تست قوس قدرت در مجموعه های عایق

مجموعه مقره ها از متداول ترین اجزای شبکه های انتقال هستند و کیفیت و عملکرد آنها نقشی حیاتی در تامین برق مطمئن ایفا می کند. یک بخش کلیدی آن رفتار آنها هنگام قرار گرفتن در معرض قوس قدرت است. طراحی ضعیف با توجه به رفتار قوس قدرت می تواند به طور قابل توجهی طول عمر مجموعه عایق را کاهش دهد و احتمال قطع شدن منبع را افزایش دهد.

تنوع گسترده ای از گزینه ها و محیط های مواد عایق وجود دارد که در آن مجموعه عایق ها استفاده می شود. به این ترتیب، طراحی مجموعه عایق ها به طور قابل توجهی متفاوت است و حتی ممکن است نیاز به طراحی برای کاربردهای خاص داشته باشد. حتی کوچکترین تفاوت در طراحی می تواند بر رفتار قوس قدرت یک رشته تأثیر بگذارد. آزمایش فیزیکی مطمئن‌ترین راه برای ارزیابی رفتار قوس قدرت یک رشته است و بنابراین شرکت‌ها به طور فزاینده‌ای می‌خواهند که مجموعه‌های عایق قبل از نصب آن‌ها در شبکه‌های خود، تحت آزمایش قوس قدرت قرار گیرند.

در طی چندین سال گذشته، آزمایشگاه‌های KEMA، پراگ، بیش از 160 مجموعه عایق تست قوس قدرت را در انواع مختلف انجام داده‌اند. این تست ها بر اساس IEC 61467:2008 انجام شد. علاوه بر آشکار کردن رایج‌ترین حالت‌های خرابی برای انواع مختلف مجموعه‌های عایق، این بررسی اجمالی توسط رابرت جچهای یک مشکل بالقوه در مورد نحوه تعریف IEC 61467:2008 در حال حاضر را برجسته می‌کند. این مسئله‌ای است که می‌تواند ارزش ابزارهای حاصل از آزمایش‌های امروزی را تحت تأثیر قرار دهد. بینش به‌دست‌آمده از این به تولیدکنندگان مجموعه عایق ورودی مفیدی را در مورد بهترین روش طراحی رشته‌ها برای افزایش شانس موفقیت{{8}زمانی در آزمایش افزایش می‌دهد و در نتیجه زمان و هزینه صرف شده برای طراحی مجدد را کاهش می‌دهد. همچنین ممکن است بحث در مورد مشخصات استاندارد را تحریک کند تا اطمینان حاصل شود که نیازهای تولیدکنندگان و شرکت‌ها را به طور مساوی برآورده می‌کند.

تست قوس قدرت مجموعه عایق ها در KEMA طبق استاندارد IEC 61467:2008 انجام می شود. این استاندارد برای رشته ها یا مجموعه های عایق متشکل از مواد سرامیکی، شیشه ای یا کامپوزیت که بر روی قطب های فلزی یا برج ها نصب می شوند و در خطوط هوایی AC با ولتاژ اسمی 0.10 بالاتر استفاده می شود، اعمال می شود.

این استاندارد روش ها، پارامترها، مدارها و غیره را برای آزمایش قوس قدرت در هر دو مجموعه مقره و رشته های کوتاه تعریف می کند. ترتیبات آزمایشی مختلف در استاندارد مجاز است و انتخاب بستگی به کاربرد نهایی مجموعه های عایق، با توجه به نیاز مشتری دارد. مدار و سری تست باید بر اساس عواملی مانند هندسه و نوع مقره، موقعیت آن روی خط و نوع برج انتخاب شود.

ترتیبات تست

موقعیت مورد نظر یک مجموعه در یک خط تعیین می کند که آیا باید با یک مدار تغذیه متعادل یا نامتعادل و بسته به پارامترهای خط، جریان مدار کوتاه-برای استفاده در طول آزمایش آزمایش شود. اگر مجموعه مقره در 5 درصد اول یا آخر خط قرار گیرد، باید با یک مدار تغذیه نامتعادل آزمایش شود، در حالی که مجموعه هایی که بین نقاط 5 درصد و 95 درصد خط قرار دارند به یک مدار تغذیه متعادل برای آزمایش نیاز دارند. به طور مشابه، مجموعه‌های بخش «وسط» (یعنی از 24٪ تا 76٪ طول خط) فقط به 20٪ از جریان مدار کوتاه نامی{11} شبکه نیاز دارند. مجموعه‌هایی که برای استفاده در مکان‌هایی بین نقاط 5% و 24% – یا 76% و 95% نقاط – به 50% نیاز دارند و مجموعه‌ها در اولین 5% به جریان مدار کوتاه- کامل شبکه نیاز دارند.

در همین حال، نوع برج‌ها در حین آزمایش، مدار برگشت متعادل یا نامتعادل را انتخاب می‌کنند. ست برای استفاده در پنجره فاز مرکزی یک برج نیاز به آزمایش با مدار برگشت متوازن دارد (که سری آزمایشی X نامیده می شود). برای موقعیت های بیرونی روی برج یا جایی که پنجره فاز مرکزی وجود ندارد، از یک مدار برگشت نامتعادل استفاده می شود (که سری آزمایشی Y نامیده می شود). علاوه بر این، تعداد آزمایش‌هایی که باید انجام شود بستگی به این دارد که آیا مشتری قصد دارد از همان نوع مجموعه در سراسر خط استفاده کند (در این صورت مجموعه آزمایشی کامل X یا Y انجام می‌شود) یا فقط در امتداد بخشی از خط. شکل{4}} آرایش آزمایشی غیر معمول را برای یک مجموعه رشته V- با عایق مرکب نشان می‌دهد. این آرایش آزمایشی شامل مدارهای تغذیه و بازگشت متعادل است. آرایش تصویر یک موقعیت مجموعه عایق را بین نقاط 5% و 95% خط در پنجره فاز مرکزی برج شبیه‌سازی می‌کند.

بسته به نوع مجموعه عایق، استاندارد IEC 61467:2008 همچنین ممکن است مستلزم انجام آزمایشات تصحیح آن علاوه بر تست قوس قدرت باشد که اصلی ترین آن تست بار شکست مکانیکی (MFLT) است. این کار بر روی واحد مقره انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که آنها می توانند نیروهای مکانیکی را پس از اعمال قوس برق تحمل کنند. مجموعه های عایق همچنین ممکن است مورد نیاز باشد که تحت آزمایش فلاش اور فرکانس توان خشک (DPFF) قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که مقره در ولتاژهای زیر ولتاژ فلاش اوور دچار سوراخ نمی شود. آزمایش‌های الکتریکی اضافی ممکن است بر روی اتصالات و هادی‌ها در مجموعه مقره انجام شود تا قابلیت‌های مقاومت را تأیید کند.

بررسی اجمالی آماری آزمون ها

تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش های انجام شده بر روی 162 مجموعه عایق در یک دوره پنج ساله- در زیر نشان داده شده است:

انواع مجموعه و اجزای عایق

مجموعه‌های عایق بسته به کاربرد مورد نظر، در انواع مختلف طراحی و مواد عایق موجود هستند. مجموعه عایق های آزمایش شده در طول دوره پنج ساله-شامل موارد زیر است:

• 92 ست تعلیق
• 49 ست تنش
• 17 رشته "V".
• 4 عایق بازوی متقاطع-

از نظر مواد عایق مورد استفاده و طراحی عایق، مجموعه عایق های آزمایش شده شامل:

• 81 کامپوزیت
• 34 شیشه، درپوش و سنجاق
• 12 شیشه، درپوش و سنجاق (رشته کوتاه)
• 27 میله چینی بلند
• 8 عدد چینی، درپوش و سنجاق

اجزای حیاتی

ارقام بالا نشان دهنده کیفیت مجموعه عایق های موجود امروزی و نیاز پایدار به آزمایش قبل از نصب است. با این حال، شاید بینش در مورد حالت های شکست اصلی برای مجموعه های عایق روشن تر باشد. این بینش، زمینه هایی را که تولیدکنندگان هنگام طراحی مجموعه های عایق جدید باید به آن توجه ویژه ای داشته باشند، برجسته می کند.

مجموعه‌های عایق میله‌ای بلند-

برای مجموعه‌های میله‌های طولانی-سه مشکل بالقوه مشخص شد. قطعات فلزی واحد عایق در صورتی که به خوبی طراحی نشده باشند می توانند مستعد ذوب شوند. علاوه بر این، طراحی ضعیف می تواند منجر به شکستن سوله های نزدیک این قطعات فلزی شود. در نهایت، قوس می تواند باعث تبخیر فلز از اتصالات محافظ مجموعه شود و باعث ایجاد «پودل» شود.

مجموعه عایق کامپوزیت

لاستیک سیلیکونی مورد استفاده در عایق های کامپوزیت مقاومت بالایی در برابر تست قوس قدرت از خود نشان می دهد. با این حال، نقطه بحرانی برای این مجموعه ها جایی است که هسته فایبر گلاس با اتصالات انتهایی فلزی متصل می شود.

ست های عایق درپوش و پین (شیشه ای یا چینی)

عایق های درپوش و پین پس از آزمایش قوس قدرت مقاومت مکانیکی بالایی از خود نشان می دهند. زمینه های اصلی مورد توجه برای این مجموعه ها، احتمال شکستن سوله ها و در مورد مجموعه های شیشه ای، خنک شدن واحدهای درپوش و پین است.

اتصالات محافظ: بار-محافظت اتصالات بلبرینگ و اتصالات جهت قوس

تست‌های قوس الکتریکی فشار مکانیکی و حرارتی بسیار بیشتری را نسبت به تست‌های مدار کوتاه- بر این اتصالات وارد می‌کنند. این باید در هنگام طراحی اتصالات محافظ مجموعه های عایق از همه نوع در نظر گرفته شود.

همچنین خطر ذوب شدن مواد این اتصالات بر روی واحدهای عایق وجود دارد. همچنین باید مراقب بود که اتصالات محافظ در حین قوس‌بندی حرکت نکنند، که می‌تواند منجر به نشستن ریشه قوس بر روی اتصالات- باربر شود.

اتصالات محافظ: حلقه های کرونا، حلقه های درجه بندی

این اتصالات اصولاً برای جریان های قوس الکتریکی طراحی نشده اند، اما بر موقعیت آرکرووت و نحوه حرکت آن تأثیر می گذارند. مانند سایر اتصالات محافظ، عوامل خطر عبارتند از ذوب مواد روی واحدهای عایق و حرکت اتصالات که باعث دور شدن ریشه قوس از موقعیت مورد نظر خود می شود. علاوه بر این، تغییر در خطوط این اتصالات می تواند منجر به تخلیه بیش از حد کرونا و نویز رادیویی شود.

رفتار قوس قدرت در طول آزمایشات

انجام تست های بررسی شده در بالا فرصتی برای مطالعه دقیق رفتار پاورارک ها در طول آزمایش فراهم می کند. دو رفتار اساسی متمایز مشاهده شد. در حالت اول، قوس قدرت بین اتصالات محافظ طراحی شده برای تعیین مسیر خود (به عنوان مثال شاخ های قوس، حلقه های قوس و غیره) اجرا می شود. این رفتار مورد نظر قوس قدرت است و به این معنی است که بیشتر فشار ناشی از قوس بر روی اتصالات محافظ و مجموعه عایق ها اعمال می شود که تنها تأثیر محدودی بر خود ماده عایق دارد. مهم این است که این نوع رفتار تأثیر کمی بر برج و هادی ها دارد.

با این حال، در جایی که قوس در امتداد هادی خط یا برج حرکت می کند، می تواند یک رفتار ثانویه رخ دهد. در این مورد، با تنش های بسیار کمتر بر روی اتصالات محافظ و واحدهای عایق، تأثیر بر مجموعه عایق بسیار کمتر است. با این حال، تأثیر منفی بسیار بیشتری روی برج یا هادی که حامل قوس است وجود دارد.

در حال حاضر، IEC61467:2008 رفتار قوس را در طول آزمایش مشخص نمی کند. همچنین معمولاً در اسناد مناقصه برای نصب شبکه یا پروژه های ارتقاء مشخص نشده است. این می تواند یک مشکل واقعی برای شرکت های برق و تولید کنندگان مجموعه های عایق باشد. اگر طراحی مجموعه مقره منجر به رفتار قوس از دو روشی که در بالا توضیح داده شد، شود، احتمالاً مجموعه مقره تست قوس قدرت را پشت سر می گذارد زیرا قوس به مقره نزدیک نیست و بنابراین نمی تواند به آن آسیب برساند. با این حال، اگر چنین مجموعه ای در میدان استفاده شود، هر قوسی که تجربه شود در امتداد برج یا هادی خط حرکت می کند و باعث آسیب می شود. علاوه بر این، آسیب به این قطعات تعمیر گران تر خواهد بود و منجر به قطعی طولانی تر می شود.

خلاصه

مطالعه آماری نتایج آزمایش‌های قوس قدرت، امکان شناسایی نقاط بحرانی انواع مجموعه‌های عایق را فراهم کرد. این بینش ارزشمندی را برای تولید کنندگان هنگام طراحی مجموعه های عایق جدید ارائه می دهد.

علاوه بر این، تجربه به‌دست‌آمده از این آزمایش‌ها، مشکل بالقوه استاندارد IEC 61467:2008 را همانطور که امروز مشخص می‌شود برجسته کرد. از آنجایی که استاندارد رفتار قوس را در طول آزمایش مشخص نمی کند، می تواند به مجموعه های عایق بالقوه خطرناک اجازه دهد تا آزمایش را پشت سر بگذارند. این می‌تواند به شرکت‌های برق احساس امنیت نادرستی در مجموعه‌های عایق‌هایی که می‌خرند بدهد. برای اطمینان از اینکه استاندارد نیازهای شرکت های برق، ارائه دهندگان مواد عایق و سازندگان اتصالات عایق را برآورده می کند، باید به این موضوع رسیدگی شود. برای انجام این کار، رفتار قوس در طول آزمایش باید یا از طریق به روز رسانی به IEC61467:2008 یا به طور معمول در اسناد مناقصه از شرکت های برق مشخص شود. دوره دوم مستلزم این است که همه شرکت‌ها از این موضوع بیشتر آگاه شوند.

https://www.inmr.com/power-arc-testing-insulator-sets/