Els conjunts d'aïllants es troben entre els components més comuns a les xarxes de transmissió i la seva qualitat i rendiment tenen un paper fonamental per garantir un subministrament elèctric fiable. Una part clau d'això és el seu comportament quan s'exposa a un arc de potència. Un disseny deficient respecte al comportament de l'arc de potència pot reduir significativament la vida útil del conjunt d'aïllants i augmentar la probabilitat d'interrupcions del subministrament.
Hi ha una gran varietat d'opcions de materials aïllants i entorns en què s'utilitzen conjunts d'aïllants. Com a tal, els dissenys de conjunts d'aïllants varien considerablement i fins i tot poden haver de ser adaptats per a aplicacions específiques. Fins i tot les diferències més petites en el disseny poden afectar el comportament de l'arc de potència d'una corda. Les proves físiques són la manera més fiable d'avaluar el comportament de l'arc de potència d'una cadena i, per tant, les empreses de serveis públics exigeixen cada cop més que els conjunts d'aïllants se sotmetin a proves d'arc de potència abans de comprometre's a instal·lar-los a les seves xarxes.
Durant els darrers anys, els laboratoris KEMA de Praga han dut a terme més de 160 proves d'arc de potència en conjunts d'aïllants de diversos tipus. Aquestes proves es van realitzar segons IEC 61467:2008. A més de revelar els modes de fallada més comuns per a diferents tipus de conjunts d'aïllants, aquesta visió general aportada per Robert Jech destaca un possible problema amb com es defineix actualment IEC 61467:2008. Aquest és un problema que podria afectar el valor que els serveis públics deriven de les proves actuals. La visió obtinguda d'això proporcionarà als fabricants de conjunts d'aïllants informació útil sobre la millor manera de dissenyar cadenes per augmentar les possibilitats d'èxit-primera vegada en les proves i, per tant, reduir el temps i els diners invertits en els redissenys. També pot estimular la discussió al voltant de l'especificació de l'estàndard per assegurar-se que compleix les necessitats dels fabricants i les empreses per igual.
Les proves d'arc de potència dels conjunts d'aïllants a KEMA es realitzen d'acord amb l'estàndard IEC 61467:2008. Aquesta norma s'aplica a cadenes o conjunts d'aïllants formats per ceràmica, vidre o materials compostos que es muntaran en pals metàl·lics o torres i s'utilitzaran en línies aèries de CA amb una tensió nominal superior a 1000 V.
L'estàndard defineix mètodes, paràmetres, circuits, etc. per a proves d'arc de potència tant en conjunts d'aïllants com en cordes curtes. Es permeten diferents disposicions de prova dins de l'estàndard i l'elecció depèn de l'aplicació final dels conjunts d'aïllants, segons els requisits del client. El circuit de prova i la sèrie s'han de triar en funció de factors com ara la geometria i el tipus d'aïllant, la seva posició a la línia i el tipus de torre.
Arranjaments de prova
La posició prevista d'un equip en una línia determina si s'ha de provar amb un circuit d'alimentació equilibrat o desequilibrat i, depenent dels paràmetres de la línia, el corrent de curt{0}}circuit que s'utilitzarà durant la prova. Si el conjunt d'aïllants es col·locarà en el primer o l'últim 5% d'una línia, s'hauria de provar amb un circuit de subministrament desequilibrat, mentre que els conjunts que s'ubicaran entre els punts del 5% i el 95% de la línia requereixen un circuit de subministrament equilibrat per a la prova. De la mateixa manera, els conjunts per a la secció "mitjana" (és a dir, del 24% al 76% de la longitud de la línia) només requereixen el 20% del corrent nominal-de curtcircuit de la xarxa. Els conjunts que s'utilitzen en ubicacions entre el 5% i el 24% (o el 76% i el 95%) requereixen un 50% i els conjunts del primer o l'últim 5% requereixen el corrent de curt-complet de la xarxa.
Mentrestant, el tipus de torre regula l'elecció d'un circuit de retorn equilibrat o desequilibrat durant les proves. Els conjunts per utilitzar-se a la finestra de fase central d'una torre requereixen proves amb un circuit de retorn equilibrat (anomenat sèrie de proves X). Per a les posicions exteriors a la torre o on no hi ha una finestra de fase central, s'utilitza un circuit de retorn desequilibrat (anomenat sèrie de prova Y). A més, el nombre de proves a realitzar depèn de si el client vol utilitzar el mateix tipus de conjunt a tota la línia (en aquest cas es realitza la sèrie completa de proves X o Y) o només en una part de la línia. La figura . 1 mostra una disposició de prova atípica per a un conjunt de cordes en V- amb un aïllant compost. Aquesta disposició de prova comprèn circuits d'alimentació i retorn equilibrats. La disposició de la imatge simula una posició fixada d'un aïllant entre els punts del 5% i el 95% de la línia a la finestra de fase central de la torre.
Depenent del tipus de conjunt d'aïllants, l'estàndard IEC 61467:2008 també pot requerir que es sotmeten a proves de verificació a més de la prova d'arc de potència, la principal és la prova de càrrega de fallada mecànica (MFLT). Això es realitza a les unitats aïllants per assegurar-se que poden suportar les forces mecàniques després d'aplicar un arc de potència. També és possible que els conjunts d'aïllants s'hagin de sotmetre a una prova de flaix de freqüència de potència seca (DPFF) per assegurar-se que l'aïllant no pateix punxades a tensions inferiors a la tensió de flashover. Es poden realitzar proves elèctriques addicionals als accessoris i conductors dins del conjunt d'aïllants per verificar les capacitats de resistència.
Vista general estadística de les proves
A continuació es mostra l'anàlisi dels resultats de les proves realitzades en 162 conjunts d'aïllants durant un període de cinc-anys:
Tipus de conjunts i components aïllants
Els conjunts d'aïllants es presenten en diversos tipus de disseny i materials aïllants, depenent de l'aplicació prevista. Els conjunts d'aïllants provats durant el període de cinc-anys van incloure:
• 92 jocs de suspensió
• 49 jocs de tensió
• 17 cordes en "V".
• 4 aïllants-braços creuats
Pel que fa al material aïllant utilitzat i al disseny de l'aïllant, els conjunts d'aïllants provats inclouen:
• 81 compost
• 34 vidre, tap i agulla
• 12 gots, gorra i passador (corda curta)
• 27 porcellana, vareta llarga
• 8 porcellana, gorra i agulla
Components crítics
Les xifres anteriors donen una indicació de la qualitat dels conjunts d'aïllants disponibles avui en dia i la necessitat sostinguda de proves abans de la instal·lació. Tanmateix, potser més il·luminant és la visió dels principals modes de fallada dels conjunts aïllants. Aquesta visió destaca les àrees a les quals els fabricants haurien de prestar una atenció especial a l'hora de dissenyar nous conjunts d'aïllants.
Conjunts d'aïllants de-varetes llargues
Per als conjunts de-varetes llargues, s'han identificat tres problemes potencials particulars. Les parts metàl·liques de la unitat aïlladora poden ser propenses a fondre's si no estan ben dissenyades. A més, un mal disseny pot provocar que els coberts propers a aquestes peces metàl·liques es trenquin. Finalment, l'arc pot fer que el metall s'evapori de l'ajust de protecció del conjunt, provocant un "boll".
Conjunts d'aïllants compostos
El cautxú de silicona utilitzat en els aïllants compostos presenta una alta resistència a les proves d'arc de potència. Tanmateix, el punt crític per a aquests conjunts és on el nucli de fibra de vidre es connecta amb els accessoris metàl·lics.
Jocs d'aïllants de taps i passadors (vidre o porcellana)
Els aïllants de caps i pins mostren una alta resistència mecànica després de les proves d'arc de potència. Les principals àrees de preocupació d'aquests conjunts són la possibilitat de trencament de coberts i, en el cas dels jocs de vidre, el refredament de les unitats de cap & pin.
Accessoris de protecció:-protecció d'accessoris de coixinets i accessoris de direcció d'arc
Les proves d'arc de potència suposen una tensió mecànica i tèrmica molt més gran en aquests accessoris que les proves de curt{0}}circuits. Això s'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar els accessoris de protecció dels conjunts d'aïllants de tot tipus.
També hi ha risc que el material d'aquests accessoris es fongui a les unitats aïllants. També s'ha de tenir cura per assegurar-se que els accessoris de protecció no es moguin durant l'arc, la qual cosa pot provocar que l'arrel de l'arc s'asseu als accessoris-de càrrega.
Accessoris de protecció: anells Corona, anells de classificació
Aquests accessoris no estan designats principalment per a corrents d'arc, sinó que influeixen en la posició de l'arroot i com es mou. Igual que amb altres accessoris de protecció, els factors de risc inclouen la fusió del material sobre les unitats aïllants i el moviment dels accessoris que fa que l'arrel de l'arc s'allunyi de la posició prevista. A més, els canvis en els contorns d'aquests accessoris poden provocar una descàrrega coronada excessiva i un soroll de ràdio.
Comportament de l'arc de potència durant les proves
La realització de les proves revisades anteriorment ofereix una oportunitat per estudiar de prop el comportament dels arcs de potència durant les proves. Es van observar dos comportaments bàsics diferents. En el primer cas, l'arc de potència passa entre els accessoris de protecció dissenyats per definir el seu recorregut (és a dir, les banyes d'arc, els anells d'arc, etc.). Aquest és el comportament previst de l'arc de potència i significa que la major part de la tensió de l'arc s'exerceix sobre els accessoris de protecció i els conjunts d'aïllants amb un impacte limitat sobre el propi material aïllant. De manera crucial, aquest tipus de comportament té poc impacte en la torre i els conductors.
Tanmateix, es pot produir un segon comportament quan l'arc viatja al llarg del conductor de la línia o de la torre. En aquest cas, l'impacte sobre el conjunt d'aïllants és molt menor amb esforços molt més baixos en els accessoris de protecció i les unitats aïllants. No obstant això, hi ha un impacte negatiu molt més gran sobre la torre o conductor que porta l'arc.
Actualment, IEC61467:2008 no especifica el comportament de l'arc durant les proves. Tampoc normalment s'especifica als documents de licitació per a projectes d'instal·lació de xarxa o d'actualització. Això podria representar un problema real per als serveis públics i els fabricants de conjunts d'aïllants. Si el disseny del conjunt d'aïllants fa que l'arc es comporti de la segona de les dues maneres descrites anteriorment, és probable que el conjunt d'aïllants passi la prova d'arc de potència, ja que l'arc no està a prop de l'aïllant i, per tant, no el pot danyar. Tanmateix, si s'utilitza aquest conjunt al camp, qualsevol arc experimentat viatjaria al llarg de la torre o el conductor de la línia causant danys. A més, el dany a aquests components seria més car la reparació i comportaria interrupcions més llargues.
Resum
L'estudi estadístic dels resultats de les proves d'arc de potència va permetre identificar els punts crítics de diversos tipus de conjunts d'aïllants. Això ofereix una visió valuosa per als fabricants quan dissenyen nous conjunts d'aïllants.
A més, l'experiència adquirida amb aquestes proves va posar de manifest un problema potencial amb l'estàndard IEC 61467:2008 tal com s'especifica avui. Com que la norma no especifica el comportament de l'arc durant les proves, podria permetre que els conjunts d'aïllants potencialment perillosos superin les proves. Això podria donar als serveis públics una falsa sensació de seguretat en els conjunts d'aïllants que estan comprant. Per garantir que l'estàndard compleix les necessitats dels serveis públics, els proveïdors de material aïllant i els fabricants d'accessoris aïllants, s'hauria d'abordar aquest problema. Per fer-ho, el comportament de l'arc durant les proves s'ha d'especificar mitjançant una actualització a IEC61467:2008 o de manera rutinària en els documents de licitació de les empreses de serveis públics. Aquest últim, per descomptat, requeriria que totes les utilitats estiguessin més conscients d'aquest problema.
https://www.inmr.com/power-conjunts-de proves-aïllants-arc/