Elektrische Isolatortests | Ursachen von Isolatorausfällen

Um die gewünschte Leistung eines elektrischen Isolators sicherzustellen, also um unerwünschte Isolatorausfälle zu vermeiden, muss jeder Isolator eine Reihe von Isolatortests durchlaufen.
Bevor wir uns mit dem Testen des Isolators befassen, versuchen wir, verschiedene Ursachen für Isolatorausfälle zu verstehen. Denn das Testen des Isolators stellt die Qualität des elektrischen Isolators sicher und die Wahrscheinlichkeit für Ausfall der Isolation hängt von der Qualität des Isolators ab.

Ursachen für Isolatorausfälle

Es gibt verschiedene Ursachen, die zu einem Ausfall der Isolation in einem elektrischen Energieversorgungssystem führen können. Schauen wir uns diese nacheinander an:

Rissbildung im Isolator

Der Porzellanisolator besteht hauptsächlich aus drei verschiedenen Materialien. Der Hauptkörper aus Porzellan, die Stahlverbindung und Zement, um den Stahlteil mit dem Porzellan zu fixieren. Aufgrund wechselnder klimatischer Bedingungen dehnen sich diese verschiedenen Materialien im Isolator unterschiedlich stark aus. Diese ungleiche Ausdehnung und Verkürzung von Porzellan, Stahl und Zement sind die Hauptursache für Risse im Isolator.

Defektives Isolationsmaterial

Wenn das für den Isolator verwendete Isolationsmaterial an einer Stelle defekt ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Isolator an dieser Stelle durchstoßen wird.

Porosität in den Isolationsmaterialien

Wenn der Porzellanisolator bei niedrigen Temperaturen hergestellt wird, wird er porös, und aufgrund dessen nimmt er Feuchtigkeit aus der Luft auf, wodurch seine Isolation abnimmt und ein Leckstrom durch den Isolator fließt, was zu einem Isolatorausfall führen kann.

Unzureichende Glasur auf der Isolatoroberfläche

Wenn die Oberfläche des Porzellanisolators nicht ordnungsgemäß glasiert ist, kann Feuchtigkeit daran haften bleiben. Diese Feuchtigkeit zusammen mit abgesetztem Staub auf der Isolatoroberfläche bildet einen leitenden Pfad. Als Ergebnis verringert sich die Entladungsstrecke des Isolators. Da die Entladungsstrecke reduziert ist, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Isolatorausfalls durch Entladung.

Entladung über den Isolator

Wenn eine Entladung auftritt, kann der Isolator überhitzen, was letztendlich zu seinem Versagen führen kann.

Mechanische Belastungen am Isolator

Wenn ein Isolator aufgrund eines Herstellungsfehlers eine schwache Stelle hat, kann er an dieser Stelle brechen, wenn mechanische Belastungen durch den Leiter darauf ausgeübt werden. Dies sind die Hauptursachen für Isolatorausfälle. Nun werden wir die verschiedenen Isolatortests diskutieren, um die minimale Wahrscheinlichkeit eines Isolationsausfalls sicherzustellen.

Isolatortests

Laut dem britischen Standard muss der elektrische Isolator folgende Tests durchlaufen:

1. Entladungstests des Isolators

2. Leistungstests

3. Routine-Tests

Lasst uns diese nacheinander besprechen:

Entladungstest

Es gibt hauptsächlich drei Arten von Entladungstests, die an einem Isolator durchgeführt werden, und diese sind:

Netzfrequenz-Trocken-Entladungstest des Isolators

1. Zuerst wird der zu testende Isolator so montiert, wie er in der Praxis verwendet würde.

2. Dann werden die Anschlüsse einer variablen netzfrequenten Spannungsquelle an beide Elektroden des Isolators angeschlossen.

3. Nun wird die netzfrequente Spannung angewendet und schrittweise bis zum angegebenen Wert erhöht. Dieser angegebene Wert liegt unter der minimalen Entladungsspannung.

4. Diese Spannung wird für eine Minute gehalten und es wird beobachtet, dass keine Entladung oder Durchschlag auftritt.

Der Isolator muss in der Lage sein, die angegebene Mindestspannung für eine Minute ohne Entladung aufrechtzuerhalten.

Netzfrequenz-Nass-Entladungstest oder Regentest des Isolators

1. In diesem Test wird der zu testende Isolator auch so montiert, wie er in der Praxis verwendet würde.

2. Dann werden die Anschlüsse einer variablen netzfrequenten Spannungsquelle an beide Elektroden des Isolators angeschlossen.

3. Danach wird der Isolator mit Wasser unter einem Winkel von 45o besprüht, so dass die Niederschlagsmenge nicht mehr als 5,08 mm pro Minute beträgt. Der Widerstand des verwendeten Wassers muss bei Normaldruck und Raumtemperatur zwischen 9 kΩ und 11 kΩ pro cm3 liegen. Auf diese Weise erstellen wir künstliche Regenbedingungen.

4. Nun wird die netzfrequente Spannung angewendet und schrittweise bis zum angegebenen Wert erhöht.

5. Diese Spannung wird für entweder eine Minute oder 30 Sekunden, wie angegeben, gehalten, und es wird beobachtet, dass keine Entladung oder Durchschlag auftritt. Der Isolator muss in der Lage sein, die angegebene Mindestnetzfrequenzspannung für die angegebene Zeit ohne Entladung in den genannten feuchten Bedingungen aufrechtzuerhalten.

Netzfrequenz-Entladungsspannungstest des Isolators

1. Der Isolator wird in ähnlicher Weise wie im vorherigen Test gehalten.

2. In diesem Test wird die angewendete Spannung ähnlich wie in den vorherigen Tests schrittweise erhöht.

3. Doch in diesem Fall wird die Spannung, bei der die umgebende Luft durchschlägt, notiert.

Impulsfrequenz-Entladungsspannungstest des Isolators

Der Freileitungsisolator muss in der Lage sein, hohe Spannungsspitzen, die durch Blitz usw. verursacht werden, zu überstehen. Daher muss er gegen hohe Spannungsspitzen getestet werden.

1. Der Isolator wird in ähnlicher Weise wie im vorherigen Test gehalten.

2. Dann wird ein sehr hoher Impulsspannungsgeber mit mehreren Hunderttausend Hz an den Isolator angeschlossen.

3. Eine solche Spannung wird auf den Isolator angewendet, und die Entladungsspannung wird notiert.

4. Das Verhältnis dieser gemessenen Spannung zur Spannung, die beim netzfrequenten Entladungsspannungstest gemessen wurde, wird als Impulsverhältnis des Isolators bezeichnet.

Dieses Verhältnis sollte für Steckdosenisolatoren etwa 1,4 und für Hängeisolatoren 1,3 betragen.

Leistungstest des Isolators

Nun werden wir die Leistungstests des Isolators nacheinander besprechen:

Temperaturzyklustest des Isolators

1. Der Isolator wird zunächst für eine Stunde in Wasser bei 70oC erhitzt.

2. Dann wird dieser Isolator sofort für eine weitere Stunde in Wasser bei 7oC abgekühlt.

3. Dieser Zyklus wird dreimal wiederholt.

4. Nach Abschluss dieser drei Temperaturzyklen wird der Isolator getrocknet, und die Glasure des Isolators wird gründlich untersucht.
   Nach diesem Test darf es keine Schäden oder Verschlechterungen in der Glasure der Isolatoroberfläche geben.

Durchschlagspannungstest des Isolators

1. Der Isolator wird zunächst in einem Isolieröl aufgehängt.

2. Dann wird eine Spannung von 1,3 Mal der Entladungsspannung, auf den Isolator angewendet.

Ein guter Isolator sollte unter diesen Bedingungen nicht durchschlagen.

Porositätstest des Isolators

1. Der Isolator wird zunächst in Stücke zerbrochen.

2. Dann werden diese gebrochenen Stücke des Isolators 24 Stunden lang in einer 0,5 %igen Alkohollösung von Fuchsin-Farbstoff unter einem Druck von etwa 140,7 kg/cm2 eintaucht.

3. Anschließend werden die Proben entfernt und untersucht.

Die Anwesenheit einer geringen Porosität im Material wird durch eine tiefe Eindringtiefe des Farbstoffs angezeigt.

Zugfestigkeitstest des Isolators

Dem Isolator wird 2½ Mal die maximale Arbeitsbelastung für etwa eine Minute zugeführt.
Der Isolator muss in der Lage sein, diese mechanische Belastung für eine Minute ohne jeglichen Schaden zu überstehen.

Routine-Test des Isolators

Jeder Isolator muss vor seiner Empfehlung für die Verwendung am Einsatzort die folgenden Routine-Tests durchlaufen:

Belastungsprobe des Isolators