Veiligheidsuitdagingen en tegenmaatregelen voor zendmasten en isolatorstrings in regen en sneeuw

01 Veiligheidsmechanismen van hoogspanningsmasten​

​**▍ Elektrische schokrisico's en isolatiemaatregelen**​

Hoogspanningsmasten staan trots door wind en regen, dragend de vitale taak van elektriciteitsvoorziening, met het waarschuwingsbord "Hoogspanning - Gevaar." Dit roept natuurlijk de vraag op: als je deze masten aanraakt, krijg je dan werkelijk een elektrische schok? Vooral onder slechte weersomstandigheden zoals regen of sneeuw, wat gebeurt er dan?

In feite kunnen we beginnen met het verschijnsel van "hoogspanningsmasten" om in te duiken in de veiligheidsmechanismen die erachter zitten. Hoogspanningslijnen gebruiken blote leidingen, en de combinatie van dragende constructies (masten/palen) en isolatorketens isoleert het risico op elektrische schokken, waardoor veiligheid wordt gewaarborgd. Zoals eerder besproken, gebruiken hoogspanningslijnen meestal blote leidingen voor het transport van stroom. Als leidende geleiders vormen ze inderdaad een elektrisch schokgevaar. Om de veiligheid te waarborgen, wordt een gecombineerde benadering toegepast met dragende constructies en isolatorketens. De masten tillen de geleiders hoog boven de grond, terwijl de isolatorketens effectieve elektrische isolatie bieden tussen de geleiders en de metalen masten, waardoor dit potentiele schokrisico wordt geïsoleerd.

​**▍ Invloed van regen en sneeuw**​

Echter, wanneer men geconfronteerd wordt met regen of sneeuw, verandert de situatie. Op dat moment moeten we rekening houden met het feit dat neerslag de isolerende eigenschappen van de isolatorketens kan verminderen, mogelijk geleidende paden kan vormen en het risico kan verhogen. Tijdens langdurige buitengebruik verzamelen isolatorketens onvermijdelijk verschillende soorten vervuiling. Onder de vochtwerking van regen kunnen deze vervuilingen geleidelijk geleidende paden vormen. Zodra het isolatiepad breekt (flitsovergang), kan de mast geladen raken, waardoor een veiligheidsrisico ontstaat. Om dit risico te verminderen, configureren ontwerpers de isolatorketens op de masten nauwkeurig om de vorming van dergelijke geleidende regen- en vervuilingspaden te minimaliseren.

​02 Isolatorontwerp en uitdagingen​

​**▍ Isolatieontwerp en risico's**​

Zelfs met precies ontworpen isolatorketens, zoals aangegeven door de rode lijn in de figuur hierboven, is het niet eenvoudig om een continu geleidend pad te vormen – het vereist ingewikkelde geometrie en precisie in plaatsing. Echter, ook dit is ontoereikend. Zelfs met behendig manoeuvreren, is uiteindelijk, onder extreme weersomstandigheden, ijs- of sneeuwbruggen in staat om isolatoren te kortsluiten, wat de isolatieprestaties aanzienlijk vermindert. Dit geldt vooral tijdens dooi of onder bevriezende regen. Omdat in het proces van het vormen van een continu geleidend pad, het ontbreken of verstoren van elk deel ervan kan leiden tot het falen van het hele pad. Stel je een vrieskoude winter voor waarin een dikke laag ijs en sneeuw de isolatorketens bedekt. Zou je je zorgen maken dat het ijs/sneeuw zelf elektriciteit kan geleiden? Deze mogelijkheid bestaat. Tijdens zware ijsvorming (zwaar beijzing) kan brugging over de oppervlakte van de isolatorketens korte sluitingen veroorzaken, wat de elektrische sterkte drastisch vermindert. Vooral tijdens dooi of bevriezende regen kan de vorming van een waterfilm op de isolatoroppervlakken leiden tot flitsovers, waardoor de integriteit van het geleidende pad (en het falen) verder wordt bedreigd.

​**▍ Preventiestrategieën**​

Om ijsgeleide flitsovers te voorkomen, worden meestal twee primaire strategieën voor het ontwerp van isolatorketens toegepast, gericht op het verstoren van de vorming van continu ijs:

1. ​​"V"-vormige configuratie:​​ Het arrangeren van isolatorketens in een "V"-vorm vermindert aanzienlijk de verticale helling. Dit hellende ontwerp maakt het moeilijk voor ijsmouwen om continu te vormen, waardoor effectief ijsbrugging wordt voorkomen, maar vergroot ook de zelfreinigende capaciteit van de ketens. Wind en zwaartekracht zijn meer geneigd lichte vervuilingen of kleine accumulaties af te schudden.

​Gebruik van "V"-configuratie en afwisselende schijfmaten ("intercalatiestrategie") om de ijswerendheid te versterken, hoewel mislukking kan optreden in extreme gevallen​

1. ​Afwisseling van schijfmaten ("intercalatiestrategie"):​​ Grote-diameter isolatorschijven of grote-diameter schermen worden op specifieke intervallen binnen de keten ingevoegd. Deze grotere oppervlakken leiden smeltwater effectief af tijdens de dooi, waardoor onderbrekingen in het ijsprofiel worden gecreëerd en de vorming van een continu ijsbrug of geleidend waterfilmtraject langs de hele keten wordt voorkomen. Deze strategie verhoogt de ijswerendheid van de isolatorketen aanzienlijk, waarmee proactief wordt voorkomen dat flitsovers optreden.

Maar tijdens extreem zware beijzing, wanneer de isolatorketen volledig wordt omhuld, kan de strategie van schijfabwisseling alleen niet voldoende zijn om het probleem volledig op te lossen. Extra maatregelen zoals ontijzen kunnen nodig zijn.