Izolator postavlja područje među najčešćim komponentama u prijenosnim mrežama, a njihova kvaliteta i izvedba igraju ključnu ulogu u osiguravanju pouzdane opskrbe električnom energijom. Ključni dio toga je njihovo ponašanje kada su izloženi električnom luku. Loš dizajn s obzirom na ponašanje električnog luka može značajno smanjiti životni vijek kompleta izolatora i povećati vjerojatnost prekida napajanja.
Postoji veliki izbor izolacijskih materijala i okruženja u kojima se koriste setovi izolatora. Kao takvi, dizajni setova izolatora znatno se razlikuju i možda će ih čak trebati prilagoditi za specifične primjene. Čak i najmanje razlike u dizajnu mogu utjecati na ponašanje strujnog luka strune. Fizičko testiranje je najpouzdaniji način za procjenu ponašanja strujnog luka niza i stoga komunalna poduzeća sve više zahtijevaju da se izolatorski setovi podvrgnu ispitivanju energetskog luka prije nego što se obavežu na njihovu ugradnju u svoje mreže.
Tijekom posljednjih nekoliko godina, KEMA Laboratories, Prag proveo je više od 160 ispitivanja električnog luka na različitim tipovima izolatora. Ova ispitivanja su provedena prema IEC 61467:2008. Uz otkrivanje najčešćih načina kvarova za različite vrste kompleta izolatora, ovaj pregled koji je pridonio Robert Jech naglašava potencijalni problem s time kako je IEC 61467:2008 trenutno definiran. Ovo je problem koji bi mogao utjecati na vrijednost koju pomoćni programi proizlaze iz današnjih testova. Uvid dobiven iz ovoga će proizvođačima kompleta izolatora dati korisne informacije o tome kako najbolje dizajnirati žice kako bi se povećale šanse za prvi-uspjeh u testiranju i time smanjilo vrijeme i novac potrošen na redizajniranje. Također može potaknuti raspravu oko specifikacije standarda kako bi se osiguralo da jednako zadovoljava potrebe proizvođača i komunalnih poduzeća.
Ispitivanje električnog luka izolatorskih setova u KEMA-i provodi se u skladu sa standardom IEC 61467:2008. Ovaj se standard odnosi na izolatorske nizove ili setove koji se sastoje od keramike, stakla ili kompozitnih materijala koji će se montirati na metalne stupove ili tornjeve i koristiti u izmjeničnim nadzemnim vodovima s nazivnim naponom iznad 1000 V.
Norma definira metode, parametre, krugove itd. za ispitivanja električnog luka na kompletu izolatora i na kratkim žicama. U okviru standarda dopušteni su različiti rasporedi ispitivanja, a izbor ovisi o konačnoj primjeni setova izolatora, prema zahtjevima kupca. Ispitni krug i serija trebaju biti odabrani na temelju čimbenika kao što su geometrija i tip izolatora, njegov položaj na liniji i tip stuba.
Dogovori za testiranje
Predviđeni položaj kompleta na liniji određuje treba li ga testirati s uravnoteženim ili neuravnoteženim krugom napajanja i, ovisno o parametrima linije, strujom kratkog-spoja koja će se koristiti tijekom testiranja. Ako će set izolatora biti smješten u prvih ili zadnjih 5% voda, treba ga ispitati s neuravnoteženim krugom napajanja, dok setovi koji se nalaze između točaka od 5% i 95% voda zahtijevaju uravnotežen krug napajanja za ispitivanje. Slično tome, setovi za 'srednji' dio (tj. od 24% do 76% dužine voda) zahtijevaju samo 20% nazivne struje kratkog{11}}kruga mreže. Setovi za upotrebu na mjestima između 5% i 24% točaka – ili 76% i 95% točaka – zahtijevaju 50%, a setovi u prvih ili zadnjih 5% zahtijevaju punu struju kratkog-spoja mreže.
U međuvremenu, tip tornja upravlja izborom uravnoteženog ili nebalansiranog povratnog kruga tijekom testiranja. Setovi koji se koriste u središnjem faznom prozoru tornja zahtijevaju ispitivanje s neuravnoteženim povratnim krugom (naziva se ispitna serija X). Za vanjske položaje na tornju ili gdje nema središnjeg faznog prozora, koristi se neuravnoteženi povratni krug (naziva se ispitna serija Y). Nadalje, broj testova koje treba izvesti ovisi o tome namjerava li kupac koristiti isti tip skupa u cijeloj liniji (u kojem slučaju se provodi cijela serija testova X ili Y) ili samo na dijelu linije. Slika. 1 prikazuje atipični ispitni raspored za V-set niza s kompozitnim izolatorom Ovaj ispitni raspored uključuje uravnotežene dovodne i povratne krugove. Raspored na slici simulira položaj postavljenog izolatora između 5% i 95% točaka linije u središnjem faznom prozoru tornja.
Ovisno o vrsti skupa izolatora, norma IEC 61467:2008 također može zahtijevati podvrgnuća ispitivanja uz ispitivanje električnog luka, od kojih je glavno ispitivanje mehaničkim neispravnim opterećenjem (MFLT). Ovo se izvodi na izolatorskim jedinicama kako bi se osiguralo da mogu izdržati mehaničke sile nakon primjene električnog luka. Od kompleta izolatora može se također zahtijevati podvrgavanje suhom testu preskoka električne frekvencije (DPFF) kako bi se osiguralo da izolator ne pretrpi proboje pri naponima ispod napona preskoka. Dodatna električna ispitivanja mogu se provesti na armaturama i vodičima unutar kompleta izolatora kako bi se provjerila sposobnost podnošenja.
Statistički pregled testova
Analiza rezultata ispitivanja provedenih na 162 kompleta izolatora tijekom pet-godišnjeg razdoblja prikazana je u nastavku:
Vrste izolatorskih setova i komponenti
Setovi izolatora dolaze u nizu različitih tipova dizajna i izolacijskih materijala, ovisno o namjeravanoj primjeni. Kompleti izolatora testirani tijekom pet-godišnjeg razdoblja sadržavali su:
• 92 kompleta ovjesa
• 49 kompleta za zatezanje
• 17 "V" žica
• 4 izolatora za-krake
Što se tiče korištenog izolacijskog materijala i dizajna izolatora, testirani setovi izolatora uključivali su:
• 81 kompozit
• 34 stakla, kapa i igla
• 12 staklo, kapa i igla (kratka uzica)
• 27 porculan, duga šipka
• 8 porculana, kapa i igla
Kritične komponente
Gornje brojke pokazuju kvalitetu kompleta izolatora koji su danas dostupni i stalnu potrebu za testiranjem prije ugradnje. Međutim, možda je još poučniji uvid u glavne načine kvara za skupove izolatora. Ovaj uvid naglašava područja na koja bi proizvođači trebali obratiti posebnu pozornost prilikom dizajniranja novih setova izolatora.
Setovi izolatora za duge-štapove
Za dugačke -setove štapova identificirana su tri konkretna potencijalna problema. Metalni dijelovi izolatorske jedinice mogu biti skloni topljenju ako nisu dobro dizajnirani. Nadalje, loš dizajn može dovesti do pucanja šupa u blizini ovih metalnih dijelova. Konačno, luk može uzrokovati isparavanje metala sa zaštitnog spoja seta, uzrokujući "mješanje".
Kompleti kompozitnih izolatora
Silikonska guma koja se koristi u kompozitnim izolatorima pokazuje visoku otpornost na ispitivanje električnog luka. Međutim, kritična točka za ove setove je mjesto gdje se jezgra od fiberglasa spaja s metalnim završnim spojnicama.
Kompleti izolatora za kapice i igle (staklo ili porculan)
Izolatori s kapom i iglom pokazuju visoku mehaničku otpornost nakon ispitivanja električnog luka. Glavna područja zabrinutosti za ove setove su mogućnost razbijanja šupa i, u slučaju staklenih setova, hlađenje jedinica s poklopcem i iglom
Zaštitni priključci: nosivi-zaštitni priključci i priključci za usmjeravanje luka
Testovi električnog luka stavljaju mnogo veće mehaničko i toplinsko opterećenje na te armature nego testovi kratkih-spojeva. To se mora uzeti u obzir pri projektiranju zaštitnih okova izolatorskih kompleta svih vrsta.
Također postoji opasnost da se materijal iz ovih spojnica otopi na izolatorske jedinice. Treba također paziti da se zaštitne armature ne pomiču tijekom luka, što može dovesti do toga da korijen luka sjedne na-nosive armature.
Zaštitni elementi: Corona prstenovi, prstenovi za ocjenjivanje
Ove armature nisu primarno namijenjene za struju luka, ali utječu na položaj arcroota i kako se pomiče. Kao i kod drugih zaštitnih spojnica, čimbenici rizika ovdje uključuju topljenje materijala na izolatorskim jedinicama i pomicanje spojnica što uzrokuje odmicanje korijena luka od predviđenog položaja. Osim toga, promjene na konturama ovih priključaka mogu dovesti do prekomjernog koronarnog pražnjenja i radijskog šuma.
Ponašanje električnog luka tijekom ispitivanja
Izvođenje gore pregledanih testova daje priliku za pomno proučavanje ponašanja električnih lukova tijekom testiranja. Uočena su dva različita osnovna ponašanja. U prvom slučaju, električni luk prolazi između zaštitnih spojnica dizajniranih da definiraju njegov put (tj. lučnih rogova, lučnih prstenova itd.). Ovo je predviđeno ponašanje električnog luka i znači da se većina naprezanja od luka vrši na zaštitnim elementima i izolatorskim setovima sa samo ograničenim utjecajem na sam materijal izolatora. Ono što je ključno, ovakvo ponašanje ima mali utjecaj na toranj i vodiče.
Međutim, može se dogoditi drugo ponašanje kada luk putuje duž vodnika ili stupa. U ovom slučaju, utjecaj na izolatorski set je mnogo manji s mnogo nižim naprezanjem na zaštitnim armaturama i izolatorskim jedinicama. Međutim, mnogo je veći negativan utjecaj na toranj ili vodič koji nosi luk.
Trenutno IEC61467:2008 ne specificira ponašanje luka tijekom testiranja. Također se obično ne navodi u dokumentaciji za nadmetanje za projekte instalacije ili nadogradnje mreže. Ovo bi moglo predstavljati pravi problem za komunalna poduzeća i proizvođače setova izolatora. Ako dizajn izolatorskog seta dovodi do toga da se luk ponaša na drugi od dva gore opisana načina, vjerojatno je da će izolatorski set proći ispitivanje električnog luka budući da luk nije blizu izolatora i stoga ga ne može oštetiti. Međutim, ako se takav set koristi na terenu, svi doživljeni lukovi putovali bi duž stupa ili linijskog vodiča uzrokujući štetu. Štoviše, oštećenje ovih komponenti bilo bi skuplje za popravak i dovelo bi do duljih prekida rada.
Sažetak
Statistička studija rezultata ispitivanja električnog luka omogućila je identificiranje kritičnih točaka različitih tipova izolacijskih setova. To nudi vrijedan uvid proizvođačima pri projektiranju novih izolatorskih setova.
Osim toga, iskustvo stečeno ovim testovima istaknulo je potencijalni problem sa standardom IEC 61467:2008 kako je danas specificiran. Budući da standard ne specificira ponašanje luka tijekom ispitivanja, mogao bi dopustiti da potencijalno opasni setovi izolatora prođu ispitivanje. To bi komunalnim službama moglo dati lažan osjećaj sigurnosti u setovima izolatora koje kupuju. Kako bi se osiguralo da standard zadovoljava potrebe komunalnih poduzeća, dobavljača izolacijskih materijala i proizvođača izolacijskih spojeva, ovo se pitanje treba pozabaviti. Kako bi se to postiglo, ponašanje električnog luka tijekom testiranja treba biti specificirano ili putem ažuriranja na IEC61467:2008 ili rutinski u dokumentaciji za nadmetanje od komunalnih poduzeća. Potonji tečaj bi zahtijevao da sve komunalne službe postanu svjesnije ovog problema.
https://www.inmr.com/power-luk-ispitivanje-izolatora-setovi/