Typowe usterki izolatorów i środki zapobiegawcze

Izolator to specjalny rodzaj elementu izolacyjnego, który pełni podwójną funkcję wspierania przewodników i zapobiegania niesionemu do ziemi prądowi w linach nadziemnych. Jest szeroko stosowany w punktach połączeń między wieżami przesyłowymi a przewodnikami, jak również między konstrukcjami stacji elektroenergetycznych a linią zasilającą. W zależności od materiału dielektrycznego, izolatory dzielą się na trzy typy: porcelanowe, szklane i kompozytowe. Analiza typowych awarii izolatorów oraz środków zapobiegawczych ma na celu zapobieganie awariom izolacji spowodowanym różnymi naprężeniami mechanicznymi i elektrycznymi wynikającymi z zmian środowiskowych i obciążenia elektrycznego, co gwarantuje bezpieczne działanie i długość życia linii zasilających.

Analiza Awarii

Izolatory są całorocznie narażone na atmosferę i mogą być podatne na różne wypadki spowodowane czynnikami takimi jak uderzenia piorunów, zanieczyszczenie, uszkodzenia przez ptaki, lód i śnieg, wysokie temperatury, ekstremalne zimno oraz różnice wysokości.

• Wypadki Spowodowane Uderzeniami Piorunów: Korzysze linii nadziemnych często przebiegają przez tereny pagórkowe, góry, otwarte pola i strefy przemysłowo zanieczyszczone, co sprawia, że linie są szczególnie podatne na uderzenia piorunów, które mogą prowadzić do przebicia lub rozbicia izolatorów.

• Wypadki Spowodowane Uszkodzeniami Ptaków: Badania pokazują, że znaczna część przepięć izolatorów jest spowodowana przez ptaki. W porównaniu z izolatorami porcelanowymi i szklanymi, izolatory kompozytowe mają wyższe prawdopodobieństwo przepięcia z powodu aktywności ptaków. Takie incydenty występują głównie na liniach przesyłowych o napięciu 110 kV i wyższym, podczas gdy przepięcia spowodowane uszkodzeniami przez ptaki są rzadkie w miejskich sieciach dystrybucyjnych o napięciu 35 kV i niższym. Wynika to z tego, że populacje ptaków są względnie mniejsze w obszarach miejskich, napięcie linii jest niższe, odległość powietrzna, którą można przekroczyć, jest mała, a izolatory nie wymagają pierścieni koronowych; ich struktura rynien efektywnie zapobiega przepięciom spowodowanym przez ptaki.

• Wypadki Spowodowane Pierścieniami Koronowymi: W trakcie działania pole elektryczne w pobliżu końcówek metalowych izolatorów jest silnie skupione, z dużą siłą pola blisko flancu. Aby poprawić rozkład pola, w sieciach o napięciu 220 kV i wyższym są powszechnie montowane pierścienie koronowe. Jednak pierścienie koronowe zmniejszają skuteczny wolny przestwór łańcucha izolatorów, obniżając jego wytrzymałość na napięcie. Dodatkowo, niskie napięcie początkowe korony przy śrubach mocujących pierścień koronowy może prowadzić do wyładowań koronowych w niekorzystnych warunkach pogodowych, wpływając na bezpieczeństwo łańcucha izolatorów.

• Wypadki Spowodowane Zanieczyszczeniem: Występują, gdy przewodzące zanieczyszczenia nagromadzone na powierzchni izolatora stają się wilgotne w wilgotnej pogodzie, znacznie obniżając właściwości izolacyjne i powodując przepięcie pod normalnym napięciem roboczym.

• Wypadki o Nieokreślonej Przyczynie: Niektóre incydenty przepięć izolatorów mają nieokreśloną przyczynę, takie jak izolatory porcelanowe o wartości zerowej, rozbite izolatory szklane lub wytrącone izolatory kompozytowe. Mimo pooperacyjnych inspekcji przez jednostki operacyjne, dokładna przyczyna przepięcia często pozostaje nieznana. Te incydenty często występują od późnej nocy do wczesnego ranka, zwłaszcza podczas deszczowej lub pochmurnej pogody, a wiele z nich można pomyślnie automatycznie zamknąć ponownie.

Środki Konserwacyjne

Główne przyczyny przepięć spowodowanych uderzeniami piorunów obejmują niewystarczającą suchą drogę łuku, konfigurację pierścienia koronowego na jednym końcu oraz zbyt dużą rezystancję uziemienia wieży. Środki zapobiegawcze obejmują stosowanie przedłużonych izolatorów kompozytowych, montaż podwójnych pierścieni koronowych oraz redukcję rezystancji uziemienia wieży.

Aby skutecznie zapobiegać uszkodzeniom przez ptaki, jednostki operacyjne powinny montować sieci przeciwptasie, igły przeciwptasie lub osłony przeciwptasie w sekcjach podatnych na częste incydenty związane z ptakami.

Dla linii wyposażonych w pierścienie koronowe, należy przyjąć projekt równego odstępu między dużymi i małymi rynienkami, z odstępem między rynienkami spełniającym wymagania techniczne. Jeśli nie, należy zwiększyć odległość przemieszczania się izolatorów, aby zmniejszyć ryzyko przepięć spowodowanych lodem i śniegiem. Powinny zostać wzmocnione regularne inspekcje i patrole, z okresowym pobieraniem próbek izolatorów działających w różnych regionach i środowiskach, aby przeprowadzić testy wytrzymałości na rozciąganie, właściwości elektryczne i starzenie izolacji, aby zapobiec przepięciom spowodowanym niewystarczającą wytrzymałością mechaniczną lub starzeniem rynienek.

Aby zapobiegać przepięciom spowodowanym zanieczyszczeniem, zwykle stosuje się następujące środki:

• Regularne czyszczenie izolatorów. Kompleksowe czyszczenie powinno być przeprowadzone przed sezonem wysokich przepięć spowodowanych zanieczyszczeniem, z zwiększoną częstotliwością w silnie zanieczyszczonych obszarach.

• Zwiększenie odległości przemieszczania się i wzrost poziomu izolacji. Obejmuje to dodanie większej liczby jednostek izolatorów w zanieczyszczonych obszarach lub używanie izolatorów antyzanieczyszczających. Doświadczenie operacyjne pokazuje, że izolatory antyzanieczyszczające dobrze radzą sobie w silnie zanieczyszczonych sekcjach.

• Stosowanie powłok antyzanieczyszczających, takich jak wosk parafinowy, smar petrolowy lub organiczne powłoki silikonowe, aby poprawić odporność powierzchni izolatora na zanieczyszczenia.

• W przypadku incydentów przepięć o nieokreślonej przyczynie, nowe izolatory tego samego modelu i stare, które były w użyciu przez ponad trzy lata, powinny być poddane testom na przepięcie suchą drogą łuku i awarie mechaniczne. Testy starzenia powinny być również przeprowadzane na izolatorach z różnych okresów użytkowania. Izolatory powinny być regularnie czyszczone według zaplanowanych cykli, a gęstość osadu solnego (SDD) powinna być mierzona w odpowiednim czasie. Podczas produkcji nowych izolatorów powinny być wprowadzane zaawansowane środki antystarzeniowe, aby zwiększyć trwałość materiału.