MÖGLICHE AUSFALLMODI FÜR VERBUNDISOLATOREN
2023-03-18 18:30Verbundisolatoren besitzen gewisse Vorteile gegenüber keramischen Typen und ihre Anwendungsrate hat schnell zugenommen. Beispielsweise wird in China geschätzt, dass Verbundisolatoren jetzt mehr als ein Drittel der Isolatorenpopulation auf allen Übertragungsleitungen ausmachen. Bei Neuleitungen liegt ihr Anteil an allen verbauten Isolatoren eher bei 50 % und bei UHV sind sie bei weitem der dominierende Typ.
Die frühesten Silikon-Verbundisolatoren sind jetzt seit über 40 Jahren im Einsatz, während ihre Einsatzgeschichte in China etwa 30 Jahre beträgt. Angesichts ihrer zunehmenden Nutzung und der vielen Jahre im Einsatz hat die Erforschung von Methoden zur Überwachung von Defekten oder Schäden während des Betriebs eine herausragende Bedeutung erlangt. Es gibt eine Reihe potenzieller Ausfallarten, die mögliche versteckte Bedrohungen für den sicheren Betrieb von Verbundisolatoren darstellen, darunter Überschlag, Alterung und mechanisches Versagen.
Unter der ersten Kategorie ist Blitzüberschlag typischerweise die häufigste Bedrohung für diese Isolatoren, hauptsächlich weil er vom Trockenlichtbogenabstand mit geringer Beziehung zum Isolatormaterial abhängt. Wenn der Trockenlichtbogenabstand eines Verbundisolators derselbe ist wie der einer Porzellan- oder Glasschnur, hat er im Grunde die gleiche Blitzüberschlagsfestigkeit. Während Verbundisolatoren die Blitzüberschlagsspannung nicht erhöhen können, werden sie die Blitzleistung einer Leitung sicherlich nicht verringern. Auf jeden Fall ist die automatische Wiedereinschaltung in solchen Fällen normalerweise erfolgreich, und daher hat dieses potenzielle Problem vergleichsweise geringe Auswirkungen auf die Netzwerkzuverlässigkeit.
Aufgrund der überlegenen Hydrophobizität und Hydrophobizitätsübertragungseigenschaft von Silikonkautschukgehäusen bieten Verbundisolatoren ein hervorragendes Verschmutzungsverhalten. Dies führt zu relativ wenigen Verschmutzungsüberschlägen, was einer der Hauptgründe für ihre breite Anwendung ist. Andererseits stellen durch Vogelexkremente verursachte Überschläge ein viel größeres Problem dar, vor allem weil große Vögel „Luftschlangen“ in der Nähe der Oberseiten von Isolatoren freisetzen, dh im Wesentlichen einem Abschnitt des Leiters entsprechen, der „in der Luft schwebt“, wodurch das E eines Isolators stark verzerrt wird -Feldverteilung. Wenn sich der Birdstreamer außerdem nahe am Rand des Isolators befindet, ist die Verzerrung im E-Feld noch größer und führt eher zu einem Überschlag. Verbundisolatoren sind anfälliger für Überschläge aufgrund von Vogelschlangen als Porzellan- oder Glasschnüre, da sie kleinere Schirmdurchmesser haben. In der Tat werden die meisten von den Blitzüberschlagausfällen, die mit unbestimmter Ursache registriert wurden, wahrscheinlich von Vögeln ausgelöst.
Die zweite große Bedrohungskategorie für Verbundisolatoren – Alterung – beinhaltet das Auftreten von Oberflächenphänomenen wie Rissen oder Haarrissen unter natürlicher Bewitterung. Die Alterung von Silikonkautschuk wird oft von einer Abnahme der Hydrophobizität und einer entsprechenden Verringerung der Widerstandsfähigkeit gegen Verschmutzung durch Überschlag begleitet. Die Alterung kann jedoch auch auf andere Faktoren zurückzuführen sein, wie z. B. Vogelpicken, das Silikonschirme beschädigen kann, oder anhaltender starker Wind, der Schirme je nach Durchmesser und Ausführung zerreißen kann. Mechanisches Versagen, die dritte Hauptkategorie möglicher Probleme, beinhaltet im Wesentlichen einen Kernbruch eines Verbundisolators, der einen heruntergefallenen Leiter verursacht.
Grundsätzlich beinhaltet die Betriebsüberwachung von Verbundisolatoren eine Inspektion, um die Art und das Ausmaß der Schäden zu identifizieren, die mit diesen möglichen Ausfallarten verbunden sind. Im Fall eines Blitzüberschlags steht normalerweise ein Blitzortungssystem zur Verfügung, das dem Wartungspersonal helfen kann, den betroffenen Turm zu lokalisieren. In China besteht die Politik der Energieversorgungsunternehmen darin, festzustellen, welcher Verbundisolator einen Blitzüberschlag erlitten hat, und ihn auszutauschen, um das Risiko versteckter Folgeschäden auszuschließen. Eine Online-Leckstromüberwachung wird dann normalerweise verwendet, um ihre Beständigkeit gegen Verschmutzungsüberschläge zu bewerten. In Bezug auf durch Vogelfahnen verursachte Überschläge wird die Pass-by-Inspektion verwendet, um nach Nestern auf Türmen oder der Anwesenheit großer Vögel in der Nähe von Leitungen zu suchen. Ebenso, wenn es um Alterung und Beschädigung von Silikonschirmen geht,
Das Versagen durch Bruch des inneren FRP-Kernstabs stellt die ernsthafteste potenzielle Versagensart eines Verbundisolators dar und ist auch am schwierigsten zu überwachen. Um die Situation noch komplexer zu machen, wurden jetzt zwei eindeutig unterschiedliche Arten von Fraktur identifiziert. Einer ist der klassische Sprödbruch, der im Laufe der Jahre im Mittelpunkt vieler Forschungen stand und im Labor erfolgreich simuliert wurde. Der andere Typ ist in den letzten Jahren mehrfach in China aufgetreten und führt zu einem Bruchabschnitt mit einem ganz anderen Aussehen. Beispielsweise wurde ein Verbundisolator mit diesem Ausfallmodus aus einer 500-kV-Wechselstromleitung in der Provinz Guizhou entfernt. Einen Monat vor dem Bruch hatten IR-Messungen einen lokalen Temperaturanstieg an diesem Isolator festgestellt. Als im Labor Spannung an den gebrochenen Isolator angelegt wurde, Entladung wurde an der Stelle mit erhöhter Temperatur festgestellt. Dies zeigt, dass diese neue Art des Bruchversagens durch Vorbeifahrt-Feldinspektion mit einer Kombination aus IR-Thermografie und UV-Kamera erkannt werden kann. In der Tat setzen mehrere Länder inzwischen Helikopter-Inspektionen mit beiden Arten von Ausrüstung ein.
Obwohl es derzeit eine Vielzahl von Methoden zur Betriebsüberwachung von Verbundisolatoren gibt, erfüllen nur wenige alle Kriterien, einfach, effektiv und bequem zu sein. Die Suche nach verbesserten Überwachungstechniken während des Betriebs muss daher fortgesetzt werden, um einen langfristigen zuverlässigen Betrieb der wachsenden Zahl von Verbundisolatoren sicherzustellen.