Isolatorsæt er blandt de mest almindelige komponenter i transmissionsnet, og deres kvalitet og ydeevne spiller en afgørende rolle for at sikre en pålidelig elforsyning. En central del af det er deres adfærd, når de udsættes for en lysbue. Dårligt design med hensyn til lysbueadfærd kan reducere isolatorsættets levetid betydeligt og øge sandsynligheden for forsyningsafbrydelser.
Der er en bred vifte af isoleringsmaterialer og miljøer, hvor isolatorsæt bruges. Som sådan varierer design af isolatorsæt betydeligt og skal måske endda skræddersyes til specifikke applikationer. Selv de mindste forskelle i design kan påvirke strømbuens opførsel af en streng. Fysisk test er den mest pålidelige måde at vurdere en strengs strømbueadfærd på, og derfor kræver forsyningsselskaber i stigende grad, at isolatorsæt gennemgår lysbuetest, før de forpligter sig til at installere dem på deres netværk.
I løbet af de sidste adskillige år har KEMA Laboratories, Prag udført over 160 lysbuetest på isolatorsæt af forskellige typer. Disse tests blev udført i overensstemmelse med IEC 61467:2008. Ud over at afsløre de mest almindelige fejltilstande for forskellige typer isolatorsæt, bidrog denne oversigt af Robert Jech, der fremhæver et potentielt problem med, hvordan IEC 61467:2008 er defineret i øjeblikket. Dette er et problem, der kan påvirke værdien, der kommer fra nutidens tests. Indsigten fra dette vil give producenter af isolatorsæt nyttige input til, hvordan de bedst kan designe strenge for at øge chancerne for første-succes i test og derved reducere den tid og de penge, der bruges på omdesign. Det kan også stimulere diskussionen omkring specifikationen af standarden for at sikre, at den opfylder producenternes og forsyningsselskabernes behov på lige fod.
Lysbuetest af isolatorsæt hos KEMA udføres i henhold til IEC 61467:2008-standarden. Denne standard gælder for isolatorstrenge eller sæt bestående af keramik, glas eller kompositmaterialer, der monteres på metalliske pæle eller tårne og bruges i AC luftledninger med en nominel spænding over 1000 V.
Standarden definerer metoder, parametre, kredsløb osv. til lysbuetest på både isolatorsæt og korte strenge. Forskellige testarrangementer er tilladt inden for standarden, og valget afhænger af den endelige anvendelse af isolatorsættene i henhold til kundens krav. Testkredsløbet og serien skal vælges baseret på faktorer som geometri og type af isolator, dens position på linjen og type tårn.
Test arrangementer
Et sæts tilsigtede position på en linje bestemmer, om det skal testes med et balanceret eller ubalanceret forsyningskredsløb og, afhængigt af linjeparametre, kort-kredsløbsstrøm, der skal bruges under test. Hvis isolatorsættet skal placeres i de første eller sidste 5 % af en ledning, skal det testes med et ubalanceret forsyningskredsløb, mens sæt, der skal placeres mellem 5 % og 95 %-punkterne af ledningen, kræver et afbalanceret forsyningskredsløb til test. Tilsvarende kræver sæt for 'midter'sektionen (dvs. fra 24 % til 76 % af linjelængden) kun 20 % af netværkets nominelle kort{11}}kredsløbsstrøm. Sæt til brug på steder mellem 5 % og 24 % point – eller 76 % og 95 % point – kræver 50 %, og sæt i de første eller sidste 5 % kræver netværkets fulde kortslutningsstrøm-.
I mellemtiden styrer tårntypen valget af et balanceret eller ubalanceret returkredsløb under test. Sæt, der skal bruges i det midterste fasevindue af et tårn, kræver test med et balanceret returkredsløb (benævnt testserie X). Til ydre positioner på tårnet, eller hvor der ikke er et midterfasevindue, anvendes et ubalanceret returkredsløb (benævnt testserie Y). Ydermere afhænger antallet af tests, der skal udføres, af, om kunden har til hensigt at bruge den samme type sæt på hele linjen (i hvilket tilfælde den komplette testserie X eller Y udføres) eller kun langs en del af linjen. Fig. 1 viser atypisk testarrangement for et V-strengsæt med kompositisolator. Dette testarrangement omfatter balancerede forsynings- og returkredsløb. Arrangementet på billedet simulerer en isolatorindstillet position mellem 5% og 95%-punkterne af linjen i tårnets midterste fasevindue.
Afhængigt af typen af isolatorsæt kan IEC 61467:2008-standarden også kræve, at den understyrelsestest ud over lysbuetesten, hvor den vigtigste er den mekaniske fejlbelastningstest (MFLT). Dette udføres på isolatorenhederne for at sikre, at de kan modstå mekaniske kræfter, efter at en lysbue er påført. Isolatorsæt kan også være forpligtet til at gennemgå en dry power frequency flashover (DPFF) test for at sikre, at isolatoren ikke får punkteringer ved spændinger under flashover-spændingen. Yderligere elektriske tests kan udføres på fittings og ledere i isolatorsættet for at verificere modstandsevnen.
Statistisk oversigt over tests
Analyse af resultaterne af test udført på 162 isolatorsæt over en fem-årig periode er vist nedenfor:
Typer af isolatorsæt og komponenter
Isolatorsæt kommer i en række forskellige designtyper og isoleringsmaterialer, afhængigt af den påtænkte anvendelse. De isolatorsæt, der blev testet i løbet af den fem-årige periode, omfattede:
• 92 ophængssæt
• 49 spændingssæt
• 17 "V" strenge
• 4 tvær-armsisolatorer
Med hensyn til det anvendte isoleringsmateriale og isolatordesign inkluderede de testede isolatorsæt:
• 81 komposit
• 34 glas, hætte og nål
• 12 glas, hætte og nål (kort snor)
• 27 porcelæn, lang stang
• 8 porcelæn, kasket og nål
Kritiske komponenter
Tallene ovenfor giver en indikation af kvaliteten af de isolatorsæt, der er tilgængelige i dag, og det vedvarende behov for test før installation. Men måske mere oplysende er indsigten i de vigtigste fejltilstande for isolatorsæt. Denne indsigt fremhæver områder, som producenter bør være særligt opmærksomme på, når de designer nye isolatorsæt.
Lange-isolatorsæt
For lange-stangsæt blev der identificeret tre særlige potentielle problemer. De metalliske dele af isolatorenheden kan være tilbøjelige til at smelte, hvis de ikke er godt designet. Ydermere kan dårligt design føre til, at skurene i nærheden af disse metaldele går i stykker. Endelig kan lysbuen få metal til at fordampe fra sættets beskyttende fitting, hvilket forårsager "pyt".
Komposit isolator sæt
Silikonegummi, der bruges i kompositisolatorer, udviser høj modstandsdygtighed over for lysbuetest. Imidlertid er det kritiske punkt for disse sæt, hvor glasfiberkernen forbindes med metalendebeslagene.
Hætte- og stiftisolatorsæt (glas eller porcelæn)
Hætte- og stiftisolatorer udviser høj mekanisk modstand efter lysbuetest. De vigtigste bekymringsområder for disse sæt er muligheden for, at skure går i stykker og, i tilfælde af glassæt, afkøling af hætte- og stiftenhederne
Beskyttelsesbeslag: Belastning-Beskyttelse til lejebeslag og lysbueretningsbeslag
Lysbuetest lægger meget større mekanisk og termisk belastning på disse fittings end kortslutningstest. Dette skal tages i betragtning ved udformning af beskyttelsesbeslag til isolatorsæt af enhver art.
Der er også risiko for, at materiale fra disse fittings smelter på isolatorenhederne. Man skal også sørge for, at beskyttelsesbeslag ikke bevæger sig under lysbuedannelse, hvilket kan føre til, at bueroden sidder på de lastbærende beslag.
Beskyttelsesbeslag: Corona ringe, sorteringsringe
Disse fittings er ikke primært beregnet til buestrømme, men har indflydelse på arcrodens position og hvordan den bevæger sig. Som med andre beskyttende fittings omfatter risikofaktorer her materiale, der smelter på isolatorenhederne og bevægelse af fittings, der får bueroden til at bevæge sig væk fra sin tilsigtede position. Derudover kan ændringer i konturerne af disse beslag føre til overdreven koronaudladning og radiostøj.
Power Arc-adfærd Under tests
Udførelse af de test, der er gennemgået ovenfor, giver mulighed for at nærstudere strømbuernes adfærd under test. To distinkte grundlæggende adfærd blev observeret. I det første tilfælde løber lysbuen mellem de beskyttende fittings, der er designet til at definere dens bane (dvs. lysbuehornene, lysbueringene osv.). Dette er den tilsigtede opførsel af lysbuen og betyder, at det meste af belastningen fra lysbuen udøves på de beskyttende fittings og isolatorsæt med kun begrænset indvirkning på selve isolatormaterialet. Det er afgørende, at denne form for adfærd har ringe indflydelse på tårnet og lederne.
Der kan dog opstå en anden adfærd, hvor lysbuen bevæger sig langs ledningslederen eller tårnet. I dette tilfælde er påvirkningen på isolatorsættet meget mindre med meget lavere belastninger på de beskyttende fittings og isolatorenheder. Der er dog en langt større negativ indvirkning på tårnet eller lederen, der bærer lysbuen.
I øjeblikket specificerer IEC61467:2008 ikke lysbuens opførsel under test. Det er heller ikke typisk specificeret i udbudsmaterialet for netinstallations- eller opgraderingsprojekter. Dette kan udgøre et reelt problem for forsyningsselskaber og producenter af isolatorsæt. Hvis designet af isolatorsættet fører til, at lysbuen opfører sig på den anden af de to ovenfor beskrevne måder, er det sandsynligt, at isolatorsættet vil bestå lysbuetesten, da lysbuen ikke er tæt på isolatoren og derfor ikke kan beskadige den. Men hvis et sådant sæt bruges i marken, vil eventuelle buer bevæge sig langs tårnet eller ledningslederen og forårsage skade. Desuden ville skader på disse komponenter være dyrere at reparere og føre til længere udfald.
Oversigt
Statistisk undersøgelse af resultaterne af lysbuetests gjorde det muligt at identificere de kritiske punkter for forskellige typer af isolatorsæt. Dette giver værdifuld indsigt for producenter, når de designer nye isolatorsæt.
Derudover fremhævede erfaringerne fra disse test et potentielt problem med IEC 61467:2008-standarden, som den er specificeret i dag. Da standarden ikke specificerer lysbuens opførsel under test, kan den tillade potentielt farlige isolatorsæt at bestå test. Dette kan give forsyningsselskaber en falsk følelse af sikkerhed i de isolatorsæt, de køber. For at sikre, at standarden opfylder behovene hos forsyningsselskaber, leverandører af isolatormaterialer og producenter af isolatorfittings, bør dette problem tages op. For at gøre dette bør bueadfærd under test specificeres enten gennem en opdatering til IEC61467:2008 eller rutinemæssigt i udbudsdokumenter fra forsyningsselskaber. Sidstnævnte kursus ville kræve, at alle hjælpeprogrammer bliver mere opmærksomme på dette problem.
https://www.inmr.com/power-bue-test-isolator-sæt/