Tähistikulise impulsiga HTV-katetega komplekssete porseleini isolaatortööriistade purunemine: mehhanismid testimine ja simulatsioon

Porcelaini- ja klaasisolatorid näitavad suurepärast eraldusjõudu ja mehaanilist tugevust, kuid neid ohustab saaste käes sissekäimine, mis võib ohtlikult mõjutada elektrivõrkude stabiilset tööd. Välise eralduse sissekäigu vastupidavuse parandamiseks rakendatakse tootjad isolatorite pinnale ruumatempereatuuris vulkaniseeruvat silikoonirakendust (RTV), mis on väljapaistev oma vedelikuheitavuse ja vedelikuheitavuse ülekandemääras. See vähendab sissekäigu riski. Algselt kandati RTV rakendusi Hiinas paigal, mis oli tähelepanu nõudev meetod ebatäpase kvaliteedikontrolliga.

Seejärel arendati tegevuskäsitlused, nagu valmiskonnas depleerimine või pritsimine, mis võimaldasid RTV-kattega isolatorite toimetamist täielikuna tooteina, mille jälgimine ja vastuvõtmine olid tagatud, mille tulemuseks oli toote kvaliteedi oluline parandamine ja laialdasem kasutuselevõtt elektrivõrkudes. Siiski on RTV kattega seotud madal mehaaniline tugevus ja nõrg kontuuridega sidumine eralduskorpusega, mis muudab need tundlikuks kahjustuste eest transpordi, ehitamise, paigaldamise ja pikas perspektiivis töötamise ajal. Tööprotsessi vananemise tavalised nähtused, nagu ahela lahkuvus, krükkumine ja delaminatsioon, on levinud, mis vajab uuesti paigaldamist ja uuesti kattamist, mis tõstab hoolduskulusid.

Disksuspendeeritud komposiitporcelainisolatorid kasutavad täielikku porcelainisolatorit tuuma jaoks, kuhu kandatakse kõrgete temperatuuridega vulkaniseeruv silikoon (HTV) -kaet, mis moodustatakse ühes kogemuses kõrge temperatuuri injektsiooniga, kaetu minimaalne paksus on 3 mm. HTV võrdluseks RTV-ga on see parem mehaanilises tugevuses, jälgimise ja eroodimise vastupidavuses, palaviku vastupidavuses, elektrilistes omadustes, vananemise vastupidavuses ja kõrge temperatuuri vastupidavuses.

Lisaks on ka porcelaanipinna glazuuri kihi modifikatsioon ja spetsiaalsete koppelainete kasutamine oluliselt parandanud porcelaan- ja HTV-silikoonirakenduse vahelise kontuuridega sidumise tugevust, edendades osa integreerimist ja ühtsust. Seega pakuvad disksuspendeeritud komposiitporcelainisolatorid paremat mehaanilist ja saaste sissekäigu vastupidavust, madalaid töö- ja hoolduskulusid, avades uue tee välise eralduse rakendamiseks elektrivõrkude transportjoondes.

Praktika näitab, et kui õhuvõrgu tabab salg, sisaldab tekkinud üleping lühikeseks kestva, suure tõusuga ja väga kõrge tipparvuga impulsi, mis esindab olulist ohu isolatoritele. Sellised teravate impulside võivad põhjustada diskisolatorite läbipurunemist või isegi plahvatust, ja tõsisemates juhtudel võivad need viia ahela murdumiseni ja joone langemiseni. Teravaimpulsi vastupidavus on oluline isolatori kvaliteedi indikaator.

Kuigi nii kodumaal kui rahvusvaheliselt on tehtud laiaulatuslikke uurimusi porceeliini- ja klaasisolatorite teravate lainete omaduste kohta, on disksuspendeeritud komposiitporcelainisolatorite kohta endiselt vähe uurimusi ja nende mehhanismid ei ole hästi mõistetud. Seega teostab see artikkel õhus impulsilõhkestamise testide disksuspendeeritud komposiitporcelainisolatoritel, et uurida nende teravalainete lõhkestumisomadusi.

Õhu impulsilõhkestamise testid on efektivne viis elektriseadmete teravalainete vastupidavuse hindamiseks, tagades turvalisuse ja usaldusväärsuse äärmuslike tingimustes, ja need on olulised isolatori kvaliteedi hinnangus. See uuring alustab impulsilõhkestamise testidega, analüüsides teravalainete omadusi, siis loob simulatsiooni teravalainete pingevoolu huippu põhjal, et uurida jõudlusmuutuste mehhanismi, eesmärgiga anda juhiseid komposiitporcelainisolatorite eralduse koordinatsioonile transportjoondes.

1 Õhu impulsilõhkestamise testi seadistus

1.1 Proovispetsiemen

Valiti HU550B240/650T AC disksuspendeeritud komposiitporcelainisolator, mille tootnud on tootja. Isolatoril on kolmekorrapane struktuur, nagu on näha Joonis 1. Selle peamised tehnilised parameetrid on toodud tabelis 1.

1.2 Testplatvorm ja -skhema
Testi jaoks kasutati 2400 kV impulsiloojat. Isolatori kapell asetatud alla suunas maandumisplaatil, ja standardne palliülindrik paigaldati pini otsas, et vältida ülemäärase elektrivälja konsentratsiooni tsimentide piirkonnas pinna ümber. Isolatori seadistus on näidatud Joonis 2.

Öös impulsilõhkestamise testi tehti kokku 20 isolatori proovispetsiemel. Öös impulsilõhkestamise testmeetodid jagunevad teravuse meetodiks ja amplituudi meetodiks, kus amplituudi meetod on peamiselt kasutusel diskisolatorite puhul.

Selles uuringus kasutati amplituudi meetodit, mis ei nõua impulsifronti lineaarsust, vaid kasutab ainult lõhkestamispinge amplituudi kriteeriumina, kus frontaeg kontrollitakse 100–200 ns vahemikus ja amplituudi hälve jääb ±10% piires. Testi käigus igal isolatoril antud viis positiivpolaarset impulsilooja ja seejärel viis negatiivpolaarset impulsilooja, ja see järjestus kordati üks kord. Impulsilooja intervall jäi 1–2 minutile.

Nii kodumaal kui rahvusvaheliselt on uurimused näidanud, et silikoonirakenduse kandmine isolatorite pinna muudab pinna streameri levikusuunda porceeliiniisolatoritel, mis viib teravalainete vastupidavuse languse. Kuid tegelikus töös jääb isolatori pea insulatsioon omadused muutumatuteks.

See fenomen on kinnitatud üle kümne kodumaal diskisolatorite tootja poolt: olenemata sellest, kas shedi profiil on sügavribaga või alternatiivumbrella tüübiga, või kas peaplokk on silindrilise või konika, kõik isolatorid näitavad mõnda määral teravalainete vastupidavuse langust silikoonirakenduse kandmise järel.

Seetõttu on vastavate standardite kohandatud, vähendades öös impulsilõhkestamise testi amplituudi RTV-kattega diskisolatorite puhul 2.8 p.u-st 2.2 p.u-ni. Algulised testitulemused näitavad, et lõhkestus toimub harva 2.2 p.u-ni. Seega valiti selle uuringu jaoks RTV-kateta porcelainisolatorid ja tehti öös impulsilõhkestamise testid standardpinge 2.8 p.u-l, kus pinge frontaeg jääb 100–200 ns vahemikus.

Pingepolaaruse ja lõhkestamiskohta statistilise analüüsi järgi ilmnes, et 15 lõhkestumise juhtumist 14 toimus positiivsel polaarusel ja ainult üks negatiivsel polaarusel. Positiivsel polaarusel toimunud lõhkestumiste hulgas ilmnesid 8 pea ja 6 shedidel; üksainus negatiivsel polaarusel toimunud lõhkestus ilmnes pea. Lisaks vaatlustel enne shedi lõhkestumist ilmus isolatori pinna peal arkade, kuid sellist arka ei vaadeldud pea lõhkestumisel.

Kuid viitetöödes ilmnesid kõik teravalainete lõhkestused porceeliiniisolatorites pea, ja viitetöödes lõhkestusid porceeliiniisolatorid pea nii enne kui ka pärast RTV-katte kandmist. Vastupidiselt selles testis ilmnesid ilma ühekordselt silikoonirakendusega HTV-kateta sama partii porceeliiniisolatorite teravalainete lõhkestused ainult pea. Pärast HTV-katte kandmist ilmnesid komposiitporceeliiniisolatorite lõhkestused nii pea kui ka sõrm, mis näitab, et HTV-silikoonirakendus muudab lõhkestumise tee.

Enne lõhkestumist andud impulsilooja arv jäi kirja, tulemused on näidatud Joonis 4. Näidatud on, et 12 isolatorit lõhkesid esimese viie impulsilooja jooksul, üks lõhkes 7. impulsilooja jooksul ja kaks lõhkesid 15. impulsilooja jooksul. Viitetööde kohaselt näitavad RTV-kattega porceeliiniisolatorid teravalainete vastupidavuse olulist langust, suuremate tonnажности перевода, я продолжу с переводом следующего абзаца:

Enne lõhkestumist andud impulsilooja arv jäi kirja, tulemused on näidatud Joonis 4. Näidatud on, et 12 isolatorit lõhkesid esimese viie impulsilooja jooksul, üks lõhkes 7. impulsilooja jooksul ja kaks lõhkesid 15. impulsilooja jooksul. Viitetööde kohaselt näitavad RTV-kattega porceeliiniisolatorid teravalainete vastupidavuse olulist langust, suuremate tonnage'ga isolatorite korral on lõhkestumise tõenäosus kõrgem, mis viitab silikoonirakenduse mõjule teravalainete vastupidavuse langusele. Selles testis lõhkes 80% HTV-kattega komposiitisolatoritest esimese nelja impulsilooja jooksul, mis veelgi kinnitab, et HTV-silikoonirakendus mõjutab oluliselt isolatori teravalainete vastupidavust.

3 Elektrivälja jaotuse simulatsioon teravalainete pingevoolu hüppel

Järgnevad testitulemuste analüüsid osas 2 näitavad, et võrreldes porceeliiniisolatoritega on komposiitisolatorite lõhkestumise tee muutunud ja nende teravalainete vastupidavus on oluliselt vähenenud. See osa kasutab simulatsiooni, et arvutada komposiitisolatori elektrivälja jaotust impulsilooja pingevoolu hüppel, eesmärgiga uurida muutunud lõhkestumise tee ja vähenenud teravalainete vastupidavuse põhjuseid.

2.1 Simulatsioonimudel

Öös impulsilõhkestamise testide järel vaatlused näitavad, et kui komposiitisolatorite shedil toimub lõhkestumine, areneb arkade isolatori pinna kaudu lõhkestumise kohale. Arkade olemasolu mõjutab elektrivälja jaotust ja seda tuleb mudelis arvestada. Kuid arka ebaregulaarse kujuga tõttu on raske luua 3D-mudel arvutamiseks, eriti kuna silikoonirakenduse kiht on väike ja mõõtmete poolest palju väiksem kui terviklik isolator, mis muudab 3D-võrgustiku loomise keeruliseks. Seetõttu kasutatakse selles osas kvalitatiivseks analüüsimiseks 2D teljestiksymmeetiline mudel. Simulatsioonimudel on näidatud Joonis 5.

2.2 Materjalid ja piiritingimused

Isolatori 50% uksekirjelduslik impulsilooja lõhkestuspinge on 145 kV ja 2.8 p.u. teravalainete impulsilooja pingevoolu hüppe väärtus on 406 kV. Kuna enamik testiprooviimeid lõhkesid positiivsel polaarusel, siis simulatsioonis seatud pinn (terasepin) on kõrge potentsiaal (406 kV) ja kapell (terasekapell) on nullpotentsiaal. Materjalide suhteellastehinguvõime väärtused on toodud tabelis 2.

2.3 Simulatsioonitulemused ja analüüs

Mudelis, kus silikoonirakendust ei ole, on porceeliiniisolatori elektrivälja jaotus teravalainete impulsilooja pingevoolu hüppel näidatud Joonis 6(a). Joonis 6 näitab, et elektrivälja intensiivsus on peamiselt keskendunud isolatori peale, jõudes 50 kV/mm, mis viitab kõrgele tõenäosusele pea lõhkestumisele – mis on kooskõlas praktikaga ja seotud uuringutega.

Silikoonirakenduse mõju võrdleva analüüsi jaoks arvutati komposiitisolatori mudeli, kus silikoonirakendus kandti ühekordselt injektsiooniga, elektrivälja jaotus, tulemused on näidatud Joonis 6(b). Joonis 6(b) näitab, et maksimaalne elektriväli tekib arka otsas isolatori alumisel pinnal, umbes 219.4 kV/mm; arka otsas isolatori ülemisel pinnal on väiksem, 41.21 kV/mm; ja märkimisväärne elektrivälja konsentratsioon on ka pinna peal, kus maksimaalne on 50.68 kV/mm.

Nii, silikoonirakenduse mõjul tõuseb isolatori pinna vastupanuväli, mille tulemuseks on oluline suurendus voluminaarse kapatsiivse voolu ja pinna vastupanuvoolu suhe sheds. See viib olulise tõusu elektrivälja komponendi isolatori pinna risti, mis põhjustab arka isolatori pinna järgi liikumist.

HTV-katte mõjul liiguvad pinna arkade isolatori pinna kohal, kui neile avaldatakse teravalainete pingevoolu, mis viib lokalsete elektrivälja tugevuste olulise tõusu, mis ületab pinna peal olevat – mis teeb lõhkestumise arka otsas tõenäolisemaks ja viib shedi lõhkestumisele. See näitab, et teravalainete vastupidavus on mõjutatud HTV-katte olemasolust shedi pinna kohal. Lisaks näitab simulatsioon, et isolatori peal on suur elektriväli, mis vastab testides nähtud pea lõhkestumistele.

3 Järeldused

Komposiitisolatoritele tehti öös impulsilõhkestamise testid, et analüüsida nende teravalainete lõhkestumisomadusi, ja simulatsioonid elektrivälja jaotust teravalainete pingevoolu hüppel. Järeldusteks olid:

• 2.8 p.u. teravalainete impulsilooja pingevoolu all 20 komposiitisolatori proovispetsiemenist 15 lõhkesid, 80% esimese nelja impulsilooja jooksul, mis näitab, et HTV-silikoonirakenduse olemasolu mõjutab oluliselt komposiitisolatorite teravalainete vastupidavust.

• 15 lõhkestumise juhtumi hulgas toimus lisaks pinna peal lõhkestumine ka sheds, mis näitab selget muutust lõhkestumiste tee, võrreldes traditsiooniliste porceeliiniisolatoritega.

• Simulatsioonitulemused näitavad, et komposiitisolatorite pinna arkade levik viib olulise tõusu shedi elektrivälja tugevuses pingevoolu hüppel, jõudes 217.64 kV/mm, mis teeb shedi lõhkestumise tõenäolisemaks. Vastupidiselt, silikoonirakenduseta isolatorite puhul on maksimaalne elektriväli arka arengu ajal pinna peal, jõudes 49.55 kV/mm, kus lõhkestumine toimub.