
Isolatoren sind spezialisierte Isolierkomponenten, die in Hochspannungsleitungen zwei Zwecke erfüllen: das Tragen von Leitern und die Verhinderung des Erdens der Spannung. Sie werden an den Verbindungspunkten zwischen Strommasten/Türmen und Leitern sowie zwischen Umspannwerksbauwerken und Stromleitungen installiert. Basierend auf den dielektrischen Materialien fallen Isolatoren in drei Kategorien: Porzellan, Glas und Verbundmaterial. Die Analyse häufiger Isolatorausfälle und Wartungsstrategien zielt darauf ab, die durch Umwelt- und elektrische Laständerungen verursachten Isolationsausfälle zu verhindern, die elektromechanische Belastungen erzeugen, die die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Stromleitungen beeinträchtigen.
Ausfallanalyse
Isolatoren, die ständig der Atmosphäre ausgesetzt sind, sind verschiedenen Ausfällen aufgrund von Blitzschlägen, Verschmutzung, Vogelstörungen, Eis/Schnee, extremer Hitze/Kälte und Höhenunterschieden anfällig.
• Blitzschläge: Übertragungswege führen oft über Hügel, Berge, offene Flächen oder verschmutzte Industriegebiete, wo die Leitungen anfällig für blitzinduzierte Isolatorrissbildungen oder -explosionen sind.
• Vogelstörungen: Studien zeigen, dass ein signifikanter Teil der Durchschlagsvorgänge auf Vogelaktivitäten zurückzuführen ist. Verbundisolatoren sind im Vergleich zu Porzellan- oder Glasisolatoren anfälliger für vogelbedingte Durchschläge. Diese Vorfälle treten hauptsächlich bei 110 kV und höheren Übertragungsleitungen auf; städtische Verteilnetze (≤35 kV) erleben weniger Fälle aufgrund geringerer Vogelpopulationen, niedrigerer Spannungsniveaus, kleinerer Luftlücken für Durchschläge und effektiver Vorbeugung durch Isolatorschirme ohne Gradingringe.
• Ausfälle von Gradingringen: Hohe elektrische Feldkonzentrationen in der Nähe der Endbefestigungen der Isolatoren erfordern Gradingringe in 220 kV+ Systemen. Allerdings verringern diese Ringe den Freiraum, was die Standfestigkeit reduziert. Bei starkem Unwetter kann die niedrige Koronenzündspannung an den Ringbefestigungsschrauben Koronendischarge induzieren, was die Sicherheit der Isolatorreihe gefährdet.
• Durchschläge durch Verschmutzung: Leitfähige Verunreinigungen sammeln sich auf den Isolatoroberflächen. Unter feuchten Bedingungen reduziert diese Verschmutzung drastisch die Isolationsstärke, was zu Durchschlägen während normaler Betriebssituationen führt.
• Unbekannte Ursachen: Viele Durchschläge lassen sich nicht klar erklären, z.B. nullwiderstandige Porzellanisolatoren, zerbrochene Glasisolatoren oder Trippen von Verbundisolatoren. Trotz Inspektionen bleiben die Ursachen unklar. Diese Vorfälle weisen typischerweise folgende Merkmale auf: sie treten nachts (insbesondere während Regen) auf und ermöglichen oft erfolgreiches automatisches Wiederanschalten nach dem Fehler.
Präventive Maßnahmen