Izolačné súpravy patria medzi najbežnejšie komponenty prenosových sietí a ich kvalita a výkon zohrávajú zásadnú úlohu pri zabezpečovaní spoľahlivej dodávky elektriny. Kľúčovou súčasťou je ich správanie, keď sú vystavené elektrickému oblúku. Zlý dizajn vzhľadom na správanie sa elektrického oblúka môže výrazne znížiť životnosť súpravy izolátorov a zvýšiť pravdepodobnosť prerušenia dodávky.
Existuje široká škála možností izolačných materiálov a prostredí, v ktorých sa sady izolátorov používajú. Konštrukcia súpravy izolátorov sa preto značne líši a môže byť dokonca potrebné prispôsobiť ich špecifickým aplikáciám. Dokonca aj tie najmenšie rozdiely v dizajne môžu ovplyvniť správanie elektrického oblúka struny. Fyzikálne testovanie je najspoľahlivejší spôsob, ako posúdiť správanie elektrického oblúka reťazca, a preto energetické spoločnosti stále viac vyžadujú, aby sady izolátorov podstúpili testovanie elektrického oblúka predtým, ako sa zaviažu ich nainštalovať do svojich sietí.
Laboratóriá KEMA, Praha vykonali za posledných niekoľko rokov viac ako 160 súprav izolátorov rôznych typov na testovanie elektrického oblúka. Tieto testy boli vykonané podľa IEC 61467:2008. Okrem odhalenia najbežnejších poruchových režimov pre rôzne typy súprav izolátorov tento prehľad, ktorý prispel Robert Jech, poukazuje na potenciálny problém s tým, ako je v súčasnosti definovaná IEC 61467:2008. Toto je problém, ktorý by mohol ovplyvniť úžitkové hodnoty odvodené z dnešných testov. Získané poznatky poskytnú výrobcom súprav izolátorov užitočné informácie o tom, ako najlepšie navrhnúť struny, aby sa zvýšili šance na prvý-úspech pri testovaní, a tým sa znížil čas a peniaze vynaložené na prepracovanie. Môže to tiež podnietiť diskusiu o špecifikácii normy, aby sa zabezpečilo, že bude spĺňať potreby výrobcov a verejných služieb rovnako.
Testovanie výkonových oblúkových súprav izolátorov v KEMA sa vykonáva podľa normy IEC 61467:2008. Táto norma sa vzťahuje na izolátorové reťazce alebo súpravy zložené z keramiky, skla alebo kompozitných materiálov, ktoré budú namontované na kovových stĺpoch alebo vežiach a budú sa používať v nadzemných vedeniach striedavého prúdu s menovitým napätím nad 1000 V.
Norma definuje metódy, parametre, obvody atď. pre skúšky výkonového oblúka na oboch súpravách izolátorov a krátkych reťazcoch. V rámci normy sú povolené rôzne usporiadania skúšok a výber závisí od konečnej aplikácie súprav izolátorov podľa požiadaviek zákazníka. Testovací okruh a séria by sa mali vyberať na základe faktorov, ako je geometria a typ izolátora, jeho poloha na linke a typ veže.
Testovacie opatrenia
Zamýšľaná poloha súpravy na linke určuje, či sa má testovať s vyváženým alebo nesymetrickým napájacím obvodom a v závislosti od parametrov linky so skratovým{0}}prúdom, ktorý sa má použiť počas testovania. Ak bude súprava izolátorov umiestnená v prvých alebo posledných 5 % vedenia, mala by sa testovať s nevyváženým napájacím obvodom, zatiaľ čo súpravy umiestnené medzi bodmi 5 % a 95 % vedenia vyžadujú na testovanie symetrický napájací obvod. Podobne súpravy pre „strednú“ časť (tj od 24 % do 76 % dĺžky vedenia) vyžadujú iba 20 % menovitého-skratového prúdu siete. Súpravy na použitie v miestach medzi 5 % až 24 % bodov – alebo 76 % až 95 % – vyžadujú 50 % a súpravy v prvých alebo posledných 5 % vyžadujú úplný skratový-prúd siete.
Medzitým typ veže riadi výber vyváženého alebo nevyváženého spätného okruhu počas testovania. Súpravy na použitie v okne strednej fázy veže vyžadujú testovanie s vyváženým spätným okruhom (označované ako testovacia séria X). Pre vonkajšie polohy na veži alebo tam, kde nie je okno strednej fázy, sa používa nevyvážený spätný obvod (označovaný ako testovacia séria Y). Okrem toho počet testov, ktoré sa majú vykonať, závisí od toho, či zákazník zamýšľa použiť rovnaký typ súpravy na celej linke (v takom prípade sa vykoná kompletná testovacia séria X alebo Y) alebo len na časti linky. Obr. 1 zobrazuje atypické skúšobné usporiadanie pre súpravu V- strún s kompozitným izolátorom. Toto skúšobné usporiadanie obsahuje vyvážené napájacie a spätné obvody. Usporiadanie na obrázku simuluje nastavenú polohu izolátora medzi 5% a 95% bodmi čiary v strednom fázovom okne veže.
V závislosti od typu súpravy izolátorov môže norma IEC 61467:2008 vyžadovať, aby sa okrem testu elektrického oblúka podrobili aj overovacím testom, z ktorých hlavným je test mechanického zlyhania (MFLT). Toto sa vykonáva na izolátorových jednotkách, aby sa zabezpečilo, že dokážu odolať mechanickým silám po aplikovaní elektrického oblúka. Môže sa tiež vyžadovať, aby súpravy izolátorov podstúpili test preskoku suchej elektrickej energie (DPFF), aby sa zabezpečilo, že izolátor neutrpí prepichnutie pri napätí pod napätím preskoku. Dodatočné elektrické testy sa môžu vykonať na armatúrach a vodičoch v rámci súpravy izolátorov na overenie odolnosti.
Štatistický prehľad testov
Analýza výsledkov skúšok vykonaných na 162 súpravách izolátorov za päť{1}ročné obdobie je uvedená nižšie:
Typy súprav a komponentov izolátorov
Súpravy izolátorov sa dodávajú v množstve rôznych typov dizajnu a izolačných materiálov v závislosti od zamýšľaného použitia. Súpravy izolátorov testované počas päť{1}}ročného obdobia, ktoré zahŕňalo:
• 92 závesných súprav
• 49 napínacích sád
• 17 "V" strún
• 4 krížové-izolátory ramien
Pokiaľ ide o použitý izolačný materiál a konštrukciu izolátora, testované súpravy izolátorov zahŕňali:
• 81 kompozit
• 34 pohárov, uzáver a špendlík
• 12 pohárov, uzáver a špendlík (krátka šnúrka)
• 27 porcelánová, dlhá tyč
• 8 porcelánových, čiapočka a špendlík
Kritické komponenty
Vyššie uvedené údaje naznačujú kvalitu súprav izolátorov, ktoré sú dnes k dispozícii, a trvalú potrebu testovania pred inštaláciou. Oveľa poučnejší je však pohľad na hlavné spôsoby zlyhania izolátorov. Tento prehľad zdôrazňuje oblasti, ktorým by výrobcovia mali venovať osobitnú pozornosť pri navrhovaní nových súprav izolátorov.
Súpravy izolátorov s dlhými{0}tyčmi
Pri súpravách dlhých-tyčiek boli identifikované tri konkrétne potenciálne problémy. Kovové časti izolačnej jednotky môžu byť náchylné na roztavenie, ak nie sú dobre navrhnuté. Okrem toho môže zlý dizajn viesť k rozbitiu prístreškov v blízkosti týchto kovových častí. Nakoniec môže oblúk spôsobiť vyparenie kovu z ochranného kovania súpravy, čo spôsobí „kalenie“.
Súpravy kompozitných izolátorov
Silikónová guma používaná v kompozitných izolátoroch vykazuje vysokú odolnosť voči testovaniu elektrickým oblúkom. Avšak kritickým bodom pre tieto súpravy je miesto, kde sa sklolaminátové jadro spája s kovovými koncovkami.
Súpravy krytov a kolíkov (sklo alebo porcelán)
Krytové a kolíkové izolátory vykazujú vysokú mechanickú odolnosť po testoch elektrického oblúka. Hlavnými oblasťami záujmu týchto súprav je možnosť rozbitia šošoviek a v prípade sklenených súprav chladenie jednotiek uzáveru a kolíka
Ochranné armatúry:Load{0}}ochrana uloženia a armatúry smeru oblúka
Testy elektrického oblúka kladú na tieto armatúry oveľa väčšie mechanické a tepelné namáhanie ako testy na skrat-. Toto je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní ochranných armatúr všetkých druhov izolátorov.
Existuje tiež riziko roztavenia materiálu z týchto tvaroviek na izolačné jednotky. Tiež by sa malo dbať na to, aby sa ochranné armatúry počas iskrenia nepohybovali, čo môže viesť k tomu, že koreň oblúka sadne na nosné-kovania.
Ochranné armatúry: korónové krúžky, triediace krúžky
Tieto tvarovky nie sú primárne určené pre oblúkové prúdy, ale ovplyvňujú polohu oblúka a spôsob jeho pohybu. Ako pri iných ochranných armatúrach, rizikové faktory tu zahŕňajú natavenie materiálu na izolačné jednotky a pohyb armatúr, ktorý spôsobí, že sa koreň oblúka vzdiali od určenej polohy. Okrem toho zmeny obrysov týchto armatúr môžu viesť k nadmernému korona výboju a rádiovému šumu.
Správanie silového oblúka počas testov
Vykonanie vyššie uvedených testov poskytuje príležitosť dôkladne preštudovať správanie powerarcs počas testovania. Boli pozorované dve odlišné základné správanie. V prvom prípade elektrický oblúk prebieha medzi ochrannými armatúrami určenými na vymedzenie jeho dráhy (tj zhášacie trúbky, oblúkové krúžky atď.). Toto je zamýšľané správanie elektrického oblúka a znamená, že väčšina napätia z oblúka sa vyvíja na ochranné príslušenstvo a súpravy izolátorov s iba obmedzeným vplyvom na samotný materiál izolátora. Rozhodujúce je, že tento druh správania má malý vplyv na vežu a vodiče.
K druhému správaniu však môže dôjsť tam, kde oblúk prechádza pozdĺž vodiča vedenia alebo stožiara. V tomto prípade je vplyv na súpravu izolátorov oveľa menší s oveľa nižším namáhaním ochranných armatúr a jednotiek izolátorov. Existuje však oveľa väčší negatívny vplyv na vežu alebo vodič, ktorý nesie oblúk.
V súčasnosti IEC61467:2008 nešpecifikuje správanie sa oblúka počas testovania. Zvyčajne to nie je špecifikované v súťažných podkladoch pre projekty inštalácie alebo modernizácie siete. To by mohlo predstavovať skutočný problém pre verejné služby a výrobcov izolačných súprav. Ak konštrukcia súpravy izolátorov vedie k tomu, že oblúk sa správa druhým z dvoch vyššie opísaných spôsobov, je pravdepodobné, že súprava izolátorov prejde testom elektrického oblúka, pretože oblúk nie je blízko k izolátoru, a preto ho nemôže poškodiť. Ak sa však takáto súprava použije v teréne, akékoľvek vzniknuté oblúky by sa šírili pozdĺž veže alebo traťového vodiča a spôsobili by poškodenie. Navyše, poškodenie týchto komponentov by bolo nákladnejšie na opravu a viedlo by k dlhším výpadkom.
Zhrnutie
Štatistická štúdia výsledkov testov elektrického oblúka umožnila identifikovať kritické body rôznych typov zostáv izolátorov. To ponúka cenný prehľad pre výrobcov pri navrhovaní nových súprav izolátorov.
Okrem toho, skúsenosti získané z týchto testov poukázali na potenciálny problém s normou IEC 61467:2008, ako je dnes špecifikovaná. Keďže norma nešpecifikuje správanie oblúka počas testovania, mohlo by to umožniť, aby potenciálne nebezpečné súpravy izolátorov prešli testovaním. To by mohlo poskytnúť energetickým spoločnostiam falošný pocit bezpečia v súpravách izolátorov, ktoré kupujú. Tento problém by sa mal riešiť, aby sa zabezpečilo, že norma spĺňa potreby verejných služieb, poskytovateľov izolačných materiálov a výrobcov izolačných armatúr. Na tento účel by sa správanie oblúka počas testovania malo špecifikovať buď prostredníctvom aktualizácie IEC61467:2008, alebo rutinne v súťažných podkladoch od energetických spoločností. Posledný kurz by si vyžadoval, aby si všetky utility lepšie uvedomili tento problém.
https://www.inmr.com/power-arc-testovanie-súprav izolátorov-/