POTENZIALI MODI DI GUASTO PER ISOLATORI COMPOSITI
2023-03-18 18:30Gli isolanti compositi presentano alcuni vantaggi rispetto ai tipi in ceramica e il loro tasso di applicazione è cresciuto rapidamente. Ad esempio, in Cina si stima che gli isolatori compositi ora rappresentino più di un terzo della popolazione di isolanti su tutte le linee di trasmissione. Nel caso delle nuove linee, la loro quota di tutti gli isolatori installati è vicina al 50% e quando si tratta di UHV sono di gran lunga il tipo dominante.
I primi isolatori compositi in silicone sono in servizio ormai da oltre 40 anni, mentre in Cina la loro storia di servizio è di circa 30 anni. Dato il loro utilizzo a spirale e i molti anni di servizio, la ricerca sulle metodologie per il monitoraggio in servizio di difetti o danni ha assunto un'importanza primaria. Esistono numerose modalità di guasto potenziale che rappresentano possibili minacce nascoste al funzionamento sicuro degli isolatori compositi, tra cui flashover, invecchiamento e guasti meccanici.
Nella prima categoria, il fulmine è in genere la minaccia più comune per questi isolanti principalmente perché dipende dalla distanza dell'arco secco con poca relazione con il materiale isolante. Se la distanza dell'arco a secco di un isolante composito è la stessa di una corda di porcellana o di vetro, ha sostanzialmente la stessa resistenza al fulmine. Sebbene gli isolatori compositi non possano aumentare la tensione di scariche elettriche dei fulmini, certamente non ridurranno le prestazioni dei fulmini di una linea. In ogni caso, la richiusura automatica in questi casi di solito ha successo e quindi questo potenziale problema ha un impatto relativamente basso sull'affidabilità della rete.
Grazie alla superiore idrofobicità e proprietà di trasferimento dell'idrofobicità degli alloggiamenti in gomma siliconica, gli isolanti compositi offrono eccellenti prestazioni contro l'inquinamento. Ciò si traduce in relativamente pochi flashover di inquinamento, che è uno dei motivi principali della loro ampia applicazione. D'altra parte, i flashover causati da escrementi di uccelli presentano un problema molto più grande principalmente perché i grandi uccelli rilasciano "streamers" vicino alle sommità degli isolanti, cioè essenzialmente equivalenti a una sezione del conduttore che "galleggia nell'aria", distorcendo così notevolmente l'E di un isolante -distribuzione del campo. Inoltre, se la stella a forma di uccello è vicina al bordo dell'isolatore, la distorsione nel campo E è ancora maggiore ed è più probabile che causi flashover. Gli isolanti compositi sono più soggetti a scariche elettriche a causa delle stelle filanti rispetto alle stringhe di porcellana o di vetro poiché hanno diametri più piccoli. Infatti, tra i fallimenti di flashover registrati come dovuti a causa indeterminata, è probabile che la maggior parte sia stata innescata dagli uccelli.
La seconda categoria principale di minaccia per gli isolanti compositi - l'invecchiamento - comporta il verificarsi di fenomeni superficiali come screpolature o screpolature sotto gli agenti atmosferici naturali. L'invecchiamento della gomma siliconica è spesso accompagnato da una diminuzione dell'idrofobicità e da una corrispondente riduzione della resistenza al flashover da inquinamento. Tuttavia, l'invecchiamento può anche essere dovuto ad altri fattori come il beccare degli uccelli che possono danneggiare i capannoni in silicone o forti venti sostenuti che possono strappare i capannoni a seconda del diametro e del design. Il guasto meccanico, la terza categoria principale di possibile problema, comporta fondamentalmente la frattura del nucleo di un isolante composito, causando la caduta di un conduttore.
Fondamentalmente, il monitoraggio in servizio degli isolatori compositi implica l'ispezione per identificare il tipo e l'entità del danno associato a queste possibili modalità di guasto. In caso di scariche elettriche, in genere è disponibile un sistema di localizzazione dei fulmini che può aiutare il personale addetto alla manutenzione a localizzare la torre interessata. In Cina, la politica delle utility di alimentazione è quella di identificare quale isolante composito ha subito un fulmine e di sostituirlo in modo da eliminare qualsiasi rischio di danno risultante nascosto. Il monitoraggio della corrente di dispersione in linea viene quindi solitamente utilizzato per valutare la loro resistenza al flashover da inquinamento. Per quanto riguarda i flashover causati da stelle filanti, l'ispezione passante viene utilizzata per cercare i nidi sulle torri o la presenza di grandi uccelli vicino alle linee. Allo stesso modo, quando si tratta di invecchiamento e danni ai capannoni in silicone,
Il cedimento per frattura dell'asta interna in FRP rappresenta la modalità di cedimento potenziale più grave di un isolante composito ed è anche la più difficile da monitorare. Per rendere la situazione ancora più complessa, ora sono stati identificati due tipi di frattura univocamente differenti. Una è la classica frattura fragile, che è stata al centro di molte ricerche nel corso degli anni ed è stata simulata con successo in laboratorio. L'altro tipo si è verificato più volte in Cina negli ultimi anni e si traduce in una sezione di frattura dall'aspetto molto diverso. Ad esempio, un isolatore composito con questa modalità di guasto è stato rimosso da una linea CA da 500 kV nella provincia di Guizhou. Un mese prima della frattura, le misurazioni IR avevano rilevato un aumento di temperatura localizzato su questo isolante. Quando la tensione è stata applicata all'isolante rotto in laboratorio, la scarica è stata rilevata nel punto con l'aumento della temperatura. Ciò dimostra che questa nuova modalità di cedimento della frattura può essere rilevata attraverso un'ispezione sul campo mediante una combinazione di termografia IR e telecamera UV. In effetti, diversi paesi ora impiegano l'ispezione degli elicotteri con entrambi i tipi di apparecchiature.
Sebbene attualmente esista una varietà di metodi di monitoraggio in servizio per gli isolatori compositi, pochi soddisfano tutti i criteri di semplicità, efficacia e convenienza. La ricerca per trovare migliori tecniche di monitoraggio in servizio deve quindi continuare per garantire un funzionamento affidabile a lungo termine della crescente popolazione di isolatori compositi.