15, ответственная за старение композитных изоляторов (на фото: композитный изолятор со встроенным волоконно-оптическим кабелем для трансмиссии by reinhausen.com)
Основные причины старения в композитных изоляторах
Большинство технических работ сосредоточено на старении некерамических изоляторов и разработке методов испытаний, которые имитируют процесс старения. Линии передачи работают в загрязненной атмосфере.
Неизбежно, после нескольких месяцев работы изоляторы будут загрязнены. Туман и роса вызывают смачивание и создают неравномерное распределение напряжения, что приводит к поверхностному разряду. Наблюдения за линиями электропередач в ночное время с помощью световой лупы показывают, что поверхностный разряд происходит почти в каждой линии во влажных условиях.
Ультрафиолетовое излучение и поверхностный разряд вызывают некоторый уровень износа после длительной эксплуатации.
Это основные причины старения в композитных изоляторах, которые также приводят к неопределенности срока службы изолятора. Если процесс износа медленный, изолятор может работать хорошо в течение длительного периода времени.
Это справедливо для большинства мест в США и Канаде.
Однако в районах, расположенных ближе к океану или районам, загрязненным промышленностью, ухудшение может быть ускорено, а утечка изолятора может произойти после нескольких лет воздействия. Опросы показывают, что некоторые изоляторы работают хорошо в течение 18-20 лет, а другие терпят неудачу через несколько месяцев.
Анализ лабораторных данных и литературных исследований позволяет сформулировать следующую гипотезу старения:
1. Ветры приводят пыль и другие загрязняющие вещества в водоотталкивающую поверхность композитного изолятора. Объединенные эффекты механических сил и УФ-излучения приводят к небольшой эрозии поверхности, увеличению шероховатости поверхности и разрешению медленного нарастания загрязнения.
2. Диффузия вытесняет полимеры из объемного материала юбки и впитывает загрязнение. Тонкий слой полимера будет покрывать загрязнение, гарантируя, что поверхность поддерживает гидрофобность.
3. Высокая влажность, туман, роса или легкий дождь создают капельки на поверхности гидрофобного изолятора. Капли могут скатываться из более крутых областей. В других областях загрязняющие вещества диффундируют через тонкий полимерный слой, и капли становятся проводящими.
4. Загрязнение капель медленно смачивается миграцией воды в сухой загрязнитель. Это создает слой с высоким сопротивлением и изменяет ток утечки от емкостного к резистивному.
5. Неравномерное распределение и смачивание загрязняющего вещества создает неравномерное распределение напряжения по поверхности. Разряд короны начинается вокруг капель в зонах повышенного напряжения. Между капельками может возникнуть дополнительный разряд.
6. Разряд поглощает тонкий слой полимера вокруг капель и разрушает гидрофобность.
7. Ухудшение поверхностной гидрофобности приводит к диспергированию капель и образованию сплошного проводящего слоя в областях с высоким напряжением. Это увеличивает ток утечки.
8. Ток утечки производит нагрев, который инициирует локальное образование сухой зоны.
9. На этом этапе поверхность состоит из сухих областей, высокопрочных проводящих поверхностей и гидрофобных поверхностей с проводящими капельками. Распределение напряжений на этой поверхности будет неравномерным.
10. Неравномерное распределение напряжения создает дуги и разряды между различными сухими полосами. Это приводит к дальнейшему ухудшению поверхности, потере гидрофобности и расширению сухих участков.
11. Разряд и локальная дуга создают поверхностную эрозию, которая возрастает на поверхности изолятора.
12. Изменение погоды, например, восход солнца, уменьшает смачивание. Когда изолятор высыхает, разряд уменьшается.
13. Изолятор восстановит гидрофобность, если сухой сухой период достаточно длительный. Типично, силиконовые изоляторы требуют 6-8 часов; Изоляторы EPDM требуют 12-15 часов для восстановления гидрофобности.
14. Повторение описанной процедуры вызывает эрозию на поверхности. Шероховатость поверхности увеличивается, а накопление загрязнений ускоряет старение.
15. Эрозия происходит из-за инициированных разрядом химических реакций и повышения локальной температуры. Измерения температуры поверхности, с помощью точки указания температуры, показывают локальные температуры горячего пятна между 260 ° C и 400 ° C во время тяжелых разрядов.
Композитные изоляторы ABB - конструкция для надежной работы
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Представленная гипотеза подтверждается замечанием о том, что продолжительность жизни изолятора в сухих зонах больше, чем в районах с более влажным климатом.
Увеличение уровней загрязнения сокращает срок службы изолятора. Гипотеза также подтверждается наблюдаемыми положительными эффектами коронных колец на изоляторе.
DeTourreil et al. (1990) сообщили, что старение снижает напряжение утечки изолятора. Различные типы изоляторов подвергались светлому естественному загрязнению в течение 36-42 месяцев на двух разных участках. Напряжение срабатывания этих изоляторов измерялось с использованием метода « быстрого противоскользящего солевого тумана » до и после естественного старения. Процедура быстрого противоскользящего солевого тумана подвергает изоляторы солевому туману (соленость 80 кг / м3). Изоляторы активируются и вспыхивают в 5-10 раз. Вспышка была получена путем увеличения напряжения с шагом 3% каждые 5 мин с 90% оцененного значения перекоса до переполнения.
Изоляторы были вымыты, без вытирания, перед испытанием на соляной туман.
Результаты показывают, что напряжение на новых изоляторах составляло около 210 кВ, а старые изоляторы вспыхивали около 184-188 кВ. Несколько лет воздействия легкого загрязнения вызвали 10-15% -ное снижение напряжения утечки соляного тумана.
Естественное старение и последующее лабораторное исследование показали существенные различия между характеристиками изоляторов, изготовленными разными производителями. Естественное старение вызвало серьезные повреждения на некоторых изоляторах и вообще не повредило другие.
Справка: Джордж Г. Каради и Р. Г. Фармер - Изоляторы и аксессуары