Čeprav so se kompozitni izolatorji sprva uporabljali predvsem na onesnaženih servisnih območjih, se zaradi razmeroma enostavne uporabe in privlačnih stroškov pridobivanja vse bolj uporabljajo tudi v relativno čistih okoljih. V zadnjem času sta povišanje napetosti in kompaktna zasnova novih izmeničnih vodov postala dodatna področja, kjer se kompozitni izolatorji uporabljajo v čistih okoljih.
V primeru slednjih aplikacij so izolacijski mehanizmi pogosto zasnovani sorazmerno kratko, da se prilegajo oknu stolpov z zmanjšanim prostorom. Zato je omejevanje največjega E-polja še vedno bolj kritično. Naraščajoče področje uporabe so tudi kompozitni izolatorji za postajne postaje, zlasti tisti s trdnim jedrom, saj se ti v prirobnični izvedbi ne razlikujejo veliko od kompozitnih linijskih izolatorjev.
Za zagotovitev optimalne dimenzije sestavljenih izolatorjev, opremljenih z razdelilnimi obroči, je treba upoštevati tri kriterije:
1. Omejevalno električno polje na razdelilnem obroču& končna montaža;
2. omejevanje električnega polja vzdolž površine ohišja izolatorja;
3. Omejevalno električno polje na „trojni točki“ (kjer zračni ojačevalnik GG; ohišje ustreza kovinskemu okovju).
Vsi trije se običajno preverijo z izračuni E-polja, prvi s standardnim testom RIV, opisanim v IEC 60437 2ndEdition (1997-09). Tretjega merila ni mogoče preveriti s testom, drugega pa še noben test. Podjetja za oskrbo z električno energijo pa se zdaj vse bolj zanimajo za takšno preverjanje.
Vzpostavitev meril za največje E-polje
Še vedno je objavljenih sorazmerno malo podatkov o največjem dovoljenem E-polju v primeru sestavljenih izolatorjev. V skladu z brošuro CIGRE 284 je največje E-polje na površini kompozitnega izolatorja (tj. Na konici prve lope od končnega okovja) ocenjeno med 0,6 in 1,0 kV / mm. Toda ta razpon je verjetno preveč optimističen. Na primer, prejšnje raziskave EPRI so pokazale, da je zaželena največja meja E-polja 0,45 kV / mm, medtem ko so pretekle raziskave na STRI predlagale 0,4 kV / mm. Drugi so ocenili kritično raven E-polja le na približno 0,38 kV / mm.
Za največje E-polje na kovinskem okovju je brošura CIGRE priporočila mejo 2,2 kV / mm. V skladu s prejšnjim prispevkom iz EPRI bi morala biti vrednost površinskega E-polja na kovinskih okovjih in razdelilnih obročih 2,1 kV / mm in se ta vrednost pogosto uporablja kot referenca za namene načrtovanja. Po notranjih preteklih razpravah CIGRE pa nekatere javne službe določajo vrednosti do 1,6 kV / mm - verjetno zaradi morebitnih proizvodnih napak, površin, ki so se nekoliko poškodovale zaradi neustreznega ravnanja ali staranja razvrščevalnih obročev v obratovanju. V prejšnjem prispevku je STRI priporočal 1,8 kV / mm.
Najnovejši podatki STRI& EPRI
Novejše raziskave so povzele opravljeno delo za določitev praktične meje dovoljenega E-polja na izolacijskih površinah za namene projektiranja. Začetno delo EPRI za določitev mejnih vrednosti E-polja za vodno inducirano korono (prvič objavljeno leta 1999) je bilo razširjeno na podlagi majhnih in celovitih testov za izboljšanje teh pragov. Na primer, rezultati testov naravnega staranja (pri STRI) in testov umetnega staranja (z EPRI) so pokazali jasno težnjo po zmanjšani hidrofobnosti na odsekih plaščev, kjer E-polje presega približno 0,3 do 0,4 kV / mm (glej sliko 1). Nadaljnja natančna nastavitev praga je temeljila na majhnih in obsežnih laboratorijskih testih ter na podatkih iz servisnih izkušenj. To je privedlo do naslednjega končnega merila, prikazanega na sliki 2: povprečno E-polje na izolacijskem plašču ne sme presegati 0,42 kV / mm za več kot 10 mm vzdolž površine. Tak pristop povprečenja je bil uveden, da bi se izognili majhnim, a pomembnim geometrijskim težavam, ki ne odražajo pravilno lastnosti izolatorja (tj. Na takšnih točkah se bo močno povečalo E-polje). Kar zadeva končno tesnilo (tj. Trojno točko), E-polje ne sme presegati 0,35 kV / mm. Izračune je treba modelirati s 3-D simulacijami E-polja, lahko pa tudi laboratorijsko preskušanje.
Na koncu so bila za številne praktične namene uporabljena naslednja merila:
• Omejitev E-polja na merilnem obroču& končni priključek: 1,8 kV / mm
• Meja povprečnega E-polja vzdolž površine ohišja: 0,42 kV / mm
• Meja E-polja na trojni točki: 0,35 kV / mm
Pojasnilo pristopa
Program& Modeliranje
Vsi izračuni na STRI so bili izvedeni z uporabo programskega programa Comsol Multiphysics. Praktičen primer takšnega izračuna za dejanske pogoje dela je bil naslednji:
Model prečne roke izolatorja je bil nameščen na sredinsko fazo na eni strani stolpa (kot na sliki 6). Faze so bile razporejene tako, da so z vidika električnega polja simulirale najslabši možni scenarij, tj. Sredinska faza je izpostavljena najvišjemu E-polju zaradi bližine dveh faz na isti strani stolpa. V skladu z zahtevo naročnika je bila napetost nastavljena na Um=420 kV. Električni potencial, uporabljen v sredinski fazi, je bil torej 420 / √3 kV. Napetost na dveh fazah nad in pod sredinsko fazo je bila 420 / √3 kV z 120 ° faznim premikom. Na podlagi predhodnih izkušenj s podobnimi izračuni, ki so pokazali, da so najvišjemu električnemu polju izpostavljene le tiste lope, ki so najbližje armaturi, se običajno modelira le 10 do 12 lopnih parov. Ob tej predpostavki je bilo mogoče zmanjšati čas modeliranja.
Dva glavna materiala, ki sta bila upoštevana pri tem izračunu, sta bila zrak in silikonska guma. Dielektrična konstanta (relativna prepustnost), uporabljena za palico iz steklenih vlaken, je enaka kot pri silikonu, tj. 3,0, ker pa je dejanska relativna prepustnost nižja za silikon, je izračun nekoliko konzervativen. Najpomembnejši razlog za poenostavitev izračunov na ta način je poenostavitev povezovanja in omogočanje hitrejšega izračuna. Slika 3 prikazuje tipične rezultate.
