Běžné vady izolátorů a prevencní opatření

Izolátor je speciální druh izolačního komponentu, který slouží k podpoře vodičů a prevenci uzemňování proudu v povrchových přenosových čárách. Je široce používán na spojovacích místech mezi přenosovými věžemi a vodiči, stejně jako mezi stavbami podstanic a elektrickými čárami. Na základě dielektrického materiálu se izolátory dělí do tří typů: porcelánové, skleněné a kompozitní. Analýza běžných poruch izolátorů a opatření pro preventivní údržbu je primárně zaměřena na prevenci selhání izolace způsobené různými mechanickými a elektrickými stresy v důsledku změn v prostředí a elektrickém zatížení, což chrání provoz a životnost elektrických čar.

Analýza poruch

Izolátory jsou celoročně expozovány atmosféře a jsou náchylné k různým nehodám vlivem faktorů jako jsou blesky, znečištění, poškození ptáky, led a sníh, vysoké teploty, extrémní chlad a rozdíly v nadmořské výšce.

• Nehody způsobené blesky: Přenosové trasy často procházejí kopcovitými oblastmi, horami, otevřenými poli a průmyslově znečištěnými zónami, což činí linky velmi náchylné k bleskovým zásahům, které mohou vést k proražení nebo rozbítí izolátoru.

• Nehody způsobené poškozením ptáky: Výzkum ukazuje, že značná část flashover izolátorů je způsobena ptáky. V porovnání s porcelánovými a skleněnými izolátory mají kompozitní izolátory vyšší pravděpodobnost flashover způsobenou aktivitou ptáků. Tato incidenty se nejčastěji odehrávají na přenosových čárách 110 kV a vyšších, zatímco flashover způsobené poškozením ptáky jsou vzácné v městských distribučních sítích 35 kV a nižších. To je proto, že populace ptáků je v městských oblastech relativně menší, napětí čar je nižší, vzdálenost, kterou lze mostit, je malá a izolátory obvykle nepotřebují koronové kroužky; jejich strukturální šupiny efektivně brání flashover způsobeným ptáky.

• Nehody způsobené koronovými kroužky: Během provozu je elektrické pole blízko kovových součástek na koncích izolátorů velmi koncentrované, s vysokou intenzitou pole poblíž flanče. Pro zlepšení distribuce pole jsou na sítích 220 kV a vyšších běžně instalovány koronové kroužky. Nicméně, koronové kroužky snižují efektivní vzdušnou vzdálenost řetězce izolátorů, což snižuje jeho odolnost proti napětí. Kromě toho, nízké zapalovací napětí korony u fixačních šroubů koronového kroužku může vést k koronovému výboji za nepříznivých povětrnostních podmínek, což ovlivňuje bezpečnost řetězce izolátorů.

• Nehody způsobené znečištěním: Tyto se odehrávají, když vodivé kontaminanty shromažďované na povrchu izolátoru se v chladném počasí zvlhčí, což výrazně snižuje izolační vlastnosti a způsobuje flashover za normálního provozního napětí.

• Nehody neznámého původu: Některé incidenty flashover izolátorů mají neurčené příčiny, jako jsou nulově hodnotové porcelánové izolátory, rozbité skleněné izolátory nebo vyhozené kompozitní izolátory. I přes posléze provedené inspekce provozními jednotkami zůstává přesná příčina flashover často neidentifikována. Tyto incidenty se často odehrávají od pozdní noci do ranních hodin, zejména za deštivého nebo zamračeného počasí, a mnohé z nich lze úspěšně automaticky znovu uzavřít.

Opatření pro údržbu

Hlavní příčiny flashover způsobené blesky zahrnují nedostatečnou suchou obloukovou vzdálenost, konfiguraci s jedním koronovým kroužkem a příliš vysoký odpor zemnícího systému věže. Preventivní opatření zahrnují použití prodloužených kompozitních izolátorů, instalaci dvojitých koronových kroužků a snížení odporu zemnícího systému věže.

Pro efektivní prevenci poškození ptáky by provozní jednotky měly instalovat síť proti ptákům, hrotité ochrany nebo ochrany proti ptákům v úsecích, kde dochází k častým incidentům způsobeným ptáky.

U linek vybavených koronovými kroužky by měla být použita rovnoměrná vzdálenost mezi velkými a malými šupinami, splňující technické požadavky. Pokud tomu tak není, by měla být zvýšena pluzná vzdálenost izolátorů, aby bylo sníženo riziko flashover způsobené ledem a sněhem. Měly by být zesíleny pravidelné inspekce a hlídky, s periodickým vzorkováním izolátorů fungujících v různých regionech a prostředích pro testy tažné síly, elektrických vlastností a stárnutí izolace, aby se zabránilo flashover způsobené nedostatečnou mechanickou pevností nebo stárnutím šupin.

Pro prevenci flashover způsobených znečištěním se obecně používají následující opatření:

• Pravidelné čištění izolátorů. Komplexní čištění by mělo být provedeno před vysoko znečišťujícím obdobím flashover, s zvýšenou frekvencí v silně znečištěných oblastech.

• Zvýšení pluzné vzdálenosti a zlepšení úrovně izolace. To zahrnuje přidání dalších jednotek izolátorů v znečištěných oblastech nebo použití anti-znečišťovacích izolátorů. Operační zkušenosti ukazují, že anti-znečišťovací izolátory fungují dobře v silně znečištěných úsecích.

• Použití anti-znečišťovacích povlaků, jako jsou vosk, petrolejová mast a organické silikónové povlaky, pro zlepšení odolnosti povrchu izolátoru proti znečištění.

• Pro flashover incidenty neznámého původu by měly nové izolátory stejného modelu a staré, které byly v provozu déle než tři roky, projít testy na flashover v síťové frekvenci a mechanické selhání. By měly být také provedeny stárnutí testy na izolátory z různých období služby. Izolátory by měly být pravidelně čištěny podle plánovaných cyklů a okamžitě měřena hustota solného usazení (SDD). Během výroby nových izolátorů by měly být začleněny pokročilé anti-stárnutí aditiva, aby byla zvýšena trvanlivost materiálu.