EN
Kõrgpingeisolatsioonipihid on olulised komponendid elektrivõrgusüsteemides, moodustades liidese sisemiste kõrgpingejuhtmete ja väliste seadmete korpustega. Isolatsioonipihid peavad samaaegselt tagama isoleerimise, mehaanilise koormuse talumise ja soojuselagunemise, säilitades samas elektrilise terviklikkuse äärmuslike tingimuste all. Isolatsioonipihide tavaliste rikevormide mõistmine on oluline hooldusteamidele, varade haldajatele ja elektroinseneridele, kes sõltuvad usaldusväärsest transformaatori- ja lülitusseadmete tööst. Kui isolatsioonipihid lähevad katki, ulatuvad tagajärjed kaugemale seadmete kahjustumisest, põhjustades katastroofilisi võrgukatkestusi, ohutusriske ja suuri finantskaotusi. Selles artiklis vaadatakse üle domineerivad rikevormid, mis mõjutavad isolatsioonipihisid tööstuslikus ja kasuliku skaalaga elektrivõrgusüsteemides.
Põhja- ja elektrilise konstruktsiooni järgi määratakse isolaatorite tundlikkus konkreetsetele keskkonna- ja kasutustingimustele. Erinevad isolaatorite tüübid – sealhulgas portselanist, komposiitmaterjalist ja paberist, mis on impregneeritud vaiguga – näitavad erinevaid rikkekanaleid ja vananemiskiiruseid. Varajaste hoiatavate märkide tuvastamine isolaatorite halvenemisel võimaldab ennustava hoolduse rakendamist, mis pikendab seadmete eluiga ja vältib plaanipäraseid seiskumisi. Tööstusettevõtted, kes jälgivad isolaatorite seisundit ennetavalt, vähendavad elutsükli kulutusi ja säilitavad vastavuse võrgu usaldusväärsuse standarditele.
Niiskuse sisenemine ja isoleerumise halvenemine
Niiskuse sisenemise teed isolaatorite konstruktsioonis
Niiskus on peamine vaenlane, mis ohustab isolatsioonpistikute terviklikkust. Vesi tungib isolatsioonpistikusse mikropurustuste kaudu väliselt porcelaan- või komposiitpinnalt, kapillaartegurit kasutades porcelaani ja metalli piiril ning kondenseerumisel isolatsioonpistiku sisemuses. Kui vesi jõuab sisse, lahustub see isoleerivasse materjali ja loob juhtivad teed, mis ühendavad ära soovitud dielektrikukihi. Isolatsioonpistiku sisemine ehitus, eriti välimise porcelaankattega ja sisemise flantsiga ühenduskoht, on kõige haavatavam läbipääsukoht. Soojusvaheldumine, vibratsioon ja UV-kiirgus kiirendavad mikropurustuste teket, mis võimaldab niiskusel liikuda isolatsioonpistiku sisemusse. Kuude või aastate jooksul kogunenud vesi muudab isoleerumisvastuse miljonitest oomidest tuhandeteks oomideks, suurendades lekkevoolu oluliselt. Isolatsioonpistik, millel on kõrge niiskussisaldus, lõpuks läheb katki elektrilise läbimurdmise või kaaretekke tõttu.
Keemiline reaktsioon põikpinnas
Kui niiskus tungib põikpinna sisemusse, reageerib see isoleeriva õliga või paberiga impregneeritud vaiguga, moodustades happeid ja juhtivaid kõrvalsaadusi. Veekogusisalduse tõus vähendab õli dielektrilist tugevust ja kiirendab tselluloosipaberi lagunemist põikpinna sees, kus kasutatakse paberisolatsiooni. See keemiline ahelreaktsioon teeb vabu happeid, estrid ja lagunemisprodukte, mis veelgi vähendavad elektritakistust. Regulaarne õlianalüüs põikpinna drenaažiklapist näitab tõusvat veesisaldust, happenumbrit ja lahustunud gaaside kontsentratsiooni, mis on märgid ohtlikust katkemisest. Paljud tööstusettevõtted lisavad põikpinna õliproovide võtmise oma ennustava hoolduse protokollisse just seetõttu, et niiskusest tingitud keemiline lagunemine on nii progresseeruv kui ka tuvastatav enne katastroofilist katkemist.
Soojuspinge ja mehaaniline väsimus
Tsüklilised temperatuurikõikumised
Soojuslik tsükleerumine põhjustab erinevat laienemist ja kokkutõmbumist portselani välimuse, metallist flantsi ja sisemise juhtme vahel. Igal komponendil on erinev soojuspaisumise koefitsient, mis teeb materjalipiiridel sisemisi pinget. Päevaselt kogeb isolatsioonpistik soojuslikku tsükleerumist, kuna koormuse kõikumised muudavad juhtmes voolu, ja aastaselt ka siis, kui ümbruskonna temperatuur kõigub. Korduv laienemise ja kokkutõmbumise tsükkel teeb portselani kehas väsimuspragu ja põhjustab portselani ja metallist varustuse piiril lagunemist. Väljas paigaldatud isolatsioonpistikud kogevad eriti tugevat soojuspinget kiirete ilmastiku muutuste ajal, kui päeva ja öö vahel võib pinnatemperatuuri erinevus ületada 50 kraadi Celsiuse järgi. Kui portselani sees tekivad mikropragud, siis niiskuse sisse tungimine kiirendub ja ilma sekkumiseta muutub isolatsioonpistiku katkumine kindlaks.
Mehaaniliste koormuste ja vibratsioonide mõju
Kõrgpinge-isolaatorid peavad taluma mitte ainult oma kaalu, vaid ka juhtme ja kõigi sellele kinnitatud komponentide massi. Tuulekoormus välistel seadmetel, vibratsioon naabersagedusega transformaatori jahutusventilaatoritest ning mehaaniline mõju paigaldamise ajal avaldavad kõiki rõhku isolaatori konstruktsioonile. Korduv vibratsioon resonantsisagedustel võib lööda lahti mehaanilised kinnitusdetailid, mis ühendavad isolaatori flantši transformaatori paagi seinaga, nii et isolaatori tihendus kaotab tiheduse. Lõtvad kinnitusdetailid võimaldavad isolaatoril painduda, mis põhjustab veelgi rohkem portsellani pragusid ja avab teed niiskuse sissepääsuks. Tööstuslikud transformaatorid, mis töötavad pidevalt kümnenditeks, koguvad isolaatori kinnituskonstruktsioonis kumulatiivset mehaanilist väsimust, mistõttu on vajalik perioodiline uuesti pingutamine ja visuaalne inspektsioon varase rikke tuvastamiseks.
Väline saastumine ja keskkonnatingimuste halvenemine
Pinnaline läbipõkemine ja kuivatsoonide teke
Määrdunud pinnad välis-kaitsesoolades koguvad õhus olevat tolmu, rannikualade paigaldustes soolasisest pilves ja tööstuslikke saasteaineid, mis moodustavad juhtivaid kileid. Kui niiskus kondenseerub sellel määrdunud pinnal, tekib isolatsioonkerakujulise kaitsesoolaga pinnal juhtiv tee, mis võimaldab lekkevoolu voolamist. See lekkevool teeb pinnas kohaliku soojenemise, aurutades niiskust ja moodustades kuiva riba. Kuiv riba toimib takistusena, põhjustades pinge keskendumise kaitsesoolaga pinnal väga kitsas piirkonnas. See keskendumine põhjustab tugeva välja ioonilisuse ja pinnaläbilöögi, mis lõpuks viib läbilööki, kus kaare tekib kaitsesoolaga tipust maasse. Pinnaläbilöök on eriti levinud kaitsesooladega tööstuslikus saastes keskkonnas, merekeskkonnas ja kõrguste paigaldustes, kus atmosfääri niiskus ja saastumine omavahel interakteeruvad.
Porcellaani pindade jälgimine ja erosioon
Korduv pinnaline läbilöömine ja kaarumine kulutab ja süsinikustab aeglaselt kaitseisolatsiooni porcelaanimaterjali, moodustades juhtivaid süsinikustunud radu. Need radu moodustavad püsivaid juhtivaid teid, mis alandavad kaitseisolatsiooni läbilöövpinget ja suurendavad lekkevoolu. Kui kaitseisolatsioonil tekib radu moodustumine, kiireneb degradatsioon, sest süsinikustunud rada juhib voolu eelistatult. Tugev saastumine koos kaitseisolatsiooni pinna ebapiisava hooldamisega viib kindlasti väiksemast radu moodustumisest katastrooflikuni ebaõnnestumiseni. Tööstuslikud rakendused rannikupiirkondades, tsemenditehastes ja süttel põletatavate elektrijaamade juures nõuavad kaitseisolatsiooni sagedasemat pesemist ja pinna töötlemist süsinikustumise ja radu moodustumise ennetamiseks.
Tootmisvigad ja disaini nõrgad kohad
Sisemiste tühimike teke ja osaline läbilöömine
Tootmisvigade tekkimine põhjustab kohalikke nõrgendatud kohu põhjustades elektrilise pingetäite kogunemist. Osaline läbilöömine algab nendes tühimikes pingel, mis on madalam kui peamise läbilöömise läve, ja lagundab aeglaselt ümbritsevat isoleerimismaterjali. Osalise läbilöömise tuvastamine akustiliste või elektriliste jälgimisviisidega näitab põhja olemasolu enne täielikku katkemist. A rulleribushing põhja sisemiste tühimikega näitab osalise läbilöömise suuruse kiiret kasvu kuude jooksul, andes selge hoiatussignaali. Kasuliku elektrienergia ettevõtted, kes kasutavad kõrgväärtuslikke transformaatoreid, kasutavad portatiivseid osalise läbilöömise mõõtmise seadmeid põhjade kvaliteedi ja sisemiste vigade kontrollimiseks tavapäraste inspekteerimiste ajal.
Vale paigaldus ja ühendusprobleemid
Põhjustab liitmikus sisemist mehaanilist pinge ja tihenduspinnal lünki, mis kahjustavad tihendust. Liitmiku kinnituspolttide liialt tugev kinnitamine paigaldamisel võib põhjustada portselani pragunemise või metallist liitmikuplaadi kõverdumise, mille tulemusena algab varajane ebaõnnestumine. Liiga nõrk kinnitamine võimaldab niiskuse ja saasteainete sattumist liitmiku kohvrisse tihendi lüngadest. Lahtised elektrilised ühendused transformaatoritankis takistavad korralikku vooluülekannet ning põhjustavad kohalikku soojenemist, mis halvendab liitmiku isoleerimist. Liitmiku paigaldusvigade tuvastamine on sageli keeruline ja need jäävad sageli varjatud kuni ennetava diagnostika või ebaõnnestumise uurimise käigus, mil leitakse tegelik põhjus. Paljud tööstuslikud hooldusprotokollid hõlmavad tänapäeval liitmiku paigalduse fotoülevaldamist ja pöördemomendi kontrolli andmeid, et luua alus tulevaseks võrdluseks.
KKK
Millised on esimesed hoiatusmärgid, et liitmik hakkab ebaõnnestuma?
Varaseid märke bushingu katkemisest on tõusnud õli niiskussisaldus üle 1000 ppm, tõusnud happenumber üle 0,05 mg KOH/g ja lekkvoolu või võimsusteguri suurenemine. Nähtavad pinnapuurid, värvimuutused või õliline täppis bushingu välimisel portselani pinnal nõuavad kohe uurimist. Osalise läbilaske tuvastamine testide ajal viitab sisemiste tühimikele või niiskuse tekitatud degradatsioonile, mis on juba käimas. Temperatuuri jälgimine, mis näitab kõrgemat kui tavapärast bushingu töötemperatuuri, võib viidata niiskuse sissevoolule tingitud suurenenud takistuslikule kaotsikäigule. Regulaarne õli proovivõtmine bushingu drenaažiklapist koos isoleerumisresistentsuse testimisega annab kindla varahoiatuse enne katastrooflikku katkemist.
Kui sageli tuleks bushingut potentsiaalsete katkete tuvastamiseks inspekteerida?
Tööstusstandardid soovitavad välistest isolatsioonistupikuid visuaalselt inspekteerida vähemalt kvartalis, samas kui kriitilise elektriseadme puhul tuleb õliproove võtta ja elektrilisi teste teha iga aasta tagant. Kõrgelt saastunud või rannikualadel asuvate isolatsioonistupikute puhul on vajalik sagedasem inspektsioon ja puhastus – välisinspektsioon võib olla vajalik iga kuu või kvartalis. Pärast halbu ilmastikutingimusi, orkaaneid või töökorraldusest tulenevaid kõrvalekaldumisi tuleb isolatsioonistupikuid kontrollida füüsilise kahjuga või niiskuse sissevoolu suhtes. Uusi isolatsioonistupikuid tuleb esimese kasutusaasta jooksul testida, et luua alusväärtused isolatsioonistupikute isoleerumisvastasele takistusele ja osalisele läbilöögi tasemele. Vananenud isolatsioonistupikud, mille vanus ületab 25 aastat, nõuavad täiustatud jälgimisprogramme, kuna isolatsioonimaterjali degradatsioon isolatsioonistupikus kiireneb ajas mittelineaarselt.
Kas isolatsioonistupikut saab remontida või tuleb seda pärast katkestust asendada?
Enamikul juhtudel ei ole katkenud isolatsioonipõhja majanduslik remont võimalik ning selle asemel tuleb paigaldada uus üksus, et taastada täielik töökindlus ja toimivus. Siiski saab varases etapis esinenud niiskusekontrolli isolatsioonipõhjas haldada õli kuivatamise menetluste abil – kas vakuumitöötlemise või soojusliku töötlemisega – et pikendada järelejäänud kasutusiga. Niiskuse eemaldamine isolatsioonipõhjast nõuab spetsiaalset varustust ja seda tuleb teha ainult kvalifitseeritud tehnikute poolt kontrollitud tingimustes. Kui isolatsioonipõhjas on tekkinud sisemine kaarlahendus, osaline läbilükkumine või portselani murdumine, on ainsaks lahenduseks asendamine, sest struktuuriline ja elektriline terviklikkus ei ole usaldusväärselt taastatav. Asendusisolatsioonipõhja hind on tavaliselt väiksem kui 5 protsenti seotud transformaatori asenduskuludest, mistõttu on vananevate isolatsioonipõhjade ennetav asendamine kasulik majanduslik otsus energiateenuste pakkujatele ja tööstusettevõtetele.