Typowe awarie izolatorów i środki zapobiegawcze

Izolatory to specjalistyczne elementy izolacyjne, które pełnią podwójną funkcję w linii przesyłowej nadziemnej: wspierają przewody i zapobiegają ziemieni prądu. Są montowane w punktach połączeń między słupami/towerami a przewodami oraz między konstrukcjami stacji a liniami energetycznymi. W zależności od materiałów dielektrycznych izolatory dzielą się na trzy kategorie: porcelanowe, szklane i kompozytowe. Analiza typowych awarii izolatorów i strategii konserwacji ma na celu zapobieżenie awariom izolacji spowodowanym zmianami środowiskowymi i obciążeniami elektrycznymi, które powodują naprężenia elektromechaniczne, wpływające na wydajność i żywotność linii energetycznych.

​Analiza awarii​

Izolatory, ciągle narażone na atmosferę, są podatne na różne awarie wynikające z uderzeń piorunów, zanieczyszczeń, ingerencji ptaków, lodu/sniegu, skrajnych temperatur ciepła/zimna oraz różnic wysokości.
• ​Uderzenia piorunów:​​ Korytarze przesyłowe często przecinają wzgórza, góry, otwarte obszary lub zanieczyszczone strefy przemysłowe, gdzie linie są podatne na przebicie lub eksplozję izolatorów spowodowane piorunami.
• ​Interferencja ptaków:​​ Badania wskazują, że znaczna część incydentów z przepalaniem wynika z aktywności ptaków. Izolatory kompozytowe są bardziej podatne na przepalania spowodowane przez ptaki niż ich odpowiedniki porcelanowe lub szklane. Takie incydenty występują głównie na liniach przesyłowych 110 kV i wyższych; sieci dystrybucyjne miejskie (≤35 kV) mają mniej przypadków ze względu na mniejszą populację ptaków, niższe napięcia, mniejsze odstępy powietrzne do przepalenia i efektywne zapobieganie przez płaszcze izolatorów bez pierścieni rozprowadzających.
• ​Awarie pierścieni rozprowadzających:​​ Wysokie skupienie pola elektrycznego w pobliżu końcówek izolatorów wymaga stosowania pierścieni rozprowadzających w systemach 220 kV+. Jednak te pierścienie zmniejszają odległość wolną, obniżając napięcie wytrzymałościowe. W czasie silnych opadów, niskie napięcie poczatkowe korony przy śrubach montażowych pierścieni może prowadzić do rozładowania koronowego, co kompromituje bezpieczeństwo łańcucha.
• ​Przepalania spowodowane zanieczyszczeniami:​​ Przewodzące zanieczyszczenia gromadzą się na powierzchniach izolatorów. W wilgotnych warunkach te zanieczyszczenia drastycznie obniżają wytrzymałość izolacji, prowadząc do przepalania podczas normalnej pracy.
• ​Nieznane przyczyny:​​ Wiele przepaleń nie ma jasnych wyjaśnień, np. izolatory porcelanowe o oporze zerowym, rozbite izolatory szklane lub odłączenia izolatorów kompozytowych. Pomimo kontroli, przyczyny pozostają nieokreślone. Te incydenty często mają pewne cechy: występują w nocy (zwłaszcza podczas deszczu) i często umożliwiają pomyślne automatyczne ponowne zamknięcie po awarii.

​Zapobiegawcze środki​

• ​Ochrona przed piorunami:​​ Eliminuj przyczyny (krótki suchy dystans łuku, pojedyncze pierścienie rozprowadzające, zbyt wysoki opór ziemny) poprzez instalację wydłużonych izolatorów kompozytowych, podwójnych pierścieni rozprowadzających i poprawę ziemienia wież.
  • ​Zapobieganie uszkodzeniom przez ptaki:​​ Zastosuj siatki ochronne, kolce anty-ptasie lub pokrywy ochronne na sekcjach linii o wysokim ryzyku.
  • ​Zmniejszenie wpływu pierścieni rozprowadzających:​​ Używaj izolatorów z płatkami równej wielkości spełniającymi techniczne wymagania dotyczące odstępów. Zwiększ dystans pełzania tam, gdzie jest to konieczne, aby obniżyć przepalania spowodowane lodem/sniegiem. Przeprowadzaj regularne kontrole i losowe testy (wytrzymałość mechaniczna, wydajność elektryczna, ocena starzenia) w różnych regionach/środowiskach, aby zapobiec degradacji wytrzymałości, utracie odporności na wahnięcia lub problemom z starzeniem płatków.
  • ​Kontrola zanieczyszczeń:​​
  o ​Regularne czyszczenie:​​ Czyść wszystkie izolatory przed sezonem szczytowym zanieczyszczeń; zwiększ częstotliwość w silnie zanieczyszczonych obszarach.
  o ​Zwiększenie dystansu pełzania:​​ Podwyższ poziom izolacji dodając dyski izolatorów lub używając projektów antymgi. Doświadczenia terenowe potwierdzają skuteczność izolatorów antymgowych w silnie zanieczyszczonych strefach.
  o ​Pokrycia silicone:​​ Stosuj antyzanieczyszczające pokrycia (np. wosk ceresynowy, parafina, materiały silicone) aby poprawić odporność na zanieczyszczenia.
  • ​Niewyjaśnione przepalania:​​ Przeprowadź porównawcze testy nowych izolatorów (tego samego modelu) i jednostek w eksploatacji (>3 lat), w tym testy przepalania suchego częstotliwości sieciowej i testy awarii mechanicznej. Okresowo przeprowadzaj oceny starzenia. Wprowadź planowane czyszczenie, oportune pomiary ESDD (równoważna gęstość depozytów soli) i wprowadzaj nowe agenty antystarzeniowe podczas wymiany.
  • ​Ogólna konserwacja:​​ Zakazuj personelowi stawania na izolatorach lub drapania ich ostrymi narzędziami, aby przedłużyć okres użytkowania.