A szigetelőkészletek az átviteli hálózatok legelterjedtebb alkatrészei közé tartoznak, és minőségük és teljesítményük létfontosságú szerepet játszik a megbízható áramellátás biztosításában. Ennek kulcsfontosságú eleme a viselkedésük, amikor ívnek vannak kitéve. A teljesítményív viselkedésére tekintettel rossz tervezés jelentősen csökkentheti a szigetelőkészlet élettartamát és növelheti az ellátás megszakításának valószínűségét.
A szigetelőanyag-opciók és környezetek széles választéka létezik, ahol a szigetelőkészleteket használják. Mint ilyenek, a szigetelőkészletek kialakítása jelentősen eltérhet, és akár egyedi alkalmazásokhoz is testre kell szabni őket. Még a legkisebb eltérések is befolyásolhatják egy húr teljesítményív viselkedését. A fizikai tesztelés a legmegbízhatóbb módja egy húr teljesítményív viselkedésének felmérésére, ezért a közművek egyre inkább megkövetelik, hogy a szigetelőkészleteken ívellenőrzést végezzenek, mielőtt elköteleznék magukat a hálózatukon való telepítés mellett.
Az elmúlt évek során a prágai KEMA Laboratories több mint 160 különböző típusú szigetelőkészletet végzett teljesítményíves ívvizsgálattal. Ezeket a teszteket az IEC 61467:2008 szabvány szerint végezték el. Amellett, hogy bemutatja a különböző típusú szigetelőkészletek leggyakoribb meghibásodási módjait, ez a Robert Jech által készített áttekintés rávilágít egy lehetséges problémára az IEC 61467:2008 jelenlegi meghatározásával kapcsolatban. Ez egy olyan probléma, amely hatással lehet a mai tesztekből származó értékhasznokra. Az ebből nyert betekintés a szigetelőkészlet-gyártók számára hasznos információkkal szolgál majd a húrok tervezésének legjobb módjaihoz, hogy növelje a tesztelés első -sikerének esélyét, és ezáltal csökkentse az újratervezésre fordított időt és pénzt. Ez vitát is ösztönözhet a szabvány specifikációi körül, hogy biztosítsa, hogy az egyformán megfeleljen a gyártók és a közművek igényeinek.
A KEMA-nál a szigetelőkészletek teljesítményíves vizsgálatát az IEC 61467:2008 szabvány szerint végzik. Ez a szabvány azokra a kerámiából, üvegből vagy kompozit anyagokból álló szigetelősorokra vagy készletekre vonatkozik, amelyeket fémoszlopokra vagy tornyokra szerelnek fel, és 1000 V feletti névleges feszültségű váltakozó áramú légvezetékekben használnak.
A szabvány módszereket, paramétereket, áramköröket stb. határoz meg a teljesítményív teszteléséhez mind a szigetelőkészleteken, mind a rövid húrokon. A szabványon belül különböző vizsgálati elrendezések megengedettek, és a választás a szigetelőkészlet végső alkalmazásától függ, az ügyfél igényei szerint. A tesztáramkört és a sorozatot olyan tényezők alapján kell kiválasztani, mint a geometria és a szigetelő típusa, a vonalon elfoglalt helyzete és a torony típusa.
Tesztelőírások
A készletnek a vonalon elfoglalt helye határozza meg, hogy kiegyensúlyozott vagy kiegyensúlyozatlan tápáramkörrel kell-e tesztelni, és a vonal paramétereitől függően a tesztelés során használandó rövid{0}}áramkört. Ha a szigetelőkészletet a vezeték első vagy utolsó 5%-ában kell elhelyezni, akkor aszimmetrikus tápáramkörrel kell tesztelni, míg a vonal 5%-a és 95%-a között elhelyezkedő készletekhez kiegyensúlyozott tápáramkörre van szükség a teszteléshez. Hasonlóképpen, a „középső” szakasz készletei (azaz a vonalhossz 24%-a és 76%-a között) csak a hálózat névleges rövid{11}áramköri áramának 20%-át igénylik. Az 5% és 24% közötti pontok – vagy 76% és 95% pontok közötti helyeken használatos készletekhez 50%, az első vagy utolsó 5%-ban lévő készletekhez pedig a hálózat teljes zárlati áramára van szükség.
Eközben a torony típusa szabályozza a kiegyensúlyozott vagy kiegyensúlyozatlan visszatérő áramkör kiválasztását a tesztelés során. A torony középső fázisablakban történő használatához kiegyensúlyozott visszatérő áramkörrel kell tesztelni (X tesztsorozatként hivatkozunk). A torony külső helyzeteinél, vagy ahol nincs középső fázisablak, kiegyensúlyozatlan visszatérő áramkört használnak (ez az Y tesztsorozat). Továbbá az elvégzendő tesztek száma attól függ, hogy az ügyfél ugyanazt a típusú készletet kívánja-e használni az egész vonalon (ebben az esetben a teljes X vagy Y tesztsorozat kerül végrehajtásra), vagy csak a vonal egy részén. A . 1 ábra a V-húrkészlet atipikus tesztelési elrendezését mutatja kompozit szigetelővel. Ez a tesztelrendezés kiegyensúlyozott táp- és visszatérő áramkörökből áll. A képen látható elrendezés szimulálja a szigetelő beállított helyzetét a torony középső fázisablakában a vonal 5%-a és 95%-a között.
A szigetelőkészlet típusától függően az IEC 61467:2008 szabvány azt is megkövetelheti, hogy az erősáramú ívteszt mellett ellenőrzési teszteket is végezzenek, amelyek közül a fő téma a mechanikai hibaterhelési teszt (MFLT). Ezt a szigetelőegységen hajtják végre, hogy biztosítsák, hogy az erősáramú ív alkalmazása után ellenálljanak a mechanikai erőknek. Előfordulhat, hogy a szigetelőkészleteknél száraz tápfeszültség-frekvenciás (DPFF) tesztnek kell alávetni, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a szigetelő nem szenved átlyukasztást az átvillanó feszültség alatti feszültségeknél. További elektromos tesztek végezhetők a szigetelőkészleten belüli szerelvényeken és vezetékeken, hogy ellenőrizzék az ellenálló képességet.
A tesztek statisztikai áttekintése
Az alábbiakban 162 szigetelőkészleten, öt-éves időszak alatt végzett tesztek eredményeinek elemzése látható:
Szigetelőkészletek és alkatrészek típusai
A szigetelőkészletek számos különböző kivitelben és szigetelőanyagban kaphatók, a tervezett alkalmazástól függően. Az ötéves időszak alatt tesztelt szigetelőkészletek a következőkből állnak:
• 92 felfüggesztés készlet
• 49 feszítőkészlet
• 17 "V" húr
• 4 kereszt-karos szigetelő
A felhasznált szigetelőanyag és a szigetelő kialakítása tekintetében a tesztelt szigetelőkészletek a következőket tartalmazták:
• 81 kompozit
• 34 üveg, kupak és tű
• 12 üveg, kupak és tű (rövid zsinór)
• 27 porcelán, hosszú rúd
• 8 porcelán, kupak és tű
Kritikus összetevők
A fenti ábrák a ma elérhető szigetelőkészletek minőségét és a telepítés előtti tesztelés folyamatos szükségességét mutatják. Azonban talán még megvilágítóbb a szigetelőkészletek fő meghibásodási módjaiba való betekintés. Ez a betekintés rávilágít olyan területekre, amelyekre a gyártóknak különös figyelmet kell fordítaniuk az új szigetelőkészletek tervezésekor.
Hosszú{0}}rúd szigetelőkészletek
A hosszú -botkészleteknél három lehetséges problémát azonosítottak. A szigetelő egység fém részei hajlamosak megolvadni, ha nem megfelelően vannak kialakítva. Ezen túlmenően, a nem megfelelő kialakítás ahhoz vezethet, hogy a fémrészek közelében lévő fészerek eltörhetnek. Végül az ív hatására a fém elpárolog a készlet védőszerelvényéből, ami „tócsát” okozhat.
Kompozit szigetelőkészletek
A kompozit szigetelőkben használt szilikongumi nagy ellenállást mutat az elektromos ívvizsgálatokkal szemben. Azonban ezeknél a készleteknél a kritikus pont az, ahol az üvegszálas mag csatlakozik a fém végszerelvényekhez.
Kupak és tű szigetelőkészletek (üveg vagy porcelán)
A sapka és tüske szigetelők nagy mechanikai ellenállást mutatnak az ívvizsgálatok után. Ezeknél a készleteknél a fő aggodalomra okot adó területek a fészek eltörésének lehetősége, üvegkészletek esetében pedig a kupak és csap egységek hűtése
Védőszerelvények: teher{0}}csapágyszerelvény-védelem és ívirányított szerelvények
Az elektromos ívtesztek sokkal nagyobb mechanikai és termikus igénybevételnek teszik ki ezeket a szerelvényeket, mint a rövidzárlati tesztek{0}}. Ezt figyelembe kell venni mindenféle szigetelőkészlet védőszerelvényeinek kialakításakor.
Fennáll annak a veszélye is, hogy ezekből a szerelvényekből származó anyagok ráolvadnak a szigetelőegységekre. Arra is ügyelni kell, hogy a védőszerelvények ne mozduljanak el ívképződés közben, ami ahhoz vezethet, hogy az ívgyökér ráül a teherhordó szerelvényekre.
Védő szerelvények: Corona gyűrűk, osztályozó gyűrűk
Ezeket a szerelvényeket nem elsősorban íváramokhoz tervezték, hanem befolyásolják a nyílgyökér helyzetét és mozgását. Más védőszerelvényekhez hasonlóan itt is a kockázati tényezők közé tartozik az anyag ráolvadása a szigetelőegységekre és a szerelvények elmozdulása, aminek következtében az ívgyökér elmozdul a tervezett helyzetéből. Ezenkívül ezeknek a szerelvényeknek a kontúrjainak megváltoztatása túlzott koronakisüléshez és rádiózajhoz vezethet.
Teljesítményív viselkedése a tesztek során
A fent ismertetett tesztek elvégzése lehetőséget ad a powerarc-ek tesztelés közbeni viselkedésének alapos tanulmányozására. Két alapvető viselkedést figyeltek meg. Az első esetben a teljesítményív az útvonalat meghatározó védőszerelvények között fut (pl. ívkürtök, ívgyűrűk stb.). Ez a teljesítményív tervezett viselkedése, és azt jelenti, hogy az ívből származó feszültségek nagy része a védőszerelvényekre és szigetelőkészletekre hat, magára a szigetelőanyagra csak korlátozott hatással. Lényeges, hogy ez a fajta viselkedés csekély hatással van a tornyra és a vezetőkre.
Másodlagos viselkedés azonban előfordulhat, ha az ív végighalad a vezetéken vagy a toronyon. Ebben az esetben a szigetelőkészletre gyakorolt hatás sokkal kisebb, mivel sokkal kisebb feszültségek érik a védőszerelvényeket és a szigetelőegységeket. Azonban sokkal nagyobb negatív hatás van az áramot hordozó tornyra vagy vezetőre.
Jelenleg az IEC61467:2008 nem határozza meg az ív viselkedését a tesztelés során. Jellemzően nincs meghatározva a hálózatépítési vagy -fejlesztési projektek pályázati dokumentációjában sem. Ez valódi problémát jelenthet a közművek és a szigetelőkészletek gyártói számára. Ha a szigetelőkészlet kialakítása arra vezet, hogy az ív a fent leírt két mód közül a másodikban viselkedik, akkor valószínű, hogy a szigetelőkészlet átmegy a teljesítményív teszten, mivel az ív nincs közel a szigetelőhöz, ezért nem károsíthatja azt. Ha azonban egy ilyen készletet a terepen használnak, a tapasztalt ívek végighaladnak a torony vagy vezeték mentén, és károkat okoznak. Ezen túlmenően ezeknek az alkatrészeknek a károsodása költségesebb lenne a javításhoz, és hosszabb kimaradásokhoz vezetne.
Összegzés
A teljesítményív tesztek eredményeinek statisztikai vizsgálata lehetővé tette a különböző típusú szigetelőkészletek kritikus pontjainak azonosítását. Ez értékes betekintést nyújt a gyártók számára az új szigetelőkészletek tervezése során.
Ezen túlmenően, az ezekből a tesztekből szerzett tapasztalatok rávilágítottak egy lehetséges problémára a ma meghatározott IEC 61467:2008 szabványban. Mivel a szabvány nem határozza meg az ív viselkedését a tesztelés során, lehetővé teheti a potenciálisan veszélyes szigetelőkészletek tesztelését. Ez hamis biztonságérzetet kelthet a közművekben az általuk vásárolt szigetelőkészletekben. Ezzel a kérdéssel foglalkozni kell annak biztosítására, hogy a szabvány megfeleljen a közművek, a szigetelőanyag-szolgáltatók és a szigetelőszerelvény-gyártók igényeinek. Ehhez meg kell határozni a tesztelés közbeni arcviseletet vagy az IEC61467:2008 frissítéssel, vagy rutinszerűen a közszolgáltatók pályázati dokumentációjában. Ez utóbbihoz minden segédprogramnak jobban tisztában kell lennie ezzel a problémával.
https://www.inmr.com/power-arc-tesztelés-szigetelő-készletek/