Pārlauzta kompozītmateriālu izolatoru virkne, tās cēloņi un atbilstošās analīzes metodes
Pašlaik elektrotīkla pārvades līnijās tiek izmantots liels skaits kompozītmateriālu izolatoru, kas veido aptuveni 50 procentus no līniju izolatoru patēriņa. Starp tiem lineāro torņu īpatsvars ir lielāks. Gandrīz visos lineārajos torņos ļoti piesārņotās vietās tiek izmantoti kompozītmateriālu izolatori. Kompozītmateriālu izolators ir atrisinājis piesārņojuma uzliesmošanas problēmu, kas jau daudzus gadus ir nomocījusi elektrotīklu, pateicoties tā lieliskām pretpiesārņojuma uzliesmojuma veiktspējai, taču ik pa laikam rodas virknes pārrāvuma problēma. Vienas virknes stīgu torņiem, kad kompozītmateriālu izolatoru virkne pārtrūkst, tas bieži izraisa līnijas nokrišanu, kas radīs milzīgus draudus sociālajai drošībai. Daudzsēriju stabu torņiem, tiklīdz aukla pārtrūkst, tā ietekmēs arī torņus un citus izolatorus, tādējādi ietekmējot līnijas uzticamību. Tā kā pēdējos gados ir ievērojami samazinājies piesārņojuma pārrāvuma izraisītais pārvietošanās ātrums, stīgu pārrāvums ir kļuvis par svarīgu problēmu, ar ko saskaras kompozītmateriālu izolatori.
Daudzi iemesli noved pie kompozītmateriāla izolatora virknes pārrāvuma, un ir daudz atšķirību izskatā un testa rezultātos. Kad lūzums ir noticis, ir ļoti svarīgi precīzi atrast cēloni turpmākai ārstēšanai. Vienlaikus jāapkopo pārrāvuma cēloņi, kuriem ir svarīga nozīme elektrotīklā pieslēdzamajiem izolatoriem. Tāpēc kopā ar pārrautu stīgu formām, ar kurām ir sazinājušās personas, mēs runāsim par stīgu pārraušanas cēloņiem un to, kā tos analizēt un pārbaudīt. Iespējams, ka pārtrūkušas stīgas, kas nav aizsegtas. Laipni lūdzam atstāt ziņu vai sūtīt e-pastu, lai apspriestu.
1. Salauztu kompozītmateriālu izolatoru virkņu klasifikācija un lūzuma raksturlielumi
Kompozītmateriālu izolatoru šķelto stīgu formas var iedalīt trīs kategorijās: plīsumi ar ārēju spēku, trausls lūzums un sapuvums. Starp tiem ir ļoti maz ārēja spēka pārraušanas gadījumu, un trausls pārrāvums un sapuvums ir galvenie pārrauto stīgu veidi.
1.1. Ārēja spēka plīsums
Ārējā spēka plīsuma cēloņi bieži vien ir ārkārtīgi stiprs vējš, stiprs auklu apledojums un atledošanas lēcieni.
Kopumā izolatora mehāniskās stiprības kontrolētā daļa parasti ir lodveida galviņas kakls, tas ir, ja tas ir tikai pakļauts stiepes spriegumam, lodveida galva bieži vien ir pirmā, kas saplīst. Tomēr, pakļaujot to kombinētai vērpes sprieguma, stiepes sprieguma vai spiedes sprieguma iedarbībai, savienojuma daļa starp metāla veidgabalu un kompozītmateriāla izolatora serdes stieni ir trauslākā, tāpēc lūzuma pozīcija irbieži atrodas pie armatūras un serdes stieņa savienojošās daļas.
Serdenes stienis ir izgatavots no augstas stiprības stikla šķiedras. Kad tas ir daļēji bojāts un pēc tam saplēsts vērpes un stiepes sprieguma kombinētās darbības rezultātā,serdes stieņa lūzums bieži ir nevienmērīgs, dažas šķiedras ir slotas formas, un lūzumam nav karbonizācijas pēdu.1. attēls.
1. attēls Tipisks ārējā spēka plīsuma lūzums
1.2. Trausls lūzums (sprieguma korozija)
Trausls lūzums ir galvenais stīgu pārrāvuma veids kompozītmateriālu izolatoru agrīnā lietošanā, un lūzuma procesu pavada sprieguma korozijas process.Lūzuma vieta, iespējams, ir gala veidgabalu iekšpusē un netālu no gala veidgabalu un serdes stieņa savienojuma.
Acīmredzamākā trauslā lūzuma iezīme ir tā, ka lielākā lūzuma daļa ir plakana un gluda, un sekcija ir perpendikulāra serdes stieņa asij.Tipiskā lūzuma morfoloģija parādīta 2. attēlā.
a) Plakans lūzums
b) lūzums ir pakāpiens, un katrs solis ir plakans.
2. att. Kompozītmateriālu izolatora trauslā lūzuma tipiskā lūzuma morfoloģija
1.3. Lūzums korozijas dēļ (stieņa serdes karbonizācija)
Lūzums korozijas dēļ pēdējos gados ir kļuvis par galveno kompozītmateriālu izolatora virkņu pārrāvuma veidu, un tā stīgas pārraušanu pavada ilgstošs iekšējas izlādes process.Lūzums parasti atrodas netālu no kompozītmateriāla izolatora augstsprieguma gala.
Galvenās sapuvušā lūzuma izskata pazīmes ir ievērojama serdes stieņa karbonizācija (melnēšana), un tajā pašā laikā lūzums ir nevienmērīgs un ir acīmredzama stieples vilkšana.Tipiskā lūzuma forma parādīta 3. attēlā.
3. attēls Kompozītmateriālu izolatora trauslā lūzuma tipiskā lūzuma morfoloģija
2. Stīgu pārraušanas cēloņi un attīstības process
Starp trim pārrautu stīgu veidiem ārējā spēka pārraušanas iespējamība ir ārkārtīgi maza, un process ir vienkāršs un viegli analizējams ekstremālos laikapstākļos. Tāpēc šajā rakstā ir aprakstīti tikai trauslā lūzuma un sapuvušo lūzumu cēloņi, attīstības process un analīzes metodes.
2.1 Trausls lūzums
Trauslo lūzumu parasti pavada sprieguma korozijas process. Izolators iztur stieples svaru un ir nospriegots. Kad serdes stienis kāda iemesla dēļ nonāk skābā šķidrumā, skābais šķidrums sarūsēs serdes stieni. Agrīnajos kompozītmateriālu izolatoros izmantotais skābes neizturīgais serdes stienis ir nospriegots. Korozijas kombinētās darbības rezultātā serdes stieņā pakāpeniski parādās plaisas, un plaisas pakāpeniski izplešas, līdz atlikušais serdes stienis nevar izturēt stiepes spēku un saplīst.
No iepriekš minētā var redzēt, ka trausliem lūzumiem ir divi galvenie nosacījumi: blīvējuma bojājums, un serdes stienis ir pret skābi izturīgs serdes stienis.Turklāt plaisu rašanās ievērojami paātrina trauslu lūzumu rašanos. Saskaņā ar faktiskajiem gadījumiem trauslā lūzuma attīstības procesam ir šādas divas kategorijas:
(1) Blīvējuma defekts - serdes stienis ir mitrs - rodas iekšējā izlāde - rodas skābes viela - sprieguma korozija - serdes stienis ir trausls;
(2) Galā atstāti ražošanas defekti (ķīļa struktūra) - blīvējuma bojājums - skābu vielu iekļūšana atmosfērā - sprieguma korozija - trausls serdes stieņa lūzums.
Ķīļveida konstrukcijai ir jāiedur ķīlis serdes stieņa galā, kas var viegli atstāt mazas plaisas serdes stieņā. Ja blīvējums ir normāls, sīkās plaisas izplešas ļoti lēni. Kad blīvējums neizdodas, iepriekš minētās plaisas kļūs par sprieguma korozijas sākumpunktu. Konkrēts ķīļveida struktūras veids ir atrodams manā citā rakstāPārvades līnijas izolatora struktūra-1 (porcelāna/stikla diska tipa piekares izolators, stieņa tipa piekares kompozītmateriāla izolators).
a) iekšējā ķīļa struktūra
b) iekšējais ķīlis tiek darbināts, lai sadalītu serdes stieni.
4. attēls Iekšējā ķīļa struktūra un serdes stieņa bojājumi
Ir trīs veidu blīvējuma bojājumi:
(1)Gala blīvējuma kļūme:Hermētiķis ir saplaisājis vai uzstādīšanas laikā ir bojāts gals, kā rezultātā blīvējums sabojājas.
(2)Blīvējuma bojājums apvalka bojājuma dēļ:
A. Apvalka materiāls ir slikts, un apvalks ir sarūsējis no ārējās izlādes; lietainā laikā uz kompozītmateriāla izolatora virsmas būs koronaizlāde, un galu viegli apdedzina augstas temperatūras loks, kad tajā iespērs zibens. Iepriekšminētajos gadījumos tas var viegli saplaisāt, izraisot serdes stieņa mitrināšanu.
B. Nepareiza izlīdzināšanas gredzena konfigurācija izraisīs smagu korona izlādi un izpostīs apvalku; Ja izlīdzināšanas gredzens ir uzstādīts nepareizi vai parametri nav pareizi izvēlēti, augstsprieguma gals radīs smagu koronaizlādi, un ilgstoša iedarbība sabojās apvalku un izraisīs serdes stieņa mitrumu.
(3) Apvalka un serdes stieņa saskarnē ir problēma, un mitrums difūzijas ceļā iekļūst serdes stienī.
2.2. Lūzums korozijas dēļ
Pašlaik lielākajā daļā ekspluatācijā esošo kompozītmateriālu izolatoru tiek izmantoti skābes izturīgi serdeņu stieņi, tāpēc trauslā lūzuma iespējamība ir ievērojami samazināta, un sapuvušie lūzumi ir kļuvuši par galveno izolatora virknes pārrāvuma veidu. Sabrukšanu bieži pavada ilgstoša izlāde serdes stieņa iekšpusē, un radītā enerģija pakāpeniski izraisa serdes stieņa struktūras izmaiņas. No vienas puses, sveķi, kas apvij un fiksē stikla šķiedru, sadalās, un stikla šķiedras struktūra kļūst mīksta. No otras puses, stikla šķiedra ir karbonizēta, un mehāniskās īpašības ir ievērojamas. Nolaidieties, līdz serdes stienis neiztur slodzi un saplīst.
Šajā procesā iekšējie defekti attīstās gar serdes stieņa radiālo virzienu, kā arī attīstās aksiālā virzienā, un serdes stieņā tiek ģenerēts iekšējais izlādes kanāls, un elektriskā lauka stiprums galā ir ārkārtīgi liels, izraisot apvalks, lai iekļūtu no iekšpuses uz ārpusi. Tipisks fotoattēls ir parādīts 5. attēlā.
a) Defekta izplešanās serdes stieņa iekšpusē
b) serdes stieņa apvalka perforators
5. attēls. Defekta izplešanās serdes stieņa iekšpusē, kas ir salauzta korozijas dēļ
Saskaņā ar serdes stieņa iekšējās izlādes izcelsmi sabrukšanu var iedalīt šādās divās kategorijās:
(1) Blīvējuma kļūme - serdes stienis ir mitrs - rodas iekšējā izlāde - rodas skābes viela - sprieguma korozija - serdes stienis ir trausls;
Šāda veida lūzuma iekšējās izplūdes cēlonis ir gala blīvējuma bojājums un apvalka bojājums, un iemesli ir tādi paši kā iepriekšējam trauslam lūzumam.Var redzēt, ka pat tad, ja tiek izmantots skābes izturīgs serdes stienis, kamēr blīvējums neizdosies, aukla tik un tā tiks pārrauta!
(2) Serdes stieņā ir iekšējie defekti-ūdens iekļūšana-iekšā rodas izlāde-izveidojas skābas vielas-apvalks ir erodēts-palielināta iekšējā izlāde-seroča karbonizācija;
Serdes stieņa iekšējos defektus parasti izraisa slikta serdeņa stieņa un apvalka saskarne, piemēram, slikta saķere, gaisa caurumi, kas palikuši saskarnē utt. Sliktā savienošana novedīs pie savienojuma atdalīšanās un iekšējo gaisa spraugu veidošanās. Šādām salauztām virknēm ir šādi galvenie procesi:Apvalka virsma ir neskarta, bet mitrums iekļūst serdes stienī.
3. Salauztu virkņu analīzes metode
Ārēja spēka pārraušanas izraisītā stīga ir viegli iegūstama no meteoroloģiskās informācijas, tāpēc šeit aplūkota tikai trauslā lūzuma un sapuvušo lūzumu analīze. Kad tiek pārrauta aukla, vispirms noskaidrojiet, vai pārrauta aukla ir trausla vai sapuvusi atkarībā no lūzuma formas un lūzuma stāvokļa, un pēc tam atlasiet atbilstošo testa vienumu pārbaudei atbilstoši iepriekš minētajiem iespējamiem iemesliem.
3.1. Trausls lūzums
Ja tas tiek uzskatīts par trauslu lūzumu, saskaņā ar iepriekšminēto, to var izraisīt blīvējuma bojājums un ne skābes izturīgs serdes stienis, vai arī to var izraisīt atlikušie ražošanas defekti galā plus blīvējuma bojājums, kā arī ne skābes izturīgs serdes stienis.
(1) Blīvējuma bojājums un pret skābi izturīgs serdes stienis
Gala blīvējuma bojājuma pārbaude:Viena un tā pati produktu partija tiek pakļauta hermētiskuma pārbaudei, izolatora veidgabalu sadalīšanai un iekšējo rūsas komponentu noteikšanai.
Blīvēšanas pārbaude ir 96 stundas kompozītmateriāla izolatoram pielietot 70 procentus no nominālās mehāniskās slodzes un pēc tam 20 minūtes aptīt galu ar penetrantu. Pārbaudiet, vai krāsviela iekļūst galā un iespiešanās dziļumā, veicot vizuālu pārbaudi un anatomiju. Gala blīves tika uzskatītas par pieņemamām, kamēr iespiešanās dziļums nesasniedza serdes stieni.
6. attēls Gala blīvējuma tests — iespiešanās dziļuma anatomiskā pārbaude pēc penetranta iekapsulēšanas
Bieži vien piemērs ir gala blīvējuma kļūme. Vienas un tās pašas produktu partijas blīvējuma pārbaude, iespējams, nevarēs atrast problēmu. Tomēr, ja beigās rodas blīvējuma kļūme, paies zināms laiks, līdz sprieguma korozijas process pilnībā sāksies. Tāpēc gala veidgabalu iekšpusē bieži rodas korozija. Tāpēc salauztā izolatora gala anatomija un rūsas komponentu noteikšana ir vistiešākais un efektīvākais līdzeklis.
Blīvējuma bojājuma pārbaude slikta apvalka materiāla dēļ: Veikt lietussargu apvalku materiālu izsekošanas un elektriskās korozijas izturības testus vienai produktu partijai.
Lietussarga pārsega materiāla izturība pret izsekošanu un elektrisko koroziju ir jāsagriež izolatora novietnē noteikta biezuma plakanā paraugā un jāveic pārbaude ar pastāvīgā izsekošanas sprieguma metodi. Testa spriegums ir 4,5 kV maiņstrāva, un paraugs var izturēt 6 stundas bez korozijas. Pārbaude tiek uzskatīta par izturētu, ja dziļums nepārsniedz 2,5 mm.
7. attēls. Paraugi, kas pakļauti izsekošanas un elektriskās korozijas izturības testiem
Apvalka blīvējuma atteices pārbaude, ko izraisījusi nepareiza klasifikācijas gredzena uzstādīšana:Pārbaudiet, vai šķirošanas gredzens ir uzstādīts pretēji, vai uzstādīšanas pozīcija ir pareiza, un veiciet elektriskā lauka verifikācijas aprēķinu klasifikācijas gredzena konfigurācijas shēmā.
Blīvējuma bojājuma pārbaude, ko izraisa slikta serdeņa stieņa apvalka saskarne:Veikt serdes stieņa caurlaidības testu, serdes stieņa apvalka ūdens difūzijas testu, strāvas frekvences izturības sprieguma siksnas temperatūras paaugstināšanās testu, stāvas temperatūras paaugstināšanās testu tai pašai izolatoru partijai Viļņu tests, autopsija.
Serdes stieņa skābes izturības apstiprināšana:Veiciet serdes stieņa skābes izturības testu saplīsušiem izolatoriem vai vienas partijas izstrādājumiem.
Serdes stieņa skābes izturības tests ir nolobīt izolatora apvalka daļu, lai atklātu serdes stieni, un pēc tam pēc slīpēšanas aptiniet to ar 1 mol/l slāpekļskābi un vienlaikus pieliek noteiktu spriegojumu 96 stundas. . Spriegojuma vērtība ir serdes stieņa laukuma un 300 MPa reizinājums, piemēram, 96h. Pēc tam, kad serdes stienis nav bojāts un uz virsmas nav būtisku plaisu, tiek uzskatīts, ka serdes stienis ir nepieciešams skābes izturībai. (pazīstams arī kā skābes izturīgs serdes stienis)
Lai iegūtu sīkāku informāciju par iepriekšminēto pārbaužu metodēm un kritērijiem, lūdzu, skatiet sadaļu "GB/T 19519-2014 Definīcija, pārbaudes metodes un pieņemšanas kritēriji gaisvadu līniju izolatoriem ar nominālo spriegumu virs 1000 V maiņstrāvas sistēmām ar piekārtu un stiepes spēku Kompozītmateriālu izolatori".
(1) Atlikušie ražošanas defekti beigās, kā arī blīvējuma bojājums, kā arī pret skābi izturīgs serdes stienis
Blīvējuma bojājuma un pret skābi neizturīgā serdes stieņa pārbaude ir tāda pati kā iepriekš. Galīgos ražošanas defektus var pārbaudīt ar vienas un tās pašas produktu partijas mehānisko bojājumu slodzes testu, taču gala ražošanas defekti bieži ir atsevišķi gadījumi, un ir grūti precīzi izsekot avotu, izmantojot testu. Tam var palīdzēt gala struktūra un lūzuma stāvoklis. Ja galam ir ķīļveida struktūra un lūzums atrodas gala savienotājelementa iekšpusē un atrodas tuvu dzenamā ķīļa galam, tas nozīmē, ka iekšpusē ir lielāka ražošanas defektu iespējamība.
3.2. Lūzums korozijas dēļ
Ja tas tiek uzskatīts par trauslu lūzumu, saskaņā ar iepriekš minēto, to var izraisīt iekšēja ilgstoša izlāde, ko izraisa blīvējuma bojājumi, vai arī serdes stieņa iekšējie defekti, kas erodējas caur apvalku no iekšpuses. uz ārpusi, izraisot iekšēju ilgstošu izlādi, kas izraisa stīgas pārrāvumu.
(1) Blīvējuma bojājumi plus iekšēja ilgstoša izlāde
Gala blīvējuma bojājuma un apvalka bojājuma pārbaudes metode ir tāda pati kā iepriekšējā 3.1. iedaļā.
Ja tiek konstatēts, ka uz serdes stieņa ir caurums, tas būs galvenais, lai spriestu, vai caurumu ir izraisījis ārējs cēlonis, kas izraisa apvalka blīvējuma atteici, vai arī to izraisījis iekšējs defekts un perforācija. Mēs varam sākt no sastāva atšķirības starp cauruma iekšpusi un ārpusi. Parasti tai pusei, kurā ir lielāks karbonizēto komponentu īpatsvars, ir lielāka varbūtība, ka izlādes laiks sāksies agrāk, un caurums, visticamāk, sāksies no šīs puses.
(2) Defekti serdes stieņa iekšpusē
Pēdējos gados ir bijuši serdes stieņa iekšēju defektu gadījumi, ko galvenokārt izraisa slikta serdes stieņa un apvalka saskarne.Bojāta interfeisa pārbaude:Veikt serdes stieņa caurlaidības testu, serdes stieņa apvalka ūdens difūzijas testu, strāvas frekvences sprieguma siksnas temperatūras paaugstināšanās testu, stāvas temperatūras paaugstināšanās testu tai pašai izolatoru partijai, viļņu testu, autopsiju.
Serdes stieņa caurlaidības pārbaude ir sagriezt serdes stieni 10 mm garā paraugā, griešanas virziens ir perpendikulārs serdes stieņam, abus galus pulēt ar smilšpapīru un ievietot sarkanā vai purpursarkanā metilēna šķīdumā. Augšējais gals iekļūst, un tiek mērīts laiks, līdz šķīdums iekļūst serdes stieņa iekšpusē līdz augšai.
8. attēls Caurlaidības tests
Ūdens difūzijas tests serdes stieņa ar apvalku ir sagriezt serdes stieni 30 mm garā paraugā, griešanas virziens ir perpendikulārs serdes stieņam, abus galus noslīpēt ar smilšpapīru, vāra 0,1% koncentrācijas NaCl šķīdumā. 100h un pēc tam 1 minūti pieslēdziet 12kV maiņstrāvas spriegumu, izmēra noplūdes strāvu.
9. attēls Ūdens difūzijas testa sadaļa
Strāvas frekvences noturības sprieguma siksnas temperatūras paaugstināšanās tests ir 30 minūtes pielietot izolatoram augstāko darba spriegumu un izmantot infrasarkano staru, lai izmērītu izolatora temperatūras pieaugumu.
Stāvo viļņu testam izolators tika vārīts 42 stundas, un 25 reizes tika pielietots impulsa spriegums ar stāvumu 1000kV/us{2}}kV/μs.
Autopsija ir jānoņem apvalks ar nazi vai ārēju spēku un jānovēro serdes stieņa virsmas stāvoklis pēc apvalka nolobīšanas.
10. attēls. Paraugs pēc autopsijas
Lai iegūtu sīkāku informāciju par iepriekšminētajiem testiem, lūdzu, skatiet sadaļu "GB/T 19519-2014 Definīcija, testēšanas metodes un pieņemšanas kritēriji gaisvadu līniju izolatoriem ar nominālo spriegumu virs 1000 V maiņstrāvas sistēmām ar piekārtiem un stiepes kompozītmateriālu izolatoriem".
Pēc tam, kad ir izslēgta blīvējuma problēma, ja kāds no iepriekšminētajiem testiem ir ievērojami novirzīts no normas, var spriest, ka izolatoram, iespējams, ir saskarnes problēmas.Katra izmēģinājuma nozīmīgas neparastas pazīmes bija:
serdes stieņa caurlaidības tests: serdes stieņa testa sekciju 15 minūšu laikā iekļūst metilēna šķīdums.
serdes stienis ar apvalka ūdens difūzijas testu: serdes stieņa noplūdes strāva pārsniedz 1mA;
Strāvas frekvences izturības sprieguma siksnas temperatūras paaugstināšanās tests: laboratorijas simulācijas testa laikā serdes stieņa temperatūras paaugstināšanās ir ievērojama, un temperatūras paaugstināšanās pakāpeniski palielinās, palielinoties spiediena laikam; ja tas ir tikai neliels temperatūras paaugstināšanās, iespējams, ka apvalks ir mitrs, bet serdes stieņa iekšpusē problēmu nav.
Stāvo viļņu tests: serdes stieņa iekšējais sadalījums;
Autopsija: liela daļa no serdes stieņa virsmas ir tieši pakļauta.
Par kompozītmateriālu izolatora saskarnes problēmu spriedumu vairāk informācijas var atrast manā citā rakstā:Kompozītmateriālu izolatora saskarnes problēmas un to noteikšana.