उच्च-शीर्ष आवेग विघटन: HTV-पोषित संयुक्त पोर्सलेन इन्सुलेटरहरू: मेकानिजम, परीक्षण र सिमुलेशन

पोर्सलेन र ग्लास इन्सुलेटरहरूमा उत्कृष्ट इन्सुलेशन प्रदर्शन र यान्त्रिक बल छन् तर भारी प्रदूषणको साथ यी फ्लैशओवरको जोखिममा आउँछन्, जसले पावर ग्रिडको स्थिर संचालनलाई धम्की दिन्छ। बाह्य इन्सुलेशनको प्रदूषण फ्लैशओवर प्रतिरोधको लागि निर्माताहरू सामान्यतया इन्सुलेटर सतहमा कमरा तापमान में वल्कनाइजेड सिलिकोन रबर (RTV) कोटिङहरू लगाउँछन्, जसले अच्छो हाइड्रोफोबिक र हाइड्रोफोबिक ट्रान्सफर गुणस्वरूप छन्, यसरी फ्लैशओवर जोखिम घटाउँछ। प्रारम्भमा, चीनमा RTV कोटिङहरू ठाउँमा लगाइन्थ्यो, यो विधि उच्च निर्माण कठिनाई र असमान गुणस्तर नियंत्रणको लक्षण थियो।

पछि, फ्याक्टरी-आधारित डिपिङ वा स्प्रे प्रक्रियाहरू विकसित भए, जसले RTV-कोटिङ इन्सुलेटरहरूलाई पूर्ण उत्पादको रूपमा निरीक्षण र स्वीकृतिको अधीन दिएको सम्भव बनायो, यसरी उत्पादको गुणस्तरमा उल्लेखनीय सुधार भएको र पावर ग्रिडमा व्यापक रूपमा अपनाइन्थ्यो। तर RTV कोटिङहरूमा निम्न यान्त्रिक बल र इन्सुलेटिङ शरीरको साथ दुर्बल इन्टरफेस अड्हेरेन्स छ, जसले यातायात, निर्माण, स्थापना र दीर्घकालीन संचालन दौरा बाहिरी शक्तिले नुकसान भएको लागि लागि बनाउँछ। संचालन जुन्याउनको घटनाहरू जस्तै छालन, फट्न र विच्छेदन सामान्य छन्, जसले विघटन र फेरि कोटिङ आवश्यक बनाउँछ, यसरी उच्च रकम रकम आवश्यक छ।

डिस्क सस्पेन्सन कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरहरू पूर्ण पोर्सलेन इन्सुलेटरलाई कोरको रूपमा प्रयोग गर्छन्, जहाँ उच्च तापमान में वल्कनाइजेड सिलिकोन रबर (HTV) शीथ - न्यूनतम 3 मिमी मोटो - उच्च तापमान इन्जेक्शन द्वारा एकल ढालन प्रक्रियामा बनाइन्छ। RTV भन्दा, HTV उत्कृष्ट यान्त्रिक बल, ट्रैकिङ र एरोझन प्रतिरोध, फ्लेम रेटार्डेन्सी, इलेक्ट्रिकल गुणस्वरूप, जुन्याउन प्रतिरोध र उच्च तापमान टिकाऊता दिन्छ।

अतिरिक्तमा, पोर्सलेन सतहमा ग्लेज लेयर बदल्न र विशेष जोडी एजेन्टहरू प्रयोग गर्दै, पोर्सलेन र HTV सिलिकोन रबरको बीचको इन्टरफेस अड्हेरेन्स उत्कृष्ट रूपमा सुधारिन्छ, यसरी घटकको एकीकरण र एकसमानता बढाउँछ। यसरी, डिस्क सस्पेन्सन कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरहरू उत्कृष्ट यान्त्रिक र प्रदूषण फ्लैशओवर प्रदर्शन दिन्छन्, जसले निम्न संचालन र रकम आवश्यकता राख्छ, यसरी ट्रान्समिशन लाइनहरूमा बाह्य इन्सुलेशनको अनुप्रयोगको लागि नयाँ रास्ता खोल्छ।

फील्ड अनुभव देखाउँछ कि जब ओवरहेड लाइनहरूलाई बिजुली लग्छ, तब उत्पन्न अतिरिक्त वोल्टेजमा अत्यधिक छोटो अवधिको साथ उच्च छोटो र अत्यधिक शिर्ष वोल्टेज युक्त अतिरिक्त छोटो रिक्तिहरू रहन्छन्, जसले लाइन इन्सुलेटरहरूलाई धम्की दिन्छ। यी अतिरिक्त छोटो रिक्तिहरू डिस्क इन्सुलेटरहरूको छेदन वा फट्न गर्न सक्छ, र गम्भीर स्थितिमा, यसले स्ट्रिंग भाँग र लाइन गिर्न ल्याउँछ। अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता इन्सुलेटरको गुणस्तरको एक महत्वपूर्ण संकेतक छ।

हाल घरेलु र विदेशी दोनों तर्फबाट पोर्सलेन र ग्लास इन्सुलेटरहरूको अतिरिक्त छोटो प्रदर्शनको बारेमा विस्तृत अनुसन्धान गरिएको छ, तर डिस्क सस्पेन्सन कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूको बारेमा अध्ययनहरू अल्प छन्, र उनीहरूको अंतर्निहित मेकेनिझम अच्छौं जानिँदैन। त्यसैले, यो लेख डिस्क सस्पेन्सन कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूमा हवा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनुसार उनीहरूको अतिरिक्त छोटो टेस्ट गर्ने अनु......

1 हवा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गठन

1.1 नमूना

एउटा निर्माताले उत्पादित HU550B240/650T एसी डिस्क सस्पेन्सन कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरलाई टेस्ट नमूना रूपमा चयन गरियो। यो इन्सुलेटर त्रिपल-अंब्रेला संरचना छ, जसको चित्र आकृति 1 मा देखाइएको छ। यसको मुख्य प्रदर्शन परामितिहरू तालिका 1 मा सूचीबद्ध छन्।

1.2 टेस्ट प्लेटफार्म र योजना
टेस्टको लागि 2400 kV अतिरिक्त वोल्टेज जनरेटर प्रयोग गरियो। इन्सुलेटरको टोप निचलो दिशामा एक भूमित धातुको प्लेटमा राखियो, र पिन अंतमा एक मानक बॉल सोकेट लगाइयो यसले पिनको आसपास चिमटिएको क्षेत्रमा अतिरिक्त इलेक्ट्रिक फील्ड एकत्रित हुन सिमाने थियो। इन्सुलेटरको सेटअप आकृति 2 मा देखाइएको छ।

हवामा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गरिएको इन्सुलेटर नमूनाहरूको कुल संख्या 20 थियो। हवामा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गर्ने विधिहरूलाई छोटो र अम्प्लिचुड विधि मा विभाजित गरिएको छ, जहाँ अम्प्लिचुड विधि डिस्क इन्सुलेटरहरूको लागि मुख्यतया प्रयोग गरिन्छ।

यो अध्ययनमा अम्प्लिचुड विधि प्रयोग गरियो, जसले अतिरिक्त रिक्तिको फ्रंटको रेखिकता आवश्यक छैन तर केवल टेस्ट वोल्टेजको अम्प्लिचुडलाई मानक रूपमा लिन्छ, जहाँ फ्रंट समय 100 र 200 ns बीच नियन्त्रित र अम्प्लिचुड विचलन ±10% भित्र राखिन्छ। टेस्ट दौरान, प्रत्येक इन्सुलेटरलाई पाँच धनात्मक ध्रुवण अतिरिक्त वोल्टेज र पाँच ऋणात्मक ध्रुवण अतिरिक्त वोल्टेज दिइयो, र यी अनुक्रम फेरि दोहोरियो। लगातार अतिरिक्त वोल्टेजहरूको बीचको अन्तराल 1 र 2 मिनेट बीच राखियो।

घरेलु र विदेशी दोनों तर्फबाट अनुसन्धान देखाउँछ कि पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूको सतहमा सिलिकोन रबर लगाउने ले पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूको सतहमा स्ट्रीमरहरूको प्रसार दरलाई बदल्ने लाग्छ, जसले अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घटाउँछ। तर वास्तविक संचालनमा इन्सुलेटरको टोपमा इन्सुलेशन प्रदर्शन असर नभएको छ।

यी घटना दहाँ घरेलु डिस्क इन्सुलेटर निर्माताहरूद्वारा पुष्टि गरिएको छ: जहाँ निम्न रिब वा विकल्पी अंब्रेला प्रकारको शेड ढाँचा, र टोप ढाँचा बेलनाकार वा शंकु आकारको हुन सक्छ, सबै इन्सुलेटरहरूमा सिलिकोन रबर लगाउने ले केही डिग्री अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घटाउँछ।

त्यसैले, संबंधित मानकहरू बदलिएको छ, RTV-कोटिङ डिस्क इन्सुलेटरहरूको लागि हवामा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट अम्प्लिचुडलाई 2.8 p.u. बाट 2.2 p.u. मा घटाइयो। प्रारम्भिक टेस्ट नतिजाहरू देखाउँछ कि 2.2 p.u. मा टेस्ट गर्दा टेस्ट रिक्तिको घटना धेरै हुन देखिँदैन। त्यसैले, यो अध्ययनमा RTV कोटिङ छैनेको पोर्सलेन इन्सुलेटरहरू चयन गरियो र 2.8 p.u. मानक टेस्ट वोल्टेजमा हवामा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गरियो, जहाँ वोल्टेज फ्रंट समय 100-200 ns बीच नियन्त्रित गरियो।

वोल्टेज ध्रुवण र टेस्ट रिक्तिको स्थानको अतिरिक्त विश्लेषण गरिएको छ, जसले 15 टेस्ट रिक्तिहरूमा 14 धनात्मक ध्रुवणमा र एक ऋणात्मक ध्रुवणमा घट्ने देखाउँछ। धनात्मक ध्रुवणमा घट्ने टेस्ट रिक्तिहरूमा, 8 टोपमा र 6 शेडमा घट्ने देखाउँछ; एक ऋणात्मक ध्रुवणमा घट्ने टेस्ट रिक्तिले टोपमा घट्ने देखाउँछ। अतिरिक्त, शेड टेस्ट रिक्तिपूर्व इन्सुलेटर सतहमा अर्किङ देखिन्छ, तर टोप टेस्ट रिक्तिपूर्व अर्किङ देखिँदैन।

तर, उदाहरणमा, सबै पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूको अतिरिक्त छोटो रिक्टिहरू टोपमा घट्ने देखाउँछ, र उदाहरणमा, पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूको टोपमा RTV कोटिङ पूर्व र पश्चात टेस्ट रिक्तिहरू घट्ने देखाउँछ। तर, यो टेस्टले देखाउँछ कि एकल इन्जेक्शन-मोल्डिड HTV ओवरकोट छैनेको एउटा बैचको पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूमा अतिरिक्त छोटो रिक्तिहरू टोपमा घट्ने देखाउँछ। HTV ओवरमोल्डिङ गर्दा, कम्पोजिट पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूमा टेस्ट रिक्तिहरू टोपमा र गलामा घट्ने देखाउँछ, जसले देखाउँछ कि HTV सिलिकोन रबर कोटिङ टेस्ट रिक्तिको मार्ग बदल्छ।

टेस्ट रिक्तिपूर्व अतिरिक्त वोल्टेजहरूको संख्या रेकर्ड गरियो, जसको नतिजा आकृति 4 मा देखाइएको छ। यसको अनुसार, 12 इन्सुलेटरहरू पहिलो पाँच अतिरिक्त वोल्टेजहरूमा टेस्ट रिक्ति घट्ने देखाउँछ, एक इन्सुलेटर 7 वो अतिरिक्त वोल्टेजमा र दुई इन्सुलेटर 15 वो अतिरिक्त वोल्टेजमा टेस्ट रिक्ति घट्ने देखाउँछ। उदाहरणमा, RTV कोटिङ गरिएको पोर्सलेन इन्सुलेटरहरूमा अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घट्ने देखाउँछ, र ठूलो टन इन्सुलेटरहरूमा टेस्ट रिक्तिको संभावना बढ्छ, जसले देखाउँछ कि सिलिकोन रबर कोटिङ अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घटाउँछ। यो टेस्टमा, 80% HTV ओवरमोल्डिङ गरिएको कम्पोजिट इन्सुलेटरहरू पहिलो चार अतिरिक्त वोल्टेजहरूमा टेस्ट रिक्ति घट्ने देखाउँछ, जसले देखाउँछ कि HTV सिलिकोन रबरको उपस्थिति इन्सुलेटरको अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घटाउँछ।

3 अतिरिक्त छोटो वोल्टेज शिखरमा इलेक्ट्रिक फील्ड वितरण सिमुलेशन

सेक्सन 2 मा टेस्ट नतिजाहरूको विश्लेषण देखाउँछ कि, पोर्सलेन इन्सुलेटरहरू भन्दा, कम्पोजिट इन्सुलेटरहरूको टेस्ट रिक्तिको मार्ग बदल्यो र उनीहरूको अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घट्यो। यो खण्डमा सिमुलेशन प्रयोग गरिएको छ, यसको उद्देश्य अतिरिक्त वोल्टेज शिखरमा कम्पोजिट इन्सुलेटरको इलेक्ट्रिक फील्ड वितरण गणना गर्ने र टेस्ट रिक्तिको मार्ग र अतिरिक्त छोटो रिक्तिको टिकाऊता घट्ने कारणहरू अन्वेषण गर्ने हो।

2.1 सिमुलेशन मॉडेल

हवामा अतिरिक्त रिक्तिको टेस्ट गरिएको अनुसार, जब कम्पोजिट इन्सुलेटरहरूमा शेड फ्लैशओवर घट्ने देखाउँछ, तब अर्क इन्सुलेटर सतह टेस्ट रिक्तिको स्थान बीच विकसित हुन्छ। अर्कको उपस्थिति इलेक्ट्रिक फील्ड वितरणमा प्रभाव फलाउँछ र यसलाई मॉडेलमा लिनुपर्छ। तर, अर्कको अनियमित आकारको कारण, तिन आयामी मॉडेल निर्माण गर्न चुनौतीयो, विशेष गरी सिलिकोन रबर स्तर छोटो र इन्सुलेटरको कुल आकार भन्दा छोटो छ, जसले 3D मेशिंग असुविधाजनक बनाउँछ। त्यसैले, सिलिकोन रबर स्तर र अर्कको इलेक्ट्रिक फील्ड वितरणमा प्रभाव गुणात्मक रूपमा विश्लेषण गर्न यो खण्डमा द्वि-आयामी अक्षीय सममित मॉडेल प्रयोग गरियो। सिमुलेशन मॉडेल आकृति 5 मा देखाइएको छ।

2.2 सामग्री र बाउन्डरी स्थितिहरू

इन्सुलेटरको 50% बिजुली अतिरिक्त रिक्तिको फ्लैशओवर वोल्टेज 145 kV छ, र 2.8 p.u. अतिरिक्त छोटो रिक्तिको शिखर वोल्टेज 406 kV छ। यदि धेरै टेस्ट नमूनाहरूमा धनात्मक ध्रुवण टेस्ट रिक्ति घट्ने देखियो, तब सिमुलेशनमा पिन (स्टील पिन) उच्च वोल्टेज (406 kV) र कप (स्टील कप) शून्य वोल्टेज राखिन्छ। सामग्रीहरूको सापेक्ष परमिटिविटी मान तालिका 2 मा सूचीबद्ध छन्।

2.3 सिमुलेशन नतिजाहरू र विश्लेषण

सिलिकोन रबर कोटिङ छैनेको मॉडेलमा, अतिरिक्त छोटो रिक्तिको शिखर वोल्टेजमा पोर्सलेन इन्सुलेटरको इलेक्ट्रिक फील्ड वितरण आकृति 6(a) मा देखाइएको छ। आकृति 6 देखाउँछ कि इलेक्ट्रिक फील्ड तीव्रता मुख्यतया इन्सुलेटरको टोपमा एकत्रित हुन्छ, जसले 50 kV/mm सम्म पुग्छ, जसले टोप फ्लैशओवरको उच्च संभावना देखाउँछ - यो फील्ड अनुभव र संबंधित अध्ययनहरूसँग सम्बन्धित छ।

सिलिकोन रबर कोटिङको प्रभावको तुलनात्मक विश्लेषण गर्न, एकल इन्जेक्शन-मोल्डिड सिलिकोन रबर सहित कम्पोजिट इन्सुलेटर मॉडेलको इलेक्ट्रिक फील्ड वितरण गणना गरियो, जसको नतिजा आकृति 6(b) मा देखाइएको छ। आकृति 6(b) देखाउँछ कि अर्कको निचलो सतहमा अर्कको अन्तमा अधिकतम इलेक्ट्रिक फील्ड 219.4 kV/mm छ; अर्कको ऊपरी सतहमा अर्कको अन्