Technická

Porovnanie polymérnych materiálov pre vonkajšie aplikácie HV izolátorov

Jul 28, 2023 Zanechajte správu

Polymérne izolátory sa aplikovali na nadzemné vedenia a v rozvodniach už v roku 1960. V priebehu rokov sa vyskúšalo niekoľko rôznych polymérov, často s rôznymi výsledkami. Napríklad polytetrafluóretylén (tiež známy ako teflón) sa na začiatku zdal sľubný a začal sa používať v izolátoroch vyrobených v Taliansku približne od roku 1965. Od tohto materiálu sa však čoskoro upustilo, pretože nebol vhodný. Iné polyméry, ktoré si nárokovali lepšie znečistenie v porovnaní s porcelánom a sklom, zahŕňajú etylénpropylénový kaučuk (EPR), etylénpropyléndiénový monomér (EPDM), silikónový kaučuk (SR) a rôzne „zliatiny“ týchto polymérov. V tomto upravenom príspevku k INMR z roku 2015 expert T&D Alberto Pigini diskutoval o niektorých faktoroch, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere najvhodnejšieho polymérneho materiálu puzdra pre aplikáciu vonkajšieho izolátora.

 

Zatiaľ čo každá skupina polymérnych materiálov bola zvyčajne označovaná na základe svojho hlavného objemového polyméru, je dôležité poznamenať, že každý izolačný materiál je formulovaný podľa vlastného jedinečného „receptu“. Špecifické prísady, ako sú plnivá, farbivá a iné prísady, sa pridávajú do hlavného objemového polyméru, aby sa optimalizoval z hľadiska nákladov, výroby a výkonu. V skutočnosti je jedným problémom, ktorý zostáva len čiastočne vyriešený, stanovenie najlepších prostriedkov na získanie spoľahlivého „odtlačku prsta“ každého polymérneho materiálu. Považuje sa to za najlepší spôsob, ako uistiť zákazníkov, že izolátory, ktoré im boli dodané, sú presne tie isté ako tie, pre ktoré boli poskytnuté certifikáty typovej skúšky a skúsenosti v teréne.

 

Zistilo sa, že EPR, EPDM a SR (v ich rôznych patentovaných zloženiach) sú najvhodnejšie polyméry s rôznymi hodnotami z hľadiska odolnosti voči elektrickému, chemickému, environmentálnemu a mechanickému namáhaniu. SR je napríklad materiál na prenos hydrofóbnosti (HTM). To znamená, že vykazuje nielen vnútornú hydrofóbnosť, ale aj jedinečnú schopnosť obnoviť hydrofóbnosť na povrchu s krátkou „dobou zotavenia“, ak by sa hydrofóbnosť dočasne stratila v dôsledku prevádzkových podmienok, ako je silné namočenie. Predovšetkým vďaka tejto výhode SR prevážila nad ostatnými polymérmi a skutočne sa nimi stalade facto„štandard“ pre väčšinu vysokonapäťových aplikácií v striedavom aj jednosmernom prúde – najmä vždy, keď sa požaduje zvýšený výkon pri znečistení. Skúsenosti v teréne s touto rodinou polymérov boli vo všeobecnosti pozitívne pre aplikácie liniek aj rozvodní, čím sa posilnili silné preferencie trhu.

 

Zároveň je dôležité poukázať na to, že zo skúseností vyplýva, že izolácia SR nemusí vždy spĺňať očakávania používateľov v mimoriadne náročných prevádzkových prostrediach (napr. v prostredí s vysokými rozpustnými aj -nerozpustnými usadeninami na izolantoch a s častým zmáčaním hmly). Za takýchto náročných podmienok nemusí byť obnova hydrofóbnosti dostatočne rýchla, čo efektívne ruší prínos. Toto správanie bolo v posledných rokoch potvrdené náročnými (možno až príliš vážnymi) laboratórnymi testami starnutia, pri ktorých boli rôzne konštrukcie a materiály izolátorov vystavené tisíckam hodín rôznym stresovým podmienkam vrátane slanej hmly, dažďa, čistej hmly, obdobia schnutia a UV žiarenia (pozri obrázok . 1). Obr. 2 zobrazuje príklady degradácie, ku ktorej dochádza pri DC. Na získanie indikácie stavu izolátora po starnutí sa odolnosť voči znečisteniu stanovila pomocou metódy „rýchleho vzplanutia“ pri slanosti 80 kg/m3. Obr. 3 zobrazuje porovnanie izolátorov z hľadiska jednotnej špecifickej povrchovej vzdialenosti (USCD) požadovanej podľa DC. V takto simulovaných extrémnych podmienkach sa zistilo, že výkon EPDM a EPRizolátorov bol v skutočnosti lepší ako SR. Bolo to pravdepodobne spôsobené skutočnosťou, že odolnosť voči stopovaniu a erózii akýmkoľvek polymérnym materiálom je v týchto typoch extrémnych prostredí dôležitejšia ako prenos hydrofóbnosti.

Nakoniec existujú situácie, keď prijatie kompozitných izolátorov nebolo diktované vynikajúcim výkonom pri znečistení, ale skôr inými faktormi, ako je napríklad zvýšená bezpečnosť. V skutočnosti sa to čoraz viac stáva prípadom krytov pre aplikácie striedavých rozvodní v relatívne čistých prostrediach, kde elektrickému dizajnu dominuje skôr výkon spínacieho impulzu ako znečistenie. Aj keď je možné, že silikónové izolátory ponúkajú najlepšie riešenie aj v tomto prípade, technické a ekonomické porovnanie „štandardného SR prístupu“ s alternatívnymi polymérnymi možnosťami, ktoré nie sú uvedené vyššie, by nemalo byť automaticky zavrhnuté. Príliš veľa štandardizácie obmedzuje inovácie.

Zaslať požiadavku