Nutrūkusi kompozicinių izoliatorių eilutė, jos priežastys ir atitinkami analizės metodai
Šiuo metu elektros tinklų perdavimo linijose naudojama daug kompozitinių izoliatorių, kurie sunaudoja apie 50 procentų linijų izoliatorių. Tarp jų linijiniai bokštai sudaro didesnę dalį. Beveik visuose linijiniuose bokštuose labai užterštose vietose naudojami kompozitiniai izoliatoriai. Kompozitinis izoliatorius išsprendė taršos pliūpsnio problemą, kuri daugelį metų kankino elektros tinklą, nes jis puikiai apsaugo nuo taršos perkaitimo, tačiau stygų trūkimo problema kartais iškyla. Vienos eilės styginių bokštų atveju, kai nutrūksta kompozicinių izoliatorių styga, linija dažnai nukrenta, o tai sukels didžiulę grėsmę socialiniam saugumui. Kelių serijų stulpų bokštams, nutrūkus stygai, jis taip pat paveiks bokštus ir kitus izoliatorius, o tai turės įtakos linijos patikimumui. Kadangi pastaraisiais metais labai sumažėjo važiavimo greitis dėl taršos pliūpsnio, stygų trūkimas tapo svarbia kompozitinių izoliatorių problema.
Dėl daugelio priežasčių nutrūksta kompozicinė izoliatoriaus styga, o išvaizda ir bandymų rezultatai skiriasi. Atsiradus lūžiui, labai svarbu tiksliai rasti priežastį tolesniam gydymui. Kartu reikėtų apibendrinti gedimo priežastis, kurios turi svarbią reikšmę izoliatoriams, jungiamiems į elektros tinklą. Todėl kartu su nutrūkusių stygų formomis, su kuriomis susisiekė asmenys, kalbėsime apie nutrūkusių stygų priežastis ir kaip jas analizuoti bei patikrinti. Nutrūkusios stygos gali būti neuždengtos. Maloniai kviečiame palikti žinutę arba atsiųsti el. laišką aptarti.
1. Nutrūkusių kompozitinių izoliatorių stygų klasifikavimas ir lūžių charakteristikos
Kompozitinių izoliatorių nutrūkusias stygų formas galima suskirstyti į tris kategorijas: išorinės jėgos plyšimą, trapų trūkimą ir puvinį trūkimą. Tarp jų labai retai pasitaiko išorinės jėgos plyšimo atvejų, o trapus trūkimas ir supuvęs trūkimas yra pagrindiniai nutrūkusių stygų tipai.
1.1 Plyšimas išorine jėga
Plyšimo iš išorės jėgos priežastys dažnai yra itin stiprus vėjas, stiprus linijų apledėjimas ir ledą šalinantys šuoliai.
Apskritai, izoliatoriaus mechaniniu stiprumu kontroliuojama dalis paprastai yra rutulinės galvutės kaklelis, tai yra, kai jį veikia tik tempiamasis įtempis, rutulinė galvutė dažnai lūžta pirmoji. Tačiau, kai kartu veikia sukimo, tempimo įtempiai arba gniuždymo įtempiai, metalinės detalės ir kompozitinio izoliatoriaus šerdies strypo jungties dalis yra pati trapiausia, todėl lūžio padėtisdažnai yra prie jungiamosios detalės ir šerdies strypo dalies.
Šerdies strypas pagamintas iš didelio stiprumo stiklo pluošto. Kai jis yra iš dalies pažeistas ir suplyšęs kartu veikiant sukimo ir tempimo įtempiams,šerdies strypo lūžis dažnai būna netolygus, kai kurie pluoštai yra šluotos formos, o lūžis neturi karbonizacijos pėdsakų.Figūra 1.
1 pav. Tipiškas išorinės jėgos plyšimo lūžis
1.2 Trapus lūžis (įtempimo korozija)
Trapus lūžis yra pagrindinis stygų trūkimo tipas ankstyvame kompozitinių izoliatorių panaudojime, o lūžio procesą lydi įtempių korozijos procesas.Lūžio vieta gali būti galinių jungiamųjų detalių viduje ir šalia galinių jungiamųjų detalių ir šerdies strypo jungties.
Akivaizdžiausias trapaus lūžio bruožas yra tas, kad didžioji lūžio dalis yra plokščia ir lygi, o pjūvis statmenas šerdies strypo ašiai.Tipinė lūžio morfologija parodyta 2 paveiksle.
a) plokščias lūžis
b) lūžis yra laiptuotas, o kiekvienas žingsnis yra plokščias.
2 pav. Tipinė kompozitinio izoliatoriaus trapaus lūžio morfologija
1.3 Lūžimas dėl korozijos (šerdies strypo karbonizacija)
Lūžimas dėl korozijos pastaraisiais metais tapo pagrindine kompozitinio izoliatoriaus stygos trūkimo forma, o jos stygos trūkimą lydi ilgalaikis vidinio iškrovimo procesas.Įtrūkimas paprastai yra šalia kompozitinio izoliatoriaus aukštos įtampos galo.
Pagrindinės supuvusio lūžio išvaizdos ypatybės yra žymus šerdies strypo karbonizavimas (pajuodimas), o tuo pačiu metu lūžis yra netolygus ir akivaizdus vielos tempimas.Tipinė lūžio forma parodyta 3 paveiksle.
3 pav. Tipinė kompozitinio izoliatoriaus trapaus lūžio morfologija
2. Nutrūkusių stygų priežastys ir vystymosi procesas
Tarp trijų nutrūkusių stygų tipų išorinės jėgos plyšimo tikimybė yra labai maža, o procesas yra paprastas ir lengvai analizuojamas esant ekstremalioms oro sąlygoms. Todėl šiame darbe tik pristatomos trapiojo ir puvinio lūžio priežastys, vystymosi procesas ir analizės metodai.
2.1 Trapus lūžis
Trapus lūžis paprastai lydimas įtempių korozijos proceso. Izoliatorius neša laido svorį ir yra įtemptas. Kai šerdies strypas dėl kokių nors priežasčių patenka į rūgštinį skystį, rūgštinis skystis sugadins šerdies strypą. Ankstyvuosiuose kompozitiniuose izoliatoriuose naudojamas rūgštims neatsparus šerdies strypas yra įtemptas. Bendrai veikiant korozijai, šerdies strype palaipsniui atsiranda įtrūkimų, o įtrūkimai palaipsniui plečiasi, kol likęs šerdies strypas neatlaiko tempimo jėgos ir nutrūksta.
Iš to, kas išdėstyta pirmiau, matyti, kad yra dvi pagrindinės trapios lūžimo sąlygos: sandariklio gedimas, o šerdies strypas yra neatsparus rūgštims.Be to, įtrūkimų susidarymas labai pagreitina trapių lūžių atsiradimą. Pagal faktinius atvejus trapių lūžių vystymosi procesas skirstomas į dvi kategorijas:
(1) Sandarinimo pažeidimas – šerdies strypas drėgnas – susidaro vidinė iškrova – susidaro rūgštinė medžiaga – įtempių korozija – šerdies strypas trapus lūžta;
(2) Gamybos defektai, likę gale (pleišto struktūra) - sandariklio gedimas - rūgščių medžiagų patekimas į atmosferą - įtempių korozija - trapus šerdies strypo lūžis.
Pleišto konstrukcija turi įsmeigti pleištą į šerdies strypo galą, todėl šerdies stryne lengva palikti nedidelių įtrūkimų. Kai sandarinimas normalus, smulkūs įtrūkimai plečiasi labai lėtai. Kai sandarinimas nepavyksta, pirmiau minėti įtrūkimai taps įtempių korozijos pradžios tašku. Konkretų pleištinės konstrukcijos tipą rasite kitame mano straipsnyjePerdavimo linijos izoliatoriaus konstrukcija-1 (porceliano / stiklo disko tipo pakabos izoliatorius, strypinio tipo kompozitinis pakabos izoliatorius).
a) vidinė pleišto konstrukcija
b) vidinis pleištas yra varomas, kad būtų padalintas šerdies strypas.
4 pav. Vidinė pleišto konstrukcija ir šerdies strypo pažeidimas
Yra trys sandariklio gedimų tipai:
(1)Galinio sandariklio gedimas:Sandariklis yra įtrūkęs arba montavimo metu pažeistas jo galas, todėl sandariklis sugenda.
(2)Sandarinimo gedimas dėl apvalkalo gedimo:
A. Apvalkalo medžiaga yra prasta, o apvalkalas yra korozinis dėl išorinių iškrovų; lietingu oru kompozitinio izoliatoriaus paviršiuje bus vainikinės iškrovos, o žaibui trenkus galas lengvai nudegina aukštos temperatūros lankas. Aukščiau nurodytais atvejais jis lengvai įtrūksta, todėl šerdies strypas sušlampa.
B. Neteisinga išlyginamojo žiedo konfigūracija sukels stiprų vainikinį iškrovą ir ardys apvalkalą; jei išlyginamasis žiedas sumontuotas netinkamai arba netinkamai parinkti parametrai, aukštos įtampos galas sukels stiprų vainikinį išlydį, o dėl ilgalaikio poveikio bus pažeistas apvalkalas ir šerdies strypas bus drėgnas.
(3) Iškilo apvalkalo ir šerdies strypo sąsajos problema, o drėgmė difuzijos būdu patenka į šerdies strypą.
2.2 Lūžimas dėl korozijos
Šiuo metu daugumoje naudojamų kompozitinių izoliatorių naudojami rūgštims atsparūs šerdies strypai, todėl trapių lūžių tikimybė labai sumažėjo, o supuvęs lūžis tapo pagrindine izoliatoriaus virvelių trūkimo forma. Skilimą dažnai lydi ilgalaikis iškrovimas šerdies strypo viduje, o generuojama energija palaipsniui keičia šerdies strypo struktūrą. Viena vertus, stiklo pluoštą apvyniojanti ir fiksuojanti derva suyra, o stiklo pluošto struktūra tampa minkšta. Kita vertus, stiklo pluoštas yra karbonizuotas, o mechaninės savybės yra puikios. Leiskitės žemyn, kol šerdies strypas neatlaikys apkrovos ir nutrūks.
Šiame procese vidiniai defektai vystosi išilgai šerdies strypo radialine kryptimi, taip pat vystosi ašine kryptimi, o šerdies stryne susidaro vidinis iškrovos kanalas, o elektrinio lauko stiprumas gale yra labai didelis, todėl apvalkalas prasiskverbti iš vidaus į išorę. Tipiška nuotrauka parodyta 5 paveiksle.
a) Defekto išsiplėtimas šerdies strypo viduje
b) Šerdies strypo apvalkalo perforatorius
5 pav. Defekto išsiplėtimas šerdies strypo viduje, sulūžęs dėl korozijos
Atsižvelgiant į šerdies strypo vidinio iškrovimo kilmę, skilimas gali būti suskirstytas į šias dvi kategorijas:
(1) Sandarinimo gedimas – šerdies strypas drėgnas – susidaro vidinė iškrova – susidaro rūgštinė medžiaga – įtempių korozija – šerdies strypas trapus lūžta;
Šio tipo lūžių vidinio iškrovimo priežastis yra galinio sandariklio gedimas ir apvalkalo pažeidimas, o priežastys yra tos pačios, kaip ir ankstesnio trapaus lūžio.Matyti, kad net ir naudojant rūgštims atsparų šerdies strypą, tol, kol suges sandariklis, virvelė vis tiek nutrūks!
(2) Yra vidinių šerdies strypo defektų-vandens prasiskverbimas-viduje susidaro iškrova-susidaro rūgštinės medžiagos-apvalkalas eroduotas-padidėjęs vidinis iškrovimas-šerdies strypo karbonizacija;
Vidiniai šerdies strypo defektai dažniausiai atsiranda dėl prastos šerdies strypo ir apvalkalo sąsajos, pvz., prasto sukibimo, sąsajoje likusių oro skylių ir pan. Dėl prasto sukibimo atsilaisvins ir susidarys vidiniai oro tarpai. Yra šie pagrindiniai tokių nutrūkusių stygų procesai:Apvalkalo paviršius nepažeistas, tačiau drėgmė patenka į šerdies strypą.
3. Nutrūkusių stygų analizės metodas
Dėl išorinės jėgos plyšimo nutrūkusios stygos lengva gauti užuominų iš meteorologinės informacijos, todėl čia aptariama tik trapiojo ir supuvusio lūžio analizė. Nutrūkus stygai, pirmiausia nustatykite, ar nutrūkusi styga yra trapi ar supuvusi pagal lūžio formą ir lūžio padėtį, tada pasirinkite atitinkamą bandomąjį elementą patikrinimui pagal galimas anksčiau minėtas priežastis.
3.1 Trapus lūžis
Jei manoma, kad lūžis yra trapus, pagal tai, kas išdėstyta aukščiau, jį gali sukelti sandariklio gedimas ir rūgštims neatsparus šerdies strypas arba liekamieji gamybos defektai gale ir sandarinimo gedimas bei ne rūgštims atsparus šerdis.
(1) Sandarinimo gedimas ir rūgštims neatsparus šerdies strypas
Galinio sandariklio gedimo patikrinimas:Tai pačiai gaminių partijai atliekamas sandarumo testas, išpjaustomos sulūžusios izoliatoriaus jungiamosios detalės ir aptinkamos vidinės rūdžių dalys.
Sandarinimo bandymas yra 70 procentų vardinės mechaninės apkrovos kompozitiniam izoliatoriui 96 valandas, o po to 20 minučių apvynioti galą skvarbiu priedu. Vizualiai apžiūrėdami ir anatomiškai patikrinkite, ar dažiklis prasiskverbia į galą ir įsiskverbimo gylį. Galiniai sandarikliai buvo laikomi priimtinais tol, kol įsiskverbimo gylis nepasiekė šerdies strypo.
6 pav. Galinio sandarinimo bandymas – anatominis įsiskverbimo gylio patikrinimas po skvarbiosios medžiagos kapsuliavimo
Dažnai pavyzdys yra galo sandarinimo gedimas. Atliekant tos pačios produktų partijos sandarinimo testą problemos gali nepavykti rasti. Tačiau jei sandarinimo pabaigoje sugenda, prireiks tam tikro laiko, kol įtempimo korozijos procesas visiškai prasidės. Todėl galinių jungiamųjų detalių viduje dažnai atsiranda korozija. Todėl sulūžusio izoliatoriaus galo anatomija ir rūdžių komponentų aptikimas yra pati tiesiausia ir efektyviausia priemonė.
Sandarinimo gedimo dėl prastos apvalkalo medžiagos patikrinimas: Atlikite skėčio apvalkalo medžiagų sekimo ir elektrinio atsparumo korozijai bandymus tai pačiai gaminių partijai.
Skėčio dangtelio medžiagos atsparumas sekimui ir elektrinei korozijai bandymas yra izoliatoriaus tvarto supjaustymas į plokščią tam tikro storio pavyzdį ir bandymas atliekamas naudojant pastovios sekimo įtampos metodą. Bandymo įtampa yra 4,5 kV kintamoji srovė, o pavyzdys gali atlaikyti 6 valandas be korozijos. Bandymas laikomas sėkmingu, jei gylis neviršija 2,5 mm.
7 pav. Mėginiai, kuriems atlikti sekimo ir elektrinio atsparumo korozijai bandymai
Apvalkalo sandariklio gedimo, atsiradusio dėl netinkamo klasifikavimo žiedo įrengimo, patikrinimas:Patikrinkite, ar rūšiavimo žiedas sumontuotas atvirkščiai, ar teisinga montavimo padėtis, ir atlikite elektrinio lauko patikros skaičiavimą pagal skirstymo žiedo konfigūracijos schemą.
Sandarinimo gedimo dėl prastos šerdies strypo ir apvalkalo sąsajos patikrinimas:Atlikite šerdies strypo pralaidumo bandymą, šerdies strypo apvalkalo vandens difuzijos bandymą, maitinimo dažnio atsparumo įtampos diržo temperatūros padidėjimo bandymą, stačios temperatūros kilimo bandymą tai pačiai izoliatorių partijai. Bangų bandymas, skrodimas.
Šerdies strypo atsparumo rūgštims patvirtinimas:Atlikite šerdies strypo atsparumo rūgštims bandymą, jei izoliatoriai arba tos pačios partijos gaminiai yra sugedę.
Atliekant šerdies strypo atsparumo rūgštims bandymą, reikia nulupti izoliatoriaus apvalkalo dalį, kad būtų atskleistas šerdies strypas, o po to sumalus jį apvynioti 1 mol/l azoto rūgštimi ir tuo pačiu metu įtempti 96 valandas. . Įtempimo vertė yra šerdies strypo ploto ir 300 MPa sandauga, pvz., 96 val. Po to, kai šerdies strypas nėra pažeistas ir ant paviršiaus nėra didelio įtrūkimo, laikoma, kad šerdies strypas reikalingas atsparumui rūgštims. (Taip pat žinomas kaip rūgštims atsparus šerdis)
Išsamesnės informacijos apie pirmiau minėtų bandymų metodus ir kriterijus žr. „GB/T 19519-2014 Oro linijų izoliatorių, kurių vardinė įtampa viršija 1000 V, apibrėžimas, bandymo metodai ir priimtinumo kriterijai, skirti kintamosios srovės sistemoms su pakabinamomis ir tempiamomis sistemomis. Kompozitiniai izoliatoriai".
(1) Likę gamybos defektai gale ir sandariklio gedimas bei rūgštims neatsparus šerdis
Sandarinimo gedimo ir rūgštims neatsparaus šerdies strypo patikrinimas yra toks pat, kaip ir aukščiau. Galutinius gamybos defektus galima patikrinti atliekant tos pačios produktų partijos mechaninių pažeidimų apkrovos bandymą, tačiau galutiniai gamybos defektai dažnai būna pavieniai atvejai, todėl atliekant bandymą sunku tiksliai atsekti šaltinį. Tam gali padėti galinė konstrukcija ir lūžio padėtis. Jei galas turi pleištinę konstrukciją, o lūžis yra galinės jungties viduje ir yra arti varomo pleišto galo, tai reiškia, kad viduje yra didesnė gamybos defektų tikimybė.
3.2 Lūžimas dėl korozijos
Jei manoma, kad tai yra trapus lūžis, pagal tai, kas išdėstyta aukščiau, jį gali sukelti vidinis ilgalaikis iškrovimas, kurį sukelia sandariklio pažeidimas, arba vidiniai šerdies strypo defektai, kurie erozuoja per apvalkalą iš vidaus. į išorę, dėl ko vidinės ilgalaikės iškrovos gali nutrūkti.
(1) Sandarinimo pažeidimas ir vidinis ilgalaikis iškrovimas
Galinio sandariklio ir apvalkalo gedimo tikrinimo metodas yra toks pat, kaip ir ankstesniame 3.1 skirsnyje.
Nustačius, kad ant šerdies strypo yra skylė, bus svarbiausia spręsti, ar skylė atsirado dėl išorinės priežasties, dėl kurios sugenda apvalkalo sandariklis, ar dėl vidinio defekto ir perforacijos. Galime pradėti nuo sudėties skirtumo tarp skylės vidaus ir išorės. Paprastai toje pusėje, kurioje yra didesnė karbonizuotų komponentų dalis, yra didesnė tikimybė, kad iškrovimo laikas prasidės anksčiau, o skylė greičiausiai prasidės iš šios pusės.
(2) Defektai šerdies strypo viduje
Pastaraisiais metais pasitaikė vidinių šerdies strypo defektų, daugiausia dėl prastos šerdies strypo ir apvalkalo sąsajos.Sugedusios sąsajos patikrinimas:Atlikite šerdies strypo pralaidumo bandymą, šerdies strypo apvalkalo vandens difuzijos bandymą, maitinimo dažnio atsparumo įtampos diržo temperatūros padidėjimo bandymą, stačios temperatūros kilimo bandymą tai pačiai izoliatorių partijai bangų bandymą, skrodimą.
Šerdies strypo pralaidumo bandymas yra išpjauti šerdies strypą į 10 mm ilgio pavyzdį, pjovimo kryptis statmena šerdies lazdelei, abu galus nupoliruoti švitriniu popieriumi ir įdėti į raudoną arba violetinį metileno tirpalą. Viršutinis galas prasiskverbia, ir matuojamas laikas, per kurį tirpalas prasiskverbia į šerdies strypo vidų iki viršaus.
8 pav. Pralaidumo bandymas
Atliekant šerdies strypo su apvalkalu vandens difuzijos bandymą, šerdies strypą reikia supjaustyti į 30 mm ilgio mėginį, pjovimo kryptis statmenai šerdies strypui, abu galus nušlifuoti švitriniu popieriumi, pavirti 0,1 procento koncentracijos NaCl tirpale. 100 val., tada 1 min. įjunkite 12 kV kintamosios srovės įtampą, išmatuokite nuotėkio srovę.
9 pav. Vandens difuzijos bandymo skyrius
Galios dažnio atsparumo įtampos diržo temperatūros kilimo bandymas yra 30 minučių prijungti didžiausią darbo įtampą izoliatoriui ir infraraudonųjų spindulių pagalba matuoti izoliatoriaus temperatūros kilimą.
Atliekant stačių bangų bandymą, izoliatorius buvo virinamas 42 valandas, o impulsinė įtampa, kurios statumas buvo 1000 kV/us-1500kV/μs, buvo taikomas 25 kartus.
Skrodimas turi pašalinti apvalkalą peiliu arba išorine jėga ir stebėti šerdies strypo paviršiaus būklę, kai apvalkalas nulupamas.
10 pav. Mėginys po skrodimo
Išsamesnės informacijos apie pirmiau nurodytus bandymus žr. „GB/T 19519-2014 Oro linijų izoliatorių, kurių vardinė įtampa viršija 1000 V, kintamosios srovės sistemoms su pakabinamaisiais ir tempiančiais kompozitiniais izoliatoriais, apibrėžimas, bandymo metodai ir priėmimo kriterijai“.
Atmetus sandarinimo problemą, jei kuris nors iš pirmiau minėtų testų yra labai nenormalus, galima spręsti, kad izoliatorius gali turėti sąsajos problemų.Reikšmingos nenormalios kiekvieno bandymo savybės buvo:
šerdies strypo pralaidumo bandymas: per 15 minučių metileno tirpalas prasiskverbia į šerdies strypo bandomąją dalį.
šerdies strypas su apvalkalo vandens difuzijos bandymu: šerdies strypo nuotėkio srovė viršija 1mA;
Galios dažnio atsparumo įtampos diržo temperatūros padidėjimo bandymas: laboratorinio modeliavimo bandymo metu šerdies strypo temperatūros kilimas yra reikšmingas, o temperatūros kilimas palaipsniui didėja ilgėjant slėgio trukmei; jei tai tik nedidelis temperatūros pakilimas, gali būti, kad apvalkalas drėgnas, bet šerdies strypo viduje nėra problemų.
Stačios bangos bandymas: vidinis šerdies strypo gedimas;
Skrodimas: Didelis strypo šerdies paviršiaus plotas yra tiesiogiai veikiamas.
Apie sudėtinių izoliatorių sąsajos problemų sprendimą daugiau informacijos galite rasti kitame mano straipsnyje:Kompozitinio izoliatoriaus sąsajos problemos ir jų aptikimas.