Akra-fronta impulsa disfalo de HTV-lakita kompozitaj porcelana izoliloj: Mekanismoj testado kaj simulado

Porcelana kaj glasa izoliloj montras ekselan elektra izolecan kaj mekanan forton, sed ili estas malkapablaj konfronti kontaminaĵon, kio povas kaŭzi fulgadon pro poluo, kio minacas stabilan operacion de la elektroretaro. Por plibonigi la reziston kontraŭ fulgado pro poluo de ekstera izoleco, produtantoj kutime aplikas ĉambrempermesan silikon-rubberan (RTV) koatonin kun supera hidrofoba kaj hidrofobeco-transdonada ecoj sur la surfaco de izoliloj, tiel reduktante la riskon de fulgado. Initiale, en Ĉinio RTV-koatoj estis aplikitaj surloke, metodo karakterizita per alta konstrua malfacileco kaj nekonsekvenca kvalitkontrolo.

Poste, fabrikbazitaj imadaj aŭ spredaj procezoj estis disvolvitaj, permesantaj RTV-koatitajn izolilojn esti liveritaj kiel kompleta produkto sub supervizo kaj akcepto, signife plibonigante la produkton kvaliton kaj promovante vaste elŝiritan uzon en elektroretaroj. Tamen, RTV-koatoj suferas pro malalta mekana forto kaj malforta interfaĉa adhezio al la izolanta korpo, farante ilin malkapablaj konfronti danĝeron de eksteraj fortoj dum transportado, konstruado, instalado, kaj longtempa operacio. Operaciaj vetustigo-fenomenoj, kiel peliĝo, krakiĝo, kaj stratiĝo, estas ofte okazantaj, postulante desmontadon kaj rekoaton, rezultigante altan mantenan koston.

Disk-suspensia kompona porcelana izolilo uzas kompleta porcelanan izolilon kiel kern, kun alta temperaturo vulkanigita silikon-rubbera (HTV) koato - minimuma diko de 3 mm - formita en ununura formproceso per alta temperaturo injektado. Kompare al RTV, HTV montras superan mekanan forton, krome plibonigitan performon en sekopruvo, flammresisteco, elektraj ecoj, vetustigrezisto, kaj alta temperaturo toleranco.

Plue, per modifado de la glazurola strato sur la porcelana surfaco kaj uzo de specialaj kunligiloj, la interfaĉa kunmetforto inter la porcelano kaj HTV silikon-rubbero estas signife plibonigita, promovante integriton kaj uniformon de la komponento. Konsekvence, disk-suspensiaj komponaj porcelanaj izoliloj ofertas superan mekanan kaj kontraŭpoluo fulgado performon kun malalta operacia kaj mantena postulo, malfermante novan vojon por ekstera izoleca apliko en transsendlinioj.

Kampeksperenco indikas, ke kiam ĉieliniaj linioj estas trafitaj per fulmo, la rezulta supervoltajo enhavas strechan-frontan impulson kun tre mallonga daŭro, alta strecheco, kaj tre alta pika voltajo, prezenti grandan danĝeron al liniaj izoliloj. Tiaj strechaj impulsoj povas kaŭzi punkturon aŭ eĉ eksplozon de disk-izoliloj, kaj en severaj kazoj, gvidi al ŝnureca rompiĝo kaj linia falado. Strecha-fronta impulsa rezisto estas kritika indikilo de izolila kvalito.

Ankoraŭ ke vasta esploro pri la strecha-onda performo de porcelana kaj glasa izoliloj estas farita tute en la mondo, studoj pri disk-suspensiaj komponaj porcelanaj izoliloj restas malabundaj, kaj iliaj bazaj mekanismoj ne estas bone komprenataj. Do, ĉi tiu artikolo faras impulso-dissolvajn testojn en aero sur disk-suspensiaj komponaj porcelanaj izoliloj por esplori ilian strecha-ondan dissolvokarakteron.

Aeraj impulso-dissolvaj testoj efike evalvas la strecha-ondan rezistancon de elektra equipamento, certigante sekurecon kaj fidon sub ekstremaj kondiĉoj, kaj havas grandan valoron en la asesado de izolila kvalito. Ĉi tiu studo unue faras impulso-dissolvajn testojn por analizi la strecha-ondan performon, poste starigas simuladon de elektra kampa distribuo je la pico de la strecha-onda voltajo bazita sur testrezultoj por esplori la mekanisman varion, celante provizi gvidliniojn por izola koordinado de komponaj porcelanaj izoliloj en transsendlinioj.

1 Aeraj Impulso-Dissolvaj Testarangxoj

1.1 Specimeno

La HU550B240/650T AC disk-suspensia kompona porcelana izolilo produktita de manufaktoro estis elektita kiel testa specimeno. La izolilo havas triombrelan strukturon, kiel montrite en Figuro 1. Liaj ĉefaj performparametroj estas listigitaj en Tablo 1.

1.2 Testa Platformo kaj Skemo
Estis uzita 2400 kV impulso-voltajgenerilo por la testo. La kapo de la izolilo estis metita malsupren sur terigita metalplaĉo, kaj norma sfera soketo estis instalita je la pinfinfineco por eviti troan elektran kamkoncentron en la cementa areo ĉirkaŭ la pino. La aranĝo de la izolilo estas montrita en Figuro 2.

Impulso-dissolvaj testoj en aero estis faritaj sur totalo de 20 izolilspecimenoj. La testmetodoj por aeraj impulso-dissolvo estas klasifikitaj en la strechezometodo kaj la amplitudometodo, kun la amplitudometodo ĉefe uzata por disk-izoliloj.

Ĉi tiu studo uzis la amplitudometodon, kiu ne postulas linearon de la impulso-fronto, sed nur uzas la amplitudon de la dissolv-voltajo kiel kriterio, kun la frontotempo kontrolita inter 100 kaj 200 ns kaj amplituda devio ene de ±10%. Dum la testo, ĉiu izolilo estis subjektita al kvin pozitive-polaraj impulso-voltajoj sekve de kvin negative-polaraj impulsoj, kaj ĉi tiu sekvenco estis ripetita foje. La intervalo inter sinsekvaj impulsoj estis tenita inter 1 kaj 2 minutoj.

Esploro de ambau interna kaj internacia fonto indikas, ke la koato de silikon-rubbro sur la surfaco de izoliloj ŝanĝas la propagadrapidecon de surfaca streameroj sur porcelanaj izoliloj, kondukante al malpliiĝo de la rezisto kontraŭ strecha-fronta impulso. Tamen, la izoleca performo je la kapo de la izolilo restas neafektita en aktuala operacio.

Ĉi tiu fenomeno estas konfirmita de pli ol dek interna disk-izolilo-produtantoj: sendepende de ĉu la profilformo de la shed estas profunda ribo aŭ alternanta ombrello, aŭ ĉu la kapstrukturo estas cilindra aŭ konusa, ĉiuj izoliloj montras iun gradon de malpliiĝo de la strecha-onda dissolvperformo post silikon-rubbera koato.

Kiel rezulto, rilataj standardoj estas reviziitaj, reduktante la amplitudon de la impulso-dissolva testo en aero por RTV-koatitaj disk-izoliloj de 2.8 p.u. al 2.2 p.u. Preludaj testrezultoj montras, ke dissolvo malofte okazas je 2.2 p.u. Do, ĉi tiu studo elektis porcelanajn izolilojn sen RTV-koato kaj faris aerajn impulso-dissolvajn testojn je la norma testvoltage de 2.8 p.u., kun la voltajfrontotempo kontrolita ene de la 100–200 ns rango.

Plua statistika analizo de la voltajo-polaro kaj la dissolv-loko montras, ke el 15 dissolvokazaĵoj, 14 okazis sub pozitiva polaro kaj nur unu sub negativa polaro. Inter la pozitiva-polaraj dissolvokazaĵoj, 8 okazis je la kapo kaj 6 je la sheds; la sola negativa-polaraj dissolvo okazis je la kapo. Plue, arkado estis observita sur la surfaco de la izolilo antaŭ la dissolvo de la sheds, dum tia arkado ne estis observita dum la dissolvo de la kapo.

Tamen, en referenco, ĉiuj strecha-frontaj dissolvokazaĵoj de porcelanaj izoliloj okazis je la kapo, kaj en referenco, porcelanaj izoliloj dissolvis je la kapo antaŭ kaj post RTV-koato. Kontraste, ĉi tiu testo montras, ke sen la unufoja injekcia-molda HTV-superoberko, la strecha-ondaj dissolvokazaĵoj en la sama parto de porcelanaj izoliloj okazis nur je la kapo. Post HTV-overmoldo, la dissolvokazaĵoj en la komponaj porcelanaj izoliloj okazis ne nur je la kapo, sed ankaŭ je la kolono, indikante, ke la HTV silikon-rubbera koato ŝanĝas la dissolvopagon.

La nombro de impulso-aplikoj antaŭ dissolvo estis registrita, kun rezultoj montritaj en Figuro 4. Kiel ilustrite, 12 izoliloj dissolvigis ene de la unuaj kvin impulsoj, unu dissolvigis je la 7-a impulso, kaj du dissolvigis je la 15-a impulso. Referenco indikas, ke porcelanaj izoliloj kun RTV-koato montras signifan malpliiĝon de la strecha-onda rezisto, kun pli alta probablo de dissolvo por pli grand-tonaj izoliloj, sugestante, ke silikon-rubbera koato malbonigas la strecha-ondan reziston. En ĉi tiu testo, 80% de la HTV-overmolditaj komponaj izoliloj dissolvigis ene de la unuaj kvar impulsoj, plue demonstregante, ke la prezenco de HTV silikon-rubbro signife malpliiĝas la kapablon de la izolilo kontraŭstrechi frontimpulsojn.

3 Simulado de Elektra Kampo Distribuo je Pico de Strecha-Onda Voltajo

Analizo de la testrezultoj en Sekcio 2 revelas, ke, kompare al porcelanaj izoliloj, la dissolvopago de komponaj izoliloj ŝanĝiĝis kaj ilia strecha-onda rezisto signife malkreskis. Ĉi tiu sekcio uzas simuladon por kalkuli la elektran kampdistribuon de la kompona izolilo je la pico de la impulso-voltajo, celante esplori la kialojn de la ŝanĝita dissolvopago kaj malpliiĝo de la strecha-onda rezisto.

2.1 Simula Modelo

Observaĵoj de la aeraj impulso-dissolvaj testoj indikas, ke kiam shed-flashover okazas en komponaj izoliloj, arkadoj evoluas laŭ la surfaco de la izolilo al la dissolv-loko. La prezenco de arkadoj influas la elektran kampdistribuon kaj devas esti konsiderata en la modelo. Tamen, pro la neordinara formo de arkadoj, establi 3D-modelon por komputado estus malfacile, speciala pro tio, ke la silikon-rubbera strato estas dika kaj multe pli malgranda en dimensio ol la tuta izolilo, farante 3D-meshing malfacile. Do, por kvalitat-analizi la efikon de la silikon-rubbera strato kaj arkadoj sur la elektran kampdistribuon, du-dimensia akso-simetria modelo estas adoptita por simpligo en ĉi tiu sekcio. La simula modelo estas montrita en Figuro 5.

2.2 Materialoj kaj Limkondiĉoj

La 50%-a fulmo-impulso flashover-voltajo de la izolilo estas 145 kV, kaj la pika valoro de la 2.8 p.u. strecha-fronta impulso-voltajo estas 406 kV. Ĉar plejparto de la testspecimenoj subiris pozitiva-polaran dissolvon, en la simulado, la pino (akero) estas agordita kiel alta potencialo (406 kV) kaj la kapo (akero) kiel nula potencialo. La relativa permittiveco-valoroj de la materialoj estas listigitaj en Tablo 2.

2.3 Simuladrezultoj kaj Analizo

En la modelo sen silikon-rubbera koato, la elektra kampo distribuo de la porcelana izolilo je la pico de la strecha-fronta impulso-voltajo estas montrita en Figuro 6(a). Kiel vidite en Figuro 6, la elektra kampintenseco ĉefe koncentras je la kapo de la izolilo, atingante ĝis 50 kV/mm, indikante altan verŝajnecon de kapo-flashover - konforma kun praktika sperto kaj rilataj studoj.

Por kompar-e analizi la efikon de la silikon-rubbera koato, la elektra kampo distribuo de la kompona izolilo-modelo kun unufoja injekt-forma silikon-rubbro estis kalkulita, kun rezultoj montritaj en Figuro 6(b). Oni povas observi el Figuro 6(b), ke la maksimuma elektra kampo okazas je la fino de la arkado sur la suba surfaco de la izolanta korpo, proksimume 219.4 kV/mm; la kampforto je la finpunkto de la arkado sur la supra surfaco estas pli malalta, je 41.21 kV/mm; kaj signifa kampkoncentro ankaŭ ekzistas je la pina kapo, kun maksimumo de 50.68 kV/mm.

Do, sub la influo de la silikon-rubbera koato, la surfaca rezistivo de la izolilo pliiĝas, signife altegante la raporton de volumena kapacitiva kurento al surfaca rezistiva kurento en la sheds. Ĉi tio kondukas al substanca pliiĝo de la elektra kampo-komponento perpendikulara al la surfaco de la izolilo, farante la arkadojn sekvi la surfacon post sia iniciao.

Sub la influo de la HTV-koato, surfacaj arkadoj propagas laŭ la surfaco de la izolilo kiam submetitaj al strecha-fronta voltajo, rezultigante rapidan pliiĝon de la lokala kampforto - multe pli alta ol je la pina kapo - igante dissolvon pli verŝajna je la finpunkto de la arkado kaj kondukante al shed-flashover. Ĉi tio indikas, ke la strecha-onda rezisto estas afektita de la HTV-koato sur la surfaco de la shed. Plue, la simulado montras relativan altan elektran kampforton je la kapo de la izolilo, kiu kongruas kun la observitaj kapo-flashovers en la testoj.

3 Konkludo

Aeraj impulso-dissolvaj testoj estis faritaj sur komponaj izoliloj por analizi ilian strecha-ondan dissolvokarakteron, kaj elektra kampo distribuo simuladoj estis faritaj je la pico de la strecha-fronta voltajo. La jenaj konkludoj estis tiritaj:

• Je 2.8 p.u. strecha-fronta impulso-voltajo, 15 el 20 komponaj izolilospecimenoj subiris dissolvon, kun 80% okazinte ene de la unuaj kvar impulsoj, indikante, ke la prezenco de HTV silikon-rubbro signife malpliiĝas la strecha-ondan reziston de komponaj izoliloj.

• Inter la 15 dissolvokazaĵoj, krom la flashovers je la pina kapo, ses okazis je la sheds, indikante klaran ŝanĝon de la tuta dissolvopago kompare al tradiciaj porcelanaj izoliloj.

• Simuladrezultoj montras, ke la surfaca arkpropagado en komponaj izoliloj kaŭzas signifan pliiĝon de la elektra kampo-intenseco de la sheds je la pico de la voltajo, atingante 217.64 kV/mm, igante shed-flashover pli verŝajna. Kontraste, por izoliloj sen silikon-rubbera strato, la maksimuma kampo dum la arkado evoluo situas je la pina kapo, atingante 49.55 kV/mm, kie la dissolvo ĉefe okazas.