Причини старіння композитних ізоляторів
06 Сер
2017
Полезное

Причини старіння композитних ізоляторів

У галузі багато зусиль концентрується на питаннях старіння некерамічних ізоляторів, і на розробці методів випробування, які імітують процес старіння.

Лінії передачі електроенергії працюють у забрудненій атмосфері. Тому, неминуче, що після кількох місяців функціонування ізолятори покриваються забрудненнями. Туман і роса викликають вологу і породжують нерівномірні коливання напруги, що призводить до появи поверхневого розряду. Спостереження ліній електропередач у нічний час за допомогою підсилювачів світла показує, що при вологих погодних умовах поверхневий розряд відбувається майже в кожній лінії електропередач. При довготривалій експлуатації ультрафіолетове випромінювання і поверхневі розряди можуть помітно збільшити рівень зносу.

Існують основні причини старіння композитних ізоляторів, які також породжують невизначеність оцінки очікуваного часу експлуатації ізолятора. Якщо процес зносу йде повільно, то ізолятор може задовільно працювати протягом довгого часу.

Однак в областях, що знаходяться ближче до морів, або піддаються промисловому забрудненню, знос може прискорюватися, і ізолятор виходить з ладу після нетривалого періоду роботи. Як показують дослідження, деякі ізолятори добре працюють протягом 18-20 років, в той час як інші відмовляють через кілька місяців експлуатації.

Аналіз лабораторних даних і опублікованих досліджень дозволяє сформулювати наступні гіпотези старіння ізоляторів:

  1. На водовідштовхувальну поверхню композитного ізолятора вітром наносяться частинки пилу та інших забруднень. Об'єднання ультрафіолетового випромінювання і механічного впливу цих частинок викликає легку ерозію поверхні, збільшуючи її нерівності, і забезпечуючи накопичення на ній забруднень.
  2. У результаті дифузії до забруднень додаються полімери з матеріалу спідниць ізолятора. Забруднення покривається тонким шаром полімерів, забезпечуючи збереження водовідштовхувальних властивостей поверхні ізолятора.
  3. При високій вологості, наприклад, через туман або роси, на водовідштовхувальній поверхні ізолятора утворюються крапельки води. Якщо нахил поверхні великий, то краплі води можуть скотитися вниз. Але в інших місцях ізолятора вони проникають крізь забруднення і тонкий шар полімерів, стаючи провідниками струму.
  4. Забруднення, що знаходяться між краплями води, повільно намокають за рахунок просочування води в сухі ділянки забруднень. Це створює шар з високим опором, і змінює струм витоку з ємнісного на резистивний.
  5. Нерівномірний розподіл і вологість забруднень викликає нерівномірний розподіл градієнта напруги по поверхні. Навколо крапель води і в місцях з високим градієнтом напруги з'являються коронні розряди.
  6. Ці розряди поглинають тонкий шар полімеру навколо крапель води і руйнують гідрофобність.
  7. Пошкодження гідрофобності поверхні ізолятора призводить до розсіювання крапель і формування безперервного провідного шару в областях високої напруги. Це, в свою чергу, збільшує витік струму.
  8.  Витік струму супроводжується нагріванням, що призводить до утворення локальних сухих смуг.
  9. На цій стадії поверхність ізолятора складається з сухих областей, які проводять ділянки з високим опором, і гідрофобних ділянок, які пропускають воду. На такій поверхні розподіл градієнта напруги буде нерівномірним.
  10. Нерівномірний розподіл напруги породжує іскріння і розряди між різними сухими смугами. Це призводить до подальшого руйнування поверхні ізолятора, втрати водовідштовхувальних властивостей і розширення сухих ділянок.                                  
  11. Розряд і локальні іскріння породжують ерозію поверхні ізолятора, що призводить до його старіння.                                                          
  12. При зміні погодних умов, наприклад, при сході сонця, вологість знижується. У міру висихання ізолятора розряди слабшають.                    
  13. При досить тривалій сухості вільному від розрядів, гидрофобність ізолятора відновлюється. Зазвичай, кремнієвим ізоляторам для цього потрібно від 6 до 8 годин. Ізолятори з етиленпропіленового каучуку (EPDM) вимагають для відновлення своїх водовідштовхувальних властивостей від 12 до 15 годин.
  14. Повторення описаного процесу породжує ерозію поверхні ізолятора. У міру збільшення нерівностей поверхні і накопичення в них забруднень, старіння ізолятора прискорюється.
  15. Ерозія виникає в зв'язку з ініційованою розрядом хімічною реакцією і супутньою їй збільшенням температури. Вимірювання температури поверхні, показують, що при сильних розрядах, температура в гарячих струмах поверхні ізолятора збільшується до 260 ° C - 400 ° C.

Представлені вище гіпотези підтверджуються тим фактом, що тривалість часу експлуатації ізоляторів в сухих регіонах перевищує тривалість експлуатації в місцях з вологим кліматом. Збільшення забруднення повітря знижує час експлуатації ізоляторів. Крім того, спостерігався позитивний вплив кілець коронних розрядів на час експлуатації ізолятора. Старіння ізоляторів в природних умовах і лабораторні дослідження вказують на значну різницю між роботою ізоляторів, випущених різними виробниками. Природне старіння викликає серйозні пошкодження на одних ізоляторах і майже не шкодить іншим.