Τα σετ μονωτών είναι μεταξύ των πιο κοινών εξαρτημάτων στα δίκτυα μεταφοράς και η ποιότητα και η απόδοσή τους διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διασφάλιση αξιόπιστης παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα βασικό στοιχείο αυτού είναι η συμπεριφορά τους όταν εκτίθενται σε ένα τόξο ισχύος. Η κακή σχεδίαση σε σχέση με τη συμπεριφορά του τόξου ισχύος μπορεί να μειώσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του σετ μονωτή και να αυξήσει την πιθανότητα διακοπής της παροχής.
Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία επιλογών μονωτικών υλικών και περιβαλλόντων στα οποία χρησιμοποιούνται σετ μονωτικών. Ως εκ τούτου, τα σχέδια σετ μονωτών ποικίλλουν σημαντικά και μπορεί ακόμη και να χρειαστεί να προσαρμοστούν για συγκεκριμένες εφαρμογές. Ακόμη και οι μικρότερες διαφορές στο σχεδιασμό μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά του τόξου ισχύος μιας συμβολοσειράς. Οι φυσικές δοκιμές είναι ο πιο αξιόπιστος τρόπος αξιολόγησης της συμπεριφοράς του τόξου ισχύος μιας συμβολοσειράς και επομένως οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας απαιτούν όλο και περισσότερο από τα σετ μονωτικών να υποβάλλονται σε δοκιμή τόξου ισχύος πριν δεσμευτούν να τα εγκαταστήσουν στα δίκτυά τους.
Τα τελευταία χρόνια, η KEMA Laboratories της Πράγας πραγματοποίησε πάνω από 160 σετ μονωτικών δοκιμών τόξου ισχύος διαφόρων τύπων. Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με το IEC 61467:2008. Εκτός από την αποκάλυψη των πιο συνηθισμένων τρόπων αστοχίας για διαφορετικούς τύπους σετ μονωτών, αυτή η επισκόπηση που συνεισέφερε ο Robert Jechhigh τονίζει ένα πιθανό ζήτημα με τον τρόπο με τον οποίο ορίζεται επί του παρόντος το IEC 61467:2008. Αυτό είναι ένα ζήτημα που θα μπορούσε να επηρεάσει την αξία των βοηθητικών προγραμμάτων που προκύπτουν από τις σημερινές δοκιμές. Οι πληροφορίες που θα προκύψουν από αυτό θα παράσχουν στους κατασκευαστές των σετ μονωτών χρήσιμη πληροφόρηση σχετικά με τον καλύτερο τρόπο σχεδίασης χορδών για να αυξήσουν τις πιθανότητες για πρώτη-χρονική επιτυχία στις δοκιμές και συνεπώς να μειώσουν τον χρόνο και τα χρήματα που δαπανώνται για επανασχεδιασμούς. Μπορεί επίσης να τονώσει τη συζήτηση γύρω από τις προδιαγραφές του προτύπου για να διασφαλιστεί ότι ανταποκρίνεται εξίσου στις ανάγκες των κατασκευαστών και των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας.
Η δοκιμή τόξου ισχύος των σετ μονωτών στο KEMA εκτελείται σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61467:2008. Αυτό το πρότυπο ισχύει για χορδές ή σετ μονωτών που αποτελούνται από κεραμικά, γυαλί ή σύνθετα υλικά που θα τοποθετηθούν σε μεταλλικούς πόλους ή πύργους και θα χρησιμοποιηθούν σε εναέριες γραμμές AC με ονομαστική τάση V00
Το πρότυπο ορίζει μεθόδους, παραμέτρους, κυκλώματα κ.λπ. για δοκιμές τόξου ισχύος τόσο σε σετ μονωτών όσο και σε βραχείες χορδές. Επιτρέπονται διαφορετικές ρυθμίσεις δοκιμών εντός του προτύπου και η επιλογή εξαρτάται από την τελική εφαρμογή των σετ μονωτών, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη. Το κύκλωμα και η σειρά δοκιμής θα πρέπει να επιλέγονται με βάση παράγοντες όπως η γεωμετρία και ο τύπος του μονωτή, η θέση του στη γραμμή και ο τύπος του πύργου.
Δοκιμαστικές ρυθμίσεις
Η προβλεπόμενη θέση ενός σετ σε μια γραμμή καθορίζει εάν θα πρέπει να δοκιμαστεί με ισορροπημένο ή μη ισορροπημένο κύκλωμα τροφοδοσίας και, ανάλογα με τις παραμέτρους της γραμμής, βραχυκύκλωμα-που θα χρησιμοποιηθεί κατά τη δοκιμή. Εάν το σετ μόνωσης θα τοποθετηθεί στο πρώτο ή στο τελευταίο 5% μιας γραμμής, θα πρέπει να δοκιμαστεί με ένα μη ισορροπημένο κύκλωμα τροφοδοσίας, ενώ τα σετ που βρίσκονται μεταξύ των σημείων 5% και 95% της γραμμής απαιτούν ένα ισορροπημένο κύκλωμα τροφοδοσίας για δοκιμή. Ομοίως, τα σύνολα για το "μεσαίο" τμήμα (δηλαδή από 24% έως 76% του μήκους γραμμής) απαιτούν μόνο το 20% του ονομαστικού ρεύματος βραχυκύκλωσης{11}}του δικτύου. Τα σετ για χρήση σε τοποθεσίες μεταξύ των σημείων 5% και 24% –ή 76% και 95% σημείων–απαιτούν 50% και τα σετ στην πρώτη ή τελευταία 5% απαιτούν το πλήρες ρεύμα βραχυκυκλώματος-του δικτύου.
Εν τω μεταξύ, ο τύπος του πύργου κυβερνά την επιλογή ενός ισορροπημένου ή μη ισορροπημένου κυκλώματος επιστροφής κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Για να χρησιμοποιηθούν στο παράθυρο κεντρικής φάσης ενός πύργου απαιτείται δοκιμή με κύκλωμα ισορροπημένης επιστροφής (αναφέρεται ως δοκιμαστική σειρά X). Για εξωτερικές θέσεις στον πύργο ή όπου δεν υπάρχει παράθυρο κεντρικής φάσης, χρησιμοποιείται ένα μη ισορροπημένο κύκλωμα επιστροφής (αναφέρεται ως δοκιμαστική σειρά Y). Επιπλέον, ο αριθμός των δοκιμών που πρέπει να εκτελεστούν εξαρτάται από το αν ο πελάτης σκοπεύει να χρησιμοποιήσει τον ίδιο τύπο σετ σε όλη τη γραμμή (στην περίπτωση αυτή εκτελείται η πλήρης σειρά δοκιμών X ή Y) ή ακριβώς κατά μήκος μέρους της γραμμής. Το Σχήμα. 1 δείχνει την άτυπη διάταξη δοκιμής για ένα σετ χορδών V- με σύνθετο μονωτικό Αυτή η διάταξη δοκιμής περιλαμβάνει ισορροπημένα κυκλώματα τροφοδοσίας και επιστροφής. Η διάταξη που απεικονίζεται προσομοιώνει μια θέση ρύθμισης μονωτή μεταξύ των σημείων 5% και 95% της γραμμής στο κεντρικό παράθυρο φάσης του πύργου.
Ανάλογα με τον τύπο του σετ μονωτή, το πρότυπο IEC 61467:2008 μπορεί επίσης να απαιτεί να υποβάλλονται σε δοκιμές επαλήθευσης εκτός από τη δοκιμή τόξου ισχύος, με κυριότερο το θέμα της δοκιμής μηχανικής αστοχίας φορτίου (MFLT). Αυτό εκτελείται στη μονάδα μόνωσης για να διασφαλιστεί ότι μπορούν να αντέξουν τις μηχανικές δυνάμεις μετά την εφαρμογή τόξου ισχύος. Τα μονωτικά σετ μπορεί επίσης να απαιτηθούν να υποβληθούν σε δοκιμή αναλαμπής συχνότητας ξηρής ισχύος (DPFF) για να διασφαλιστεί ότι ο μονωτήρας δεν θα υποστεί τρυπήματα σε τάσεις κάτω από την τάση ανάφλεξης. Μπορούν να πραγματοποιηθούν πρόσθετες ηλεκτρικές δοκιμές στα εξαρτήματα και τους αγωγούς εντός του σετ μονωτή για να επαληθευτεί η αντοχή.
Στατιστική Επισκόπηση Τεστ
Η ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν σε 162 σετ μονωτών σε περίοδο πέντε-χρόνων φαίνεται παρακάτω:
Τύποι σετ μονωτικών και εξαρτημάτων
Τα μονωτικά σετ διατίθενται σε έναν αριθμό διαφορετικών τύπων σχεδίασης και μονωτικών υλικών, ανάλογα με την προβλεπόμενη εφαρμογή. Τα σετ μονωτικών που δοκιμάστηκαν κατά τη διάρκεια της πενταετούς περιόδου αποτελούνταν από:
• 92 σετ ανάρτησης
• 49 σετ τάσης
• 17 χορδές "V".
• 4 μονωτές σταυρού-βραχίονα
Όσον αφορά το χρησιμοποιούμενο μονωτικό υλικό και τον σχεδιασμό του μονωτή, τα σετ μονωτικών που δοκιμάστηκαν περιλάμβαναν:
• 81 σύνθετο
• 34 ποτήρι, καπάκι & καρφίτσα
• 12 ποτήρια, καπάκι και καρφίτσα (κοντό κορδόνι)
• 27 πορσελάνη, μακριά βέργα
• 8 πορσελάνινα, καπάκι & καρφίτσα
Κρίσιμα εξαρτήματα
Τα παραπάνω στοιχεία δίνουν ένδειξη της ποιότητας των σετ μονωτικών που είναι διαθέσιμα σήμερα και της διαρκούς ανάγκης για δοκιμή πριν από την εγκατάσταση. Ωστόσο, ίσως πιο διαφωτιστική είναι η εικόνα των βασικών τρόπων αστοχίας για τα μονωτικά συγκροτήματα. Αυτή η εικόνα υπογραμμίζει τομείς στους οποίους οι κατασκευαστές πρέπει να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή κατά το σχεδιασμό νέων σετ μονωτικών.
Σετ μονωτικών μακριών-ράβδων
Για μεγάλα-σετ ράβδων, εντοπίστηκαν τρία συγκεκριμένα πιθανά προβλήματα. Τα μεταλλικά μέρη της μονάδας μόνωσης μπορεί να λιώσουν εάν δεν είναι καλά σχεδιασμένα. Επιπλέον, ο κακός σχεδιασμός μπορεί να οδηγήσει σε σπάσιμο των υπόστεγων κοντά σε αυτά τα μεταλλικά μέρη. Τέλος, το τόξο μπορεί να προκαλέσει την εξάτμιση του μετάλλου από το προστατευτικό εξάρτημα του σετ, προκαλώντας «λακκούβια».
Σύνθετα μονωτικά σετ
Το καουτσούκ σιλικόνης που χρησιμοποιείται στους σύνθετους μονωτές παρουσιάζει υψηλή αντοχή στη δοκιμή τόξου ισχύος. Ωστόσο, το κρίσιμο σημείο για αυτά τα σετ είναι το σημείο όπου ο πυρήνας από υαλοβάμβακα συνδέεται με τα μεταλλικά ακραία εξαρτήματα.
Σετ μονωτικών καπακιών και πείρων (γυαλί ή πορσελάνη)
Οι μονωτές καπακιού και πείρου παρουσιάζουν υψηλή μηχανική αντοχή μετά από δοκιμές τόξου ισχύος. Οι κύριοι τομείς ανησυχίας για αυτά τα σετ είναι η πιθανότητα θραύσης των υπόστεγων και, στην περίπτωση των σετ γυαλιού, η ψύξη των μονάδων καπακιού και πείρου
Προστατευτικά εξαρτήματα: Φορτίο-Εξαρτήματα προστασίας ρουλεμάν και κατεύθυνσης τόξου
Οι δοκιμές τόξου ισχύος ασκούν πολύ μεγαλύτερη μηχανική και θερμική καταπόνηση σε αυτά τα εξαρτήματα από τα τεστ βραχυκυκλώματος-. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό των προστατευτικών εξαρτημάτων σετ μονωτικών κάθε είδους.
Υπάρχει επίσης κίνδυνος τήξης υλικού από αυτά τα εξαρτήματα στις μονάδες μόνωσης. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί μέριμνα ώστε να διασφαλιστεί ότι τα προστατευτικά εξαρτήματα δεν μετακινούνται κατά τη διάρκεια του τόξου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην καθήλωση της ρίζας του τόξου στα εξαρτήματα που φέρουν-το φορτίο.
Προστατευτικά εξαρτήματα: Δαχτυλίδια Corona, Δαχτυλίδια διαβάθμισης
Αυτά τα εξαρτήματα δεν προορίζονται κυρίως για ρεύματα τόξου, αλλά επηρεάζουν τη θέση του αρρού και τον τρόπο με τον οποίο κινείται. Όπως και με άλλα προστατευτικά εξαρτήματα, οι παράγοντες κινδύνου περιλαμβάνουν την τήξη υλικού στις μονάδες μόνωσης και την κίνηση των εξαρτημάτων, με αποτέλεσμα η ρίζα του τόξου να απομακρυνθεί από την προβλεπόμενη θέση. Επιπλέον, οι αλλαγές στα περιγράμματα αυτών των εξαρτημάτων μπορεί να οδηγήσουν σε υπερβολική εκφόρτιση κοροναϊού και ραδιοφωνικό θόρυβο.
Συμπεριφορά τόξου ισχύος κατά τη διάρκεια δοκιμών
Η διεξαγωγή των δοκιμών που εξετάστηκαν παραπάνω παρέχει την ευκαιρία να μελετηθεί προσεκτικά η συμπεριφορά των powerarcs κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Παρατηρήθηκαν δύο διακριτές βασικές συμπεριφορές. Στην πρώτη περίπτωση, το τόξο ισχύος περνά ανάμεσα στα προστατευτικά εξαρτήματα που έχουν σχεδιαστεί για να ορίζουν τη διαδρομή του (δηλαδή τα κέρατα τόξου, τα δαχτυλίδια τόξου κ.λπ.). Αυτή είναι η επιδιωκόμενη συμπεριφορά του τόξου ισχύος και σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της καταπόνησης από το τόξο ασκείται στα προστατευτικά εξαρτήματα και τα σετ μόνωσης με περιορισμένη μόνο επίδραση στο ίδιο το υλικό του μονωτή. Βασικά, αυτό το είδος συμπεριφοράς έχει μικρό αντίκτυπο στον πύργο και τους αγωγούς.
Ωστόσο, μπορεί να συμβεί μια δεύτερη συμπεριφορά όταν το τόξο κινείται κατά μήκος του αγωγού γραμμής ή του πύργου. Σε αυτήν την περίπτωση, η πρόσκρουση στο σετ μονωτή είναι πολύ μικρότερη με πολύ χαμηλότερες τάσεις στα προστατευτικά εξαρτήματα και τις μονάδες μόνωσης. Ωστόσο, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη αρνητική επίδραση στον πύργο ή τον αγωγό που φέρει το τόξο.
Επί του παρόντος, το IEC61467:2008 δεν προσδιορίζει τη συμπεριφορά του τόξου κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Επίσης, συνήθως δεν προσδιορίζεται στα έγγραφα του διαγωνισμού για έργα εγκατάστασης δικτύου ή αναβάθμισης. Αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει πραγματικό πρόβλημα για τις επιχειρήσεις κοινής ωφελείας και τους κατασκευαστές σετ μονωτικών. Εάν ο σχεδιασμός του σετ μονωτή οδηγεί στο ότι το τόξο συμπεριφέρεται με τον δεύτερο από τους δύο τρόπους που περιγράφηκαν παραπάνω, είναι πιθανό ότι το σετ μονωτή θα περάσει τη δοκιμή τόξου ισχύος καθώς το τόξο δεν είναι κοντά στον μονωτή και επομένως δεν μπορεί να το καταστρέψει. Ωστόσο, εάν ένα τέτοιο σετ χρησιμοποιείται στο πεδίο, τυχόν τόξα που παρουσιάζονται θα ταξιδεύουν κατά μήκος του πύργου ή του αγωγού γραμμής προκαλώντας ζημιά. Επιπλέον, η ζημιά σε αυτά τα εξαρτήματα θα ήταν πιο δαπανηρή επισκευή και θα οδηγήσει σε μεγαλύτερες διακοπές λειτουργίας.
Περίληψη
Η στατιστική μελέτη των αποτελεσμάτων των δοκιμών τόξου ισχύος επέτρεψε τον εντοπισμό των κρίσιμων σημείων διαφόρων τύπων σετ μονωτών. Αυτό προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για τους κατασκευαστές κατά το σχεδιασμό νέων σετ μονωτικών.
Επιπλέον, η εμπειρία που αποκτήθηκε από αυτές τις δοκιμές υπογράμμισε ένα πιθανό πρόβλημα με το πρότυπο IEC 61467:2008 όπως προσδιορίζεται σήμερα. Καθώς το πρότυπο δεν προσδιορίζει τη συμπεριφορά του τόξου κατά τη διάρκεια της δοκιμής, θα μπορούσε να επιτρέψει σε δυνητικά επικίνδυνα σετ μονωτικών να περάσουν τη δοκιμή. Αυτό θα μπορούσε να δώσει στις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας μια ψευδή αίσθηση ασφάλειας στα σετ μονωτών που αγοράζουν. Για να διασφαλιστεί ότι το πρότυπο ανταποκρίνεται στις ανάγκες των επιχειρήσεων κοινής ωφελείας, των παρόχων υλικών μονωτικών και των κατασκευαστών εξαρτημάτων μονωτικών εξαρτημάτων, αυτό το ζήτημα πρέπει να αντιμετωπιστεί. Για να γίνει αυτό, η συμπεριφορά τόξου κατά τη διάρκεια της δοκιμής θα πρέπει να προσδιορίζεται είτε μέσω ενημέρωσης του IEC61467:2008 είτε συνήθως σε έγγραφα διαγωνισμού από επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Το τελευταίο μάθημα θα απαιτούσε από όλα τα βοηθητικά προγράμματα να αποκτήσουν μεγαλύτερη επίγνωση αυτού του ζητήματος.
https://www.inmr.com/power-arc-testing-insulator-sets/