Neskatoties uz to, ka sākotnēji kompozītmateriālu izolatori tiek izmantoti galvenokārt piesārņotajās apkalpošanas zonās, to pielietojums ir samērā tīrā vidē, jo to apstrādei ir salīdzinoši viegli un pievilcīgas iegādes izmaksas. Pavisam nesen sprieguma uzlabošana, kā arī jaunu maiņstrāvas līniju kompakts dizains ir kļuvis par papildu nišas jomām, kur kompozītizolatori tiek izmantoti tīrā vidē.
Pēdējo lietojumu gadījumā izolatoru izvietojums bieži tiek veidots samērā īss, lai iekļautos torņu samazinātā telpā. Tāpēc maksimālā E lauka ierobežošana joprojām kļūst kritiskāka. Vēl viena pieaugoša pielietojuma joma ir saliktie staciju izolatori, it īpaši tie, kuriem ir ciets kodols, jo tie pēc atloku konstrukcijas daudz neatšķiras no kompozītmateriālu līnijas izolatoriem.
Lai nodrošinātu optimālus kompozītizolatoru, kas aprīkoti ar šķirošanas gredzeniem, izmērus, jāņem vērā trīs kritēriji:
1. Elektriskā lauka ierobežošana vērtēšanas gredzenam& gala montāža;
2. elektriskā lauka ierobežošana gar izolatora korpusa virsmu;
3. Elektriskā lauka ierobežošana “trīskāršā punktā” (kur gaisa& korpuss saskaras ar metāla stiprinājumu).
Visus trīs parasti pārbauda ar E-lauka aprēķiniem, pirmo ar standarta RIV testu, kas aprakstīts IEC 60437 2ndEdition (1997-09). Trešo kritēriju nevar pārbaudīt ar testu, bet otro vēl nav iespējams pārbaudīt nevienā testā. Elektroapgādes uzņēmumi tomēr arvien vairāk interesējas par šādu pārbaudi.
Kritēriju noteikšana maksimālajam e-laukam
Joprojām ir salīdzinoši maz datu par maksimāli pieļaujamo E lauku kompozītu izolatoru gadījumā. Saskaņā ar CIGRE brošūru 284, maksimālais E lauks uz salikta izolatora virsmas (ti, pirmās nojumes galā no gala armatūras) tiek lēsts starp 0,6 un 1,0 kV / mm. Bet šis diapazons, iespējams, ir pārāk optimistisks. Piemēram, agrākie EPRI pētījumi liecina, ka E-lauka maksimālais ierobežojums ir vēlams 0,45 kV / mm, savukārt iepriekšējie pētījumi ar STRI ieteica 0,4 kV / mm. Citi kritisko E lauka līmeni ir novērtējuši tikai par 0,38 kV / mm.
CIGRE brošūra ieteica maksimālo E lauka lielumu uz metāla armatūras 2,2 kV / mm. Saskaņā ar agrāku EPRI rakstu, virsmas stiprinājuma lauka vērtībai, kas norādīta uz metāla veidgabaliem un gredzenveida gredzeniem, jābūt 2,1 kV / mm, un šī vērtība bieži tiek izmantota kā atsauce dizaina vajadzībām. Saskaņā ar iekšējām iepriekšējām CIGRE diskusijām, tomēr daži komunālie uzņēmumi norāda vērtības, kas ir zemākas par 1,6 kV / mm - iespējams, lai ņemtu vērā iespējamos ražošanas defektus, virsmas, kuras ir nedaudz sabojātas nepareizas apstrādes vai ekspluatācijā esošo gredzenu novecošanas dēļ. Agrākā dokumentā STRI ieteica 1,8 kV / mm.
Jaunākie dati no STRI& EPRI
Jaunākie pētījumi apkopoja veikto darbu, lai noteiktu pieļaujamā E lauka praktisko robežu uz izolatora virsmām projektēšanas vajadzībām. EPRI sākotnējais darbs, lai noteiktu E lauka sliekšņa līmeni ūdens izraisītai koronai (pirmo reizi publicēts 1999. gadā), tika paplašināts, balstoties uz maziem, kā arī pilna mēroga testiem, lai precizētu šos sliekšņus. Piemēram, gan dabiskās novecošanās testu (pie STRI), gan mākslīgās novecošanas testu (pēc EPRI) rezultāti parādīja skaidru tendenci uz samazinātu hidrofobitāti apvalku sekcijās, kur E lauks pārsniedz aptuveni 0,3 līdz 0,4 kV / mm (sk. 1. attēlu). Turpmākā sliekšņa precizēšana ir balstīta uz maza mēroga un pilna apjoma laboratorijas testiem, kā arī uz servisa pieredzes datiem. Tā rezultātā tika iegūts šāds galīgais kritērijs, kas parādīts 2. attēlā: nedrīkst būt atļauts, lai vidējais E lauks uz izolatora apvalka pārsniegtu 0,42 kV / mm vairāk nekā 10 mm gar virsmu. Šāda vidējā pieeja tika ieviesta, lai izvairītos no maziem, tomēr nozīmīgiem ģeometrijas jautājumiem, kas pienācīgi neatspoguļo izolatora veiktspēju (ti, šādos punktos strauji pieaugs E lauks). Attiecībā uz gala stiprinājuma blīvējumu (ti, trīskāršo punktu), E laukam nedrīkst būt lielāks par 0,35 kV / mm. Aprēķinus vajadzētu modelēt, izmantojot 3D D lauka simulācijas, un var apsvērt arī laboratorijas testus.
Visbeidzot, daudziem praktiskiem lietojumiem tika izmantoti šādi kritēriji:
• E lauka ierobežojums vērtēšanas gredzena& gala stiprinājums: 1,8 kV / mm
• Vidējā E lauka robeža gar korpusa virsmu: 0,42 kV / mm
• E lauka robeža trīskāršā punktā: 0,35 kV / mm
Pieejas skaidrojums
Programma& Modelēšana
Visi aprēķini STRI tika veikti, izmantojot programmatūru Comsol Multiphysics. Šāda reāla apkalpošanas apstākļu aprēķina praktisks piemērs bija šāds:
Izolatora šķērssviras modelis tika uzstādīts centra fāzē vienā torņa pusē (kā parādīts 6. attēlā). Fāzes tika sakārtotas, lai simulētu sliktāko scenāriju no elektriskā lauka viedokļa, ti, centra fāze ir pakļauta visaugstākajam E laukam blakus esošo divu fāžu tuvuma dēļ vienā un tajā pašā torņa pusē. Saskaņā ar klienta prasību spriegums tika iestatīts uz Um=420 kV. Tāpēc centrālajā fāzē pielietotais elektriskais potenciāls bija 420 / √3 kV. Spriegums divās fāzēs virs un zem centrālās fāzes bija 420 / √3 kV ar 120 ° fāzes nobīdi. Parasti tiek modelēti tikai 10 līdz 12 šķūņu pāri, pamatojoties uz iepriekšējo pieredzi ar līdzīgiem aprēķiniem, kas parādīja, ka tikai tie šķūnīši, kas atrodas vistuvāk armatūrai, ir pakļauti visaugstākajam elektriskajam laukam. Šāda pieņēmuma izdarīšana ļāva samazināt modelēšanas laiku.
Divi galvenie materiāli, kas tika ņemti vērā šajā aprēķinā, bija gaiss un silikona gumija. Stikla šķiedras stienim izmantotā dielektriskā konstante (relatīvā caurlaidība) ir tāda pati kā silikonam, ti, 3.0, bet, tā kā silikona faktiskā relatīvā caurlaidība ir mazāka, aprēķins ir nedaudz konservatīvs. Vissvarīgākais iemesls, kā šādā veidā vienkāršot aprēķinus, ir atvieglot sietu izveidi un ļaut aprēķiniem darboties ātrāk. 3. attēlā parādīti tipiski rezultāti.
