Напряжение окружающей среды на внешней изоляции (на фото: Рабочие на башне трансмиссии 1953. Два рабочих, стоящих без использования линий безопасности на башне трансмиссии в линии R во время ее строительства на перевале Кильдала).
Введение в внешнюю изоляцию
Внешняя изоляция (линия передачи или подстанция) подвергается электрическим, механическим и экологическим нагрузкам. Приложенное напряжение рабочей силовой установки создает электрические напряжения. Погода и окружающая среда (промышленность, сельская пыль, океаны и т. Д.) Вызывают дополнительные экологические стрессы.
Масса проводника, ветер и лед могут создавать механические напряжения.
Изоляторы должны выдерживать эти напряжения в течение длительных периодов времени. Предполагается, что линия или подстанция будут работать более 20-30 лет без изменения изоляторов.
Однако для минимизации количества ошибок в год требуется регулярное техническое обслуживание. Типичное количество отказов, вызванных утечкой изоляции, составляет 0, 5-10 в год на 100 миль линии.
Экологические стрессы
Большинство факторов окружающей среды вызвано погодой и окружающей средой, такой как промышленность, море или пыль в сельских районах. Экологические нагрузки влияют как на механические, так и на электрические характеристики линии.
1. Температура
Температура в наружной станции или линии может колебаться от -50 ° C до + 50 ° C, в зависимости от климата. Изменение температуры не влияет на электрические характеристики наружной изоляции.
Считается, что высокие температуры могут ускорить старение. Температурная флуктуация вызывает увеличение механических напряжений, однако она незначительна при использовании хорошо спроектированных изоляторов.
2. УФ-излучение
УФ-излучение ускоряет старение некерамических композитных изоляторов, но не влияет на фарфоровые и стеклянные изоляторы. Производители используют наполнители и модифицированные химические структуры изоляционного материала для минимизации УФ-чувствительности.
3. Дождь
Бусины дождевой воды на поверхности силиконовой резины высоковольтного изолятора (фото электропод @ Flickr)
Дождь смачивает поверхности фарфорового изолятора и большую часть времени производит тонкий проводящий слой. Это уменьшает напряжение срабатывания изоляторов. Например, линия 230 кВ может использовать изоляторную колонку с 12 стандартными шариковыми и розетчатыми изоляторами.
Сухое аварийное напряжение этой струны составляет 665 кВ, а мокрое аварийное напряжение - 502 кВ. Процентное снижение составляет около 25%. Изотермические полимерные изоляторы имеют водоотталкивающую гидрофобную поверхность, которая уменьшает эффект дождя.
В качестве примера, с композитным изолятором 230 кВ, сухое противовыбросное напряжение составляет 735 кВ, а мокрое аварийное напряжение - 630 кВ. Процентное сокращение составляет около 15%. Мощное напряжение утечки изолятора должно быть выше максимального временного перенапряжения.
4. Обледенение
Энергетик забивает на льду покрытие пилона, изоляторов и проводников
В промышленно развитых районах проводящая вода может образовывать лед из-за загрязненного водой промышленного загрязнения.
Примером может служить лед, образованный из кислой дождевой воды. Ледяные отложения образуют мосты через щели в изоляционной колонне, которые приводят к твердой поверхности. Когда солнце тает на льду, проводящий слой воды соединяет изолятор и вызывает перегорание при низких напряжениях.
В районах Квебека и Монреаля сообщалось о таянии льдогенератора.
5. Загрязнение
Ветры приводят загрязняющие частицы в изоляторы. Изоляторы создают турбулентность в воздушном потоке, что приводит к осаждению частиц на их поверхности. Непрерывное осаждение частиц увеличивает толщину этих отложений.
Однако естественный очищающий эффект ветра, который удаляет свободные частицы, ограничивает рост залежей. Иногда дождь смывает часть загрязнения.
При непрерывном осаждении и очистке происходит сезонное изменение загрязнения на поверхностях изолятора. Однако через долгое время (месяцы, годы) осадки стабилизируются, и тонкий слой твердого осадка будет покрывать изолятор.
Загрязнение изоляторов
Из-за эффекта очистки от дождя отложения легче на верхней части изоляторов и тяжелее на дне. Разработка непрерывного слоя загрязнения усугубляется химическими изменениями. Например, вблизи цементного завода взаимодействие между цементом и водой создает жесткий, очень липкий слой.
Вокруг автомагистралей износ автомобильных шин создает на поверхности изолятора гладкое, смолистое углеродное месторождение.
Влага, туман и роса намокают слой загрязнения, растворяют соль и создают проводящий слой, который, в свою очередь, уменьшает напряжение перегорания. Загрязнение может уменьшить перенапряжение стандартной изоляционной колонны примерно на 20-25%.
Возле океана ветер подает соленую воду на поверхности диэлектрика, образуя проводящий слой соленой воды, который уменьшает напряжение вспышки. Солнце сушит загрязнение в течение дня и образует белый солевой слой. Этот слой смывается даже легким дождем и вызывает значительные колебания уровня загрязнения.
Эквивалентная плотность осадка соли (ESDD) описывает уровень загрязнения в районе. Эквивалентная плотность залежей соли измеряется путем периодического промывания загрязнений от выбранных изоляторов с использованием дистиллированной воды. Измеряется удельное сопротивление воды и рассчитывается количество соли, которое дает такое же удельное сопротивление. Полученное значение соли соли делится на площадь поверхности изолятора. Этот номер является ESDD.
Степень загрязнения участка описывается средним значением ESDD, которое определяется несколькими измерениями.
В таблице 1 показаны критерии определения серьезности сайта.
Уровень загрязнения светлый или очень легкий в большинстве районов США и Канады. Только морские берега и сильно промышленно развитые регионы испытывают сильное загрязнение.
Таблица 1 - Существенность сайта (определения IEEE)
| Описание | ESDD (мг / см 2) |
| Очень легкий | 0-0.03 |
| Легкий | 0.03-0.06 |
| умеренный | 0.06-0.1 |
| тяжелый | <0, 1 |
Таблица 2 - Типичные источники загрязнения
| Тип загрязнения | Источник загрязнителя | Особенности депозита | Площадь |
| Сельские районы | Почвенная пыль | Высокий уровень прочности, эффективная стирка дождя | Большие площади |
| пустынный | песок | Низкое удельное сопротивление | Большие площади |
| Прибрежная зона | Морская соль | Очень низкое удельное сопротивление, легко омывается дождем | 10-20 км от моря |
| промышленные | Сталелитейный завод, коксовые заводы, химические заводы, генерирующие станции, карьеры | Высокая проводимость, чрезвычайно трудно удаляемая, нерастворимая | Локализуется на территории завода |
| смешанный | Промышленность, шоссе, пустыня | Очень клейкий, средний удельный вес | Локализуется на территории завода |
Как правило, уровень загрязнения очень высок во Флориде и на южном побережье Калифорнии. Тяжелое промышленное загрязнение происходит в промышленно развитых районах и вблизи крупных автомагистралей.
В таблице 2 приведен краткий обзор различных источников загрязнения. В лабораториях измерено напряжение утечки загрязненных изоляторов. Корреляция между лабораторными результатами и полевым опытом слаба. Результаты испытаний обеспечивают руководство, но изоляторы выбираются с использованием практического опыта.
6. Высота
Макрофотография показывает ущерб, вызванный теплом вспышки, он фактически разрушил керамику по краям изолятора:
Напряжение перенапряжения изолятора уменьшается по мере увеличения высоты. Выше 1500 футов следует учитывать увеличение числа изоляторов. Практическое правило: увеличение высоты зазора или изоляторов на 3% на 1000 футов при увеличении высоты.
Обслуживание изоляторов
В зонах, где есть загрязнение, помимо хороших выборов изолятора, целесообразно иметь план обслуживания.
Другими словами, мы должны мыть или чистить изолятор.
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Это более важно в районах с тяжелыми условиями загрязнения или низкой вероятности дождя, что необходимо для устранения слоя загрязняющих веществ, размещенного на изоляторе.
Это техническое обслуживание может выполняться при включенной системе, промывке в горячем состоянии или обесточивании. Более поздний метод используется, когда нельзя применять другой метод по техническим причинам или когда клейкие характеристики загрязняющего вещества требуют использования промывки с химическими растворами для восстановления уровня изоляции.
Много раз мытье проводится вручную. В общем, наиболее часто применяемыми методами являются: промывка водой до высокого, среднего или низкого давления, сжатие сухого воздуха или всплески абразивных материалов, а в последнее время использование ультразвука.
Любая из используемых технологий должна гарантировать, что изолятор не пострадает, и что мы не будем ухудшаться в нынешней ситуации.
Мытье с брызгами воды является наиболее эффективным и экономичным методом, если загрязняющее вещество представляет собой пыль, соль или землю, или если эти загрязняющие вещества не сильно прилипают к поверхности.
Если загрязняющий элемент обладает высокой адгезией (например, цемент или загрязнитель, происходящий от химических предприятий или побочных продуктов нефти), мы должны промыть изолятор абразивными элементами. Они могут быть гладкими элементами, как раздробленная оболочка початков кукурузы или скорлупы орехов, мелкая пыль извести или более абразивные элементы, как мелкий песок.
Всегда следует учитывать мнение производителя, чтобы не повредить поверхность изолятора.
Чтобы предотвратить перегорание во время стирки, необходимо учитывать следующие замечания:
- Мойка изолятора начнется с нижней фазы проводящей.
- Когда мы моемся, вода не должна падать непосредственно на грязный изолятор.
- Мы начнем стирать с нижней части изолятора до окончания в верхней части.
- Очень важно иметь в виду направление ветра.
Ресурсы:
- Джордж Г. Кардай и Р. Г. Фармер | Электроэнергетика - Л. Л. Грисби
- Загрязнение изоляторов в линиях электропередач - Рамос Эрнанц, Хосе А., Кампайо Мартин, Хосе Дж., Мотрико Гогеакуайя