Vermeiden von Isolatorausfällen aufgrund falscher Ionen

Verbundisolatoren bieten eine Reihe gut dokumentierter Vorteile. Aber im Gegensatz zu dem, was in ihren Anfangsjahren propagiert wurde, sind sie sicherlich nicht „unzerstörbar“. Um eine Leistung zu gewährleisten, die mit der von keramischen Isolatoren vergleichbar oder besser ist als erwartet, muss daher große Sorgfalt auf Folgendes verwendet werden:

• Spezifikation,

• Handhabung und

• Installation.

Hinsichtlich der Spezifikation ist ein großer Teil der im Laufe der Jahre gemeldeten Probleme mit diesen Isolatoren auf Mängel bei der Auswahl – insbesondere in elektrischer Hinsicht – zurückzuführen. Denn bei der elektrischen Auslegung von Verbundisolatoren sollte nicht nur auf das Überschlagverhalten bei Kurzzeitprüfungen geachtet werden. Vielmehr muss es idealerweise auf dem Risiko der Oberflächendegradation durch Teilentladungen basieren, die langfristig zu Kriechwegbildung, Erosion und schließlich zum Ausfall führen können.

Dies ist ein kritischer Mangel, da Verbundisolatoren sehr anfällig für Beschädigungen sind, wenn es auf oder in der Nähe ihrer Oberflächen zu kontinuierlichen Teilentladungen und Lichtbögen kommt. Beispielsweise sind viele gemeldete Fehlerfälle darauf zurückzuführen, dass Isolatoren ohne geeignete Abschirmelektroden installiert wurden, um elektrische Feldgradienten in der Nähe ihres Hochspannungsendes und sogar an ihrem Erdungsende im Fall sehr hoher Systemspannungen zu begrenzen.

In ähnlicher Weise waren Fehler manchmal das Ergebnis einer ungenauen Schätzung der tatsächlichen Verschmutzungsdienstumgebung. Die CIGRE-Broschüre 142-1999 erläutert, dass die Erfahrung aus Laboralterungstests sowie Feldversuchen bestätigt haben, dass es bei Verbundisolatoren unter normalen Benetzungsbedingungen drei Klassen von Leckströmen gibt:

1. eine niedrigwertige, stark intermittierende Klasse;

2. ein relativ hoher mittlerer Strom von einigen mA, aber weit entfernt von Werten, die für Bedingungen vor einem Überschlag typisch sind;

3. eine hohe Stromwertklasse (dh einige hundert mA), die anzeigt, dass der Isolator kurz vor einem Überschlag steht.

Während Keramikisolatoren hauptsächlich unter Berücksichtigung der Leckstromklasse „c-Typ“ konstruiert werden, sollten Verbundisolatoren stattdessen unter Berücksichtigung von Strömen des „b-Typs“ konstruiert werden. Tatsächlich hat die Forschung gezeigt, dass Ströme der Klasse „a“ zwar wenig Einfluss auf die Langzeitleistung haben, Ströme der Klasse „b“ jedoch zu Kriechstrombildung und Erosion und möglicherweise zu dauerhaftem Ausfall führen können.

Daher sollte bei der Auswahl von Verbundisolatoren immer ein ausreichender Auslegungsspielraum zwischen der Widerstandsfähigkeit und der tatsächlichen Umweltbelastung bestehen. Die kritische Notwendigkeit besteht darin, den Leckstrom über die gesamte Lebensdauer zu begrenzen, wobei der mögliche Einfluss von Betriebsspannungen auf die Hydrophobie und Benetzbarkeit der Oberfläche zu berücksichtigen ist. Daher kann bei Verbundisolatoren, egal ob AC oder DC, der herkömmliche Ansatz nach Verschmutzungsklassen nach IEC 60815 als fragwürdig angesehen werden.

Um eine zufriedenstellende Betriebsleistung sicherzustellen, muss vielmehr ein statistischer Ansatz verfolgt werden, der sowohl Umgebungsparameter als auch spezifische Isolatoreigenschaften berücksichtigt. Insbesondere reicht die Angabe des erforderlichen Kriechwegs alleine nicht aus. Beispielsweise kann die Effizienz eines Profils gering werden, wenn auf einer gegebenen Lichtbogenstrecke zu viel Kriechen erzwungen wird. Angaben nach IEC 60815 sollten idealerweise eher als „Orientierungshilfe“ denn als Ersatz für die Informationen aus der Prüfung betrachtet werden.

Bei Verbundisolatoren, die bereits an Leitungen installiert sind und für eine Änderung der Spezifikationen zu spät ist, kann eine Diagnose auf der Grundlage der Messung des Leckstroms entlang ausgewählter Einheiten helfen, mögliche Konstruktionsmängel zu erkennen und eine Reinigung auszulösen, wenn die durchschnittlichen Leckstromwerte die Zerstörungsklasse „b“ erreichen .

Während hier nur der Aspekt des elektrischen Designs betrachtet wird, ist natürlich auch eine geeignete Spezifikation aus mechanischer Sicht wichtig und möglicherweise noch wichtiger als bei keramischen Isolatoren. Auch hier sind viele gemeldete Ausfälle, insbesondere bei Verbundisolatoren der letzten Generation, auf ungenaue mechanische Spezifikationen oder auf falsche Handhabung und unsachgemäße Installationspraktiken zurückzuführen, bei denen die dauerhaften Schäden, die auftreten können, nicht berücksichtigt werden.

Grundsätzlich kann die Reife und Eigensicherheit von Verbundisolatoren mittlerweile als befriedigend und auf dem gleichen hohen Niveau wie bei keramischen Isolatoren bezeichnet werden. Die Zuverlässigkeit in der Praxis hängt jedoch davon ab, ob die elektrischen und mechanischen Spezifikationen genau sind und auch ihre besonderen Eigenschaften, das Ansprechen auf bestimmte Betriebsbelastungen und die Installationsmethoden berücksichtigen.

www.inmr.com/avoiding-insulator-failures-due-to-improper-selection