Eskalatzaile porcelan komposituen errebentura impulsuzko goi-mugara: mekanismoak testak eta simulazioa

Porcelan eta kristal isolatzaileek insulazioa ulergarria eta mekanikoki indartsua dituzte, baina kontaminazio handian karraskatu daitezke, hau da, elektrizitateen txiriborroak gertatzeko arrisku handia dute, elektrizitate sarrera linealek erabaki behar duten funtzio estabilak ohartzen direnean. Isolatzaileen kanpoinsulazioaren txiriborro-erresistentzia hobetzeko, fabrikariak RTV (room-temperature vulcanized) izeneko siliko-ruberako gainjaurtiketa bat aplikatzen dute isolatzaileen gainean, horrela txiriborroen arriskua murrizten dute. Lehenengo, Txinako RTV gainjaurtiketak inplantiaren inguruan egiten ziren, metodo honek konpontze-maila altua eta kalitate-kontrol ezberdina duela adierazten du.

Ondoren, fabrikatik ateratzen diren RTV gainjaurtiketa batzuk garatu ziren, horrela RTV gainjaurtiketa duen isolatzaile osoa bidali zitekeen, kontrol eta onartu egin zuten, produktuen kalitatea askoz hobetu zuen eta hainbat elektrizitate sarrera linealen artean zabaltu zen. Hala ere, RTV gainjaurtiketa mekanikoki ahultasuna eta isolatzaile gorputzarekin interfaizeko itsasaldi ahuldua ditu, hau da, transportatzean, eraikuntzan, instalatzean eta luzera-igortean eksteroko indarren aurka abertzatuta daitezke. Operazioaren zaharra, hala nola, soltarrea, trinkadura eta desgarrantzia, oso arrazoinak dira, beraz, deskonposizioa eta berriz jaurtitzeko beharrezkoa da, kostu mantentza altuak sortuz.

Disko suspentsio isolatzaile porcelan konposatuak porcelan isolatzaile osoa erabiltzen dute oinarritzat, HTV (high-temperature vulcanized) siliko-rubera gainjaurtiketa bat duena, 3 mm gehieneko lodiera dituena, suerte-igortean moldatzen da. RTVe konparatuta, HTVek mekanikoki indartsuagoak dira, trasearen eta erosioaren erresistentziagatik, ahaltsuengatik, elektrizitatearen propietateengatik, zaharregatik eta suerte-igortea kontratatzen duten propietateengatik.

Gainera, porcelan gaineko glaze layraren aldatzea eta tresna bereiziak erabilita, porcelan eta HTV siliko-ruberen arteko itsasaldi-lotura indartsuagoa lortu da, osagaia integrazioa eta uniformitatea hobetuz. Horrela, disko suspensio isolatzaile porcelan konposatuak mekanikoki indartsuagoak eta txiriborro-erresistentzia handiagoa dituzte, operazio eta mantentza baxuekin, eramangarri berri bat irekitzen duen kanpoinsulazioaren aplikazioei elektrizitate sarrera linealei dagokionez.

Eskualdeko esperientzia adierazten du, zerbitzuko lineelek tximendu bat jaso dute, orduan sortutako bertsio handiak denbora laburra, mendebaldetasun handia eta tensio-puntuetako balio altuak dituzte, lineelek isolatzaileekin duten arrisku handia sortuz. Bertsioko impulsu hauek disko isolatzaileen puntuak edo esplotioa eragin dezakete, kasu serioetan, diskoen putzerroak eta lineen eroriak sortuz. Bertsioko impulsu-hobetsitasuna isolatzaile-enpresen kalitateko adierazle garrantzitsua da.

Porcelan eta kristal isolatzaileen bertsioko propietateei buruz lan asko egin da Txinan eta munduan, baina disko suspensio isolatzaile porcelan konposatuen ikerketa askotan falta daude, eta haien oinarriko mekanismoak ez dira oso ulertu. Beraz, artikulu honetan disko suspensio isolatzaile porcelan konposatu baten airean bertsioko impulsu-bertsio probak egin dira, haien bertsioko propietateak aztertzen saiatuz.

Aireko impulsu-bertsio probak elektrizitateko gailuen bertsioko hobetsitasuna balioztatzen ditu, baldintzen arriskutsuen artean segurtasuna eta fiabletasuna baimentzen ditu, eta isolatzaile enpresetan kalitatea balioztatzeko balio handia du. Ikerketa honek lehenengo impulsu-bertsio probak egin ditu bertsioko propietateak aztertzen saiatuz, gero, proba-emaitzetan oinarrituta bertsioko tensioaren puntu maximoan elektrizitatearen banaketa simulazioa sortu du bertsioko propietateen aldaketaren mekanismoa aztertzeko, helburu hau isolatzaile porcelan konposatuen isolatzaileen koordinazioa transmititzeko.

1 Aireko Impulsu-Bertsio Proba Konfigurazioa

1.1 Laguntzailea

Fabrikari batek ekoizten duen HU550B240/650T AC disko suspensio isolatzaile porcelan konposatu bat hautatu da proba-laguntzaile gisa. Isolatzaileak triple umbrella egoera du, irudian ikus daitekeena. Bere propietate nagusiak taula 1an agertzen dira.

1.2 Test Platform and Scheme
2400 kV impulsu-tentsio generatzaile bat erabili zen proba-rentzat. Isolatzailearen kaputza behera kokatu zen lurreko metal-plakan, eta pin-ren bukaeran estandarra pilota sokila instalatu zen pinaren inguruko sementu-zona elektrizitate-konzentrazio handia saihesteko. Isolatzailearen konfigurazioa irudi 2an agertzen da.

Aireko impulsu-bertsio probak 20 isolatzaile laguntzaile guztiei egin zitzaizkion. Aireko impulsu-bertsio proben metodoak mendebaldetasun-metodoa eta amplitud-metodoa dira, amplitud-metodoa disko isolatzailetarako erabiltzen da gehienbat.

Ikerketa honetan amplitud-metodoa erabili da, impulsuaren aurretasuna lineal izan beharrean, soilik bertsio-bertsioaren amplitud bakarra erabili da kriterio gisa, aurretasuna 100 eta 200 ns artean kontrolatuz eta amplitud-desbiderapena ±10% barnean. Probak egiten ari ziren bitartean, isolatzaile bakoitzak hamar polaritate positiboko impulsu-voltaje eta ondoren hamar polaritate negatiboekin probatzen zituen, eta prozesu hau bi aldiz errepikatu zen. Impulsu jarraituaren arteko tartea 1 eta 2 minutu artean mantentu zen.

Txinako eta munduko ikerketak adierazten dute, siliko-rubera gainjaurtiketa isolatzaileen gainean eragin dezake disko isolatzaile porcelanen gaineko streamer-en abiadura, horrela bertsioko impulsu-hobetsitasuna murriztu dezake. Hala ere, erabilita gero, isolatzailearen buruaren insulazio-propietateak ez dira aldatzen.

Eskualdeko disko isolatzaile fabrikari gehienek baieztatu dute: shed-en profila, bertsioko impulsu-hobetsitasuna murriztu da siliko-rubera gainjaurtiketa eginda, independenteki buruaren egitura zilindro edo konika izan daitezen.

Horrela, estandarrak aldatu dira, RTV gainjaurtiketa duen disko isolatzaileen aireko impulsu-bertsio amplitudetan 2.8 p.u.-tik 2.2 p.u.-ra pasatuta. Hasierako emaitzak adierazten dute, 2.2 p.u.-tan bertsioa askotan gertatzen da. Beraz, ikerketa honetan, RTV gainjaurtiketa gabeko porcelan isolatzaileak aukeratu dira, eta aireko impulsu-bertsio probak egin dira 2.8 p.u. standard-testu tensioan, aurretasuna 100-200 ns tartean kontrolatuta.

Tensioaren polaritatea eta bertsioaren kokapena analizatuta, 15 bertsioetan, 14 polaritate positibotan gertatu ziren eta bakar bat polaritate negatibotan. Polaritate positibotan, 8 buruan eta 6 shed-en gertatu ziren; polaritate negatiboko bakar bat buruan gertatu zen. Aldiz, shed-en bertsioa aurretik arkua isolatzailearen gainean ikusten zen, baina buruan ez zen ikusten arku hori.

Hala ere, erreferentziatan, porcelan isolatzaile guztiek buruan bertsioko bertsioa gertatu zuten, eta erreferentziatan, porcelan isolatzaileak buruan bertsioa gertatu zuten RTV gainjaurtiketa aurretik eta ostean. Aldiz, proba honetan, HTV gainjaurtiketa orokorrean buruan gertatu zuten bertsioko bertsioak, baina HTV gainjaurtiketa ostean, kompositu porcelan isolatzaileak buruan eta neck-en gertatu zuten, horrela HTV siliko-rubera gainjaurtiketa bertsioko bertsioaren bidea aldatu duela adierazten du.

Bertsioaren aurretik eman diren impulsu kopurua erregistratu zen, irudian ikus daitekeena. Irudian, 12 isolatzailek lehenengo 5 impulsutan bertsioa gertatu zuten, bat 7garren impulsutan, eta bi 15garren impulsutan. Eskualdeko informazioak adierazten du, RTV gainjauritako porcelan isolatzaileek bertsioko hobetsitasuna murriztu dute, tonelaje handiagoak dituzten isolatzaileek hobetsitasuna gutxiago duten bertsioa gertatu dezakete, horrela siliko-rubera gainjaurtiketa bertsioko erresistentzia murriztu du. Proba honetan, 80% HTV gainjaurtiketa duen kompositu isolatzaileek lehenengo lau impulsutan bertsioa gertatu zuten, horrela HTV siliko-rubera gainjaurtiketa isolatzailearen bertsioko impulsu-hobetsitasuna murriztu du.

3 Elektrizitatearen Banaketa Simulazioa Bertsioko Tentsioaren Puntuan

2 atalak emaitzak aztertuta, porcelan isolatzaileetatik, kompositu isolatzaileen bertsio-bidea aldatu da, eta bertsioko hobetsitasuna murriztu da. Atal hau simulazioa erabili du kompositu isolatzailearen elektrizitatearen banaketa kalkulatzeko bertsioko tentsioaren puntuan, bertsioko bertsio-bidea aldatu eta bertsioko hobetsitasuna murriztu dituen arrazoia aztertzeko.

2.1 Simulazio Modeloa

Aireko impulsu-bertsio probak ikusita, kompositu isolatzaileetan shed flashover gertatzen denean, arkua isolatzailearen gainean hasierako bertsioaren kokapenera garatu da. Arkua elektrizitatearen banaketan eragina du, beraz, modeluan hartu behar da kontuan. Baina, arkuak forma irregularra duenez, 3D modeloa kalkulatzeko zaila da, eta siliko-rubera layera fina eta isolatzaile osoarekin alderatuta neurri txikiagoa duenez, 3D meshing-a zaila da. Beraz, siliko-rubera layer eta arkuak elektrizitatearen banaketan duen eragina aztertzeko, bi dimentsioko axisymmetric modeloa erabili da erraztasunez. Simulazio-modeloa irudi 5an agertzen da.

2.2 Materialak eta Muga-Baldintzak

Isolatzailearen 50% tximendu-impulsu bertsioa 145 kV da, eta 2.8 p.u. bertsioko impulsu tensioaren puntu maximoa 406 kV da. Proba-laguntzaile gehienak polaritate positibotan bertsioa gertatu dute, beraz, simulazioan, pin (harrizko pin) 406 kV (hobetsitasuna altuena) eta kapu (harrizko kapu) zero hobetsitasuna ditu. Materialen dielektriko relatiboen balioak taula 2an agertzen dira.

2.3 Simulazio Emaitzak eta Analisi

Siliko-rubera gainjaurtiketa gabeko modeluan, porcelan isolatzailearen elektrizitatearen banaketa bertsioko impulsu tensioaren puntu maximoan irudi 6(a)an agertzen da. Irudi 6an ikusten da, elektrizitatearen intentsitatea isolatzailearen buruan kontzentratzen da, 50 kV/mm artean, hau da, buru flashover oso probablea - eskualdeko esperientzia eta ikerketek adierazten dute.

Siliko-rubera gainjaurtiketa efektua konparatzeko, kompositu isolatzailearen modeluan elektrizitatearen banaketa kalkulatu da, irudi 6(b)an agertzen da. Irudi 6(b)an ikusten da, elektrizitate maximoa arkua amaitzen duen lekuan, isolatzaile gorputzaren beheko gainean, 219.4 kV/mm artean; goiko gaineko arkua amaitzen duen lekuan elektrizitatea txikiagoa da, 41.21 kV/mm; eta elektrizitate kontzentrazio handia dago pinaren buruan, 50.68 kV/mm artean.

Beraz, siliko-rubera gainjaurtiketa eraginpean, isolatzailearen gaineko resistentsia handitu da, shed-en bolumen capacitiva korrontearen eta gaineko resistentearen arteko ratio handitu da. Honek elektrizitatearen osagaia isolatzailearen gainetik perpendikularra handitu du, horrela arkua hasieratzen denean gainetik garatu du.

HTV gainjaurtiketa eraginpean, arkua isolatzailearen gainean garatu da bertsioko tensioa jasotzen denean, horrela elektrizitate lokal handitu da - pinaren buruaren baino handiagoa - horrela arkua amaieran bertsioa gertatu da eta shed flashover gertatu da. Honek adierazten du, shed gaineko HTV gainjaurtiketa bertsioko hobetsitasuna aldatzen du. Gainera, simulazioak isolatzailearen buruan elektrizitate altua agertzen du, hau proba-pean ikusten den buru flashoverarekin bat dator.

3 Iraultza

Kompositu isolatzaileetan aireko impulsu-bertsio probak egin dira bertsioko bertsio propietateak aztertzen saiatuz, eta elektrizitatearen banaketa simulazioak egin dira bertsioko tensioaren puntu maximoan. Honako iraultzak lortu dira:

• 2.8 p.u. bertsioko impulsu tensioan, 20 kompositu isolatzaile laguntzailetatik 15 bertsioa gertatu da, 80% lehenengo lau impulsutan gertatu da, horrela HTV siliko-rubera gainjaurtiketa kompositu isolatzaileen bertsioko hobetsitasuna murriztu du.

• 15 bertsioetan, pinaren buruan flashover gertatu da, eta 6 shed-en, horrela bertsio-bidea aldatu da porcelan isolatzaile tradizionalen artean.

• Simulazio-emaitzak adierazten dute, kompositu isolatzaileetan arkua gainean garatzen da, horrela tensioaren puntu maximoan shed elektrizitatearen intensitate handitu da, 217.64 kV/mm artean, horrela shed flashover oso probablea da. Aldiz, siliko-rubera gainjaurtiketa gabeko isolatzaileetan, arkua garatzen denean elektrizitate maximoa pinaren buruan dago, 49.55 kV/mm artean, non bertsioa gertatu da.