ডিস ইনসুলেটরের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এই গবেষণায় আম্পলিটিউড পদ্ধতি ব্যবহৃত হয়েছে, যা প্রবাহের সামনের রৈখিকতা প্রয়োজন নয় কিন্তু শুধুমাত্র বিপ্লব ভোল্টেজের আম্পলিটিউড হিসাবে মানদণ্ড ব্যবহার করে, যার সামনের সময় 100 থেকে 200 ns এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত করা হয় এবং আম্পলিটিউড পরিবর্তন পরিমাণ ±10% এর মধ্যে রাখা হয়। পরীক্ষার সময়, প্রতিটি ইনসুলেটরকে পাঁচটি পজিটিভ-পোলারিটি প্রবাহ ভোল্টেজ এবং পাঁচটি নেগেটিভ-পোলারিটি প্রবাহ ভোল্টেজের উপর প্রয়োগ করা হয়, এবং এই ক্রম একবার পুনরাবৃত্তি করা হয়। পরপর প্রবাহ ভোল্টেজের মধ্যে 1 থেকে 2 মিনিটের ব্যবধান রাখা হয়।

দেশীয় এবং আন্তর্জাতিক গবেষণা থেকে প্রমাণ পাওয়া গেছে যে, পোর্সেলিন ইনসুলেটরের পৃষ্ঠে সিলিকন রাবার লেগে পৃষ্ঠের স্ট্রিমার প্রসারের হার পরিবর্তিত হয়, যা স্টিপ-ফ্রন্ট প্রবাহ সহ্যশীলতা হ্রাস করে। তবে, প্রকৃত পরিচালনায় ইনসুলেটরের মাথার ইনসুলেশন পারফরম্যান্স অপরিবর্তিত থাকে।

এই ঘটনা দেশীয় দশটি ডিস ইনসুলেটর উৎপাদক দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে: যে কোনও শেড প্রোফাইল গভীর-রিব বা বিকল্প-অ্যাম্ব্রেলা টাইপ হোক না কেন, বা মাথার স্ট্রাকচার সিলিন্ড্রিকাল বা কোনিকাল হোক না কেন, সিলিকন রাবার কোটিংয়ের পর সব ইনসুলেটরে কিছু পরিমাণে স্টিপ-ওয়েভ ব্রেকডাউন পারফরম্যান্স হ্রাস পায়।

ফলস্বরূপ, সম্পর্কিত মানদণ্ডগুলি পরিবর্তিত হয়েছে, RTV-কোটিংযুক্ত ডিস ইনসুলেটরের জন্য বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষার আম্পলিটিউড 2.8 p.u. থেকে 2.2 p.u. পর্যন্ত হ্রাস করা হয়েছে। প্রাথমিক পরীক্ষার ফলাফল দেখায় যে, 2.2 p.u. এ বিপ্লব খুব কমই ঘটে। তাই, এই গবেষণায় RTV কোটিংযুক্ত নয় এমন পোর্সেলিন ইনসুলেটর নির্বাচিত হয়েছে এবং 2.8 p.u. মান পরীক্ষা ভোল্টেজে বায়ু প্রবাহে বিপ্লব ভেঙ্গে যাওয়ার পরীক্ষা চালানো হয়েছে, যার ভোল্টেজের সামনের সময় 100-200 ns এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত করা হয়েছে।

ভোল্টেজের পোলারিটি এবং বিপ্লব স্থানের আরও পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণ দেখায় যে, 15টি বিপ্লব ঘটনার মধ্যে 14টি পজিটিভ পোলারিটিতে ঘটেছে এবং শুধুমাত্র 1টি নেগেটিভ পোলারিটিতে ঘটেছে। পজিটিভ-পোলারিটি বিপ্লবের মধ্যে, 8টি মাথায় এবং 6টি শেডে ঘটেছে; একমাত্র নেগেটিভ-পোলারিটি বিপ্লব মাথায় ঘটেছে। আরও, শেড বিপ্লবের আগে ইনসুলেটরের পৃষ্ঠে আর্কিং লক্ষ্য করা গেছে, যেখানে মাথার বিপ্লবের সময় কোনও আর্কিং লক্ষ্য করা যায় নি।

তবে, তথ্যসূত্রে, সমস্ত পোর্সেলিন ইনসুলেটরের স্টিপ-ফ্রন্ট বিপ্লব মাথায় ঘটেছে, এবং তথ্যসূত্রে, RTV কোটিংয়ের আগে এবং পরে পোর্সেলিন ইনসুলেটরের বিপ্লব মাথায় ঘটেছে। বিপরীতে, এই পরীক্ষায় দেখা গেছে যে, একবারে ইনজে