Aj keď kompozitné izolátory spočiatku nachádzali použitie predovšetkým v znečistených oblastiach služieb, zaznamenali rastúce uplatnenie aj v relatívne čistých prostrediach kvôli ich porovnateľnej ľahkej manipulácii a atraktívnym obstarávacím nákladom. V poslednej dobe sa zdokonalenie napätia a kompaktný dizajn nových vedení striedavého prúdu stali ďalšími špecializovanými oblasťami, kde sa kompozitné izolátory používajú v čistom prostredí.
V prípade posledných aplikácií sú usporiadania izolátora často navrhnuté relatívne krátke, aby zapadli do okna veží s obmedzeným priestorom. Preto sa obmedzenie maximálneho E-poľa stáva stále kritickejším. Ďalšou rastúcou oblasťou použitia sú kompozitné staničné stĺpové izolátory, najmä tie, ktoré majú pevné jadro, pretože tieto sa v prírubovom prevedení príliš nelíšia od kompozitných líniových izolátorov.
Pre zaistenie optimálneho dimenzovania kompozitných izolátorov vybavených triediacimi krúžkami je potrebné vziať do úvahy tri kritériá:
1. Obmedzenie elektrického poľa na gradingovom krúžku& koncovka;
2. obmedzenie elektrického poľa pozdĺž povrchu krytu izolátora;
3. Obmedzujúce elektrické pole v „trojitom bode“ (kde sa vzduchový zosilňovač GG; puzdro stretáva s kovovou spojkou).
Všetky tri sú bežne overené výpočtami E-poľa, prvý štandardným testom RIV popísaným v IEC 60437 2. vydanie (1997-09). Tretie kritérium sa nedá overiť testom, zatiaľ čo druhé sa zatiaľ nedá overiť žiadnym testom. Energetické spoločnosti sa však v súčasnosti čoraz viac zaujímajú o také overenie.
Stanovenie kritérií pre maximálne E-pole
V prípade kompozitných izolátorov je stále zverejnených pomerne málo údajov o maximálnom povolenom E-poli. Podľa brožúry CIGRE 284 sa maximálne E-pole na povrchu kompozitného izolátora (tj. Na špičke prvého prístrešku od koncovej tvarovky) odhaduje na 0,6 až 1,0 kV / mm. Ale toto rozpätie je pravdepodobne príliš optimistické. Napríklad skorší výskum EPRI naznačil, že je vhodnejšia maximálna hranica E-poľa 0,45 kV / mm, zatiaľ čo predchádzajúci výskum STRI navrhol 0,4 kV / mm. Iní odhadujú kritickú hladinu E-poľa iba na približne 0,38 kV / mm.
Pre maximálne pole E na kovovej armatúre odporúčala brožúra CIGRE limit 2,2 kV / mm. Podľa predchádzajúceho článku EPRI by hodnota uvedená pre povrchové E-pole na kovových tvarovkách a gradingových krúžkoch mala byť 2,1 kV / mm a táto hodnota sa často používa ako referencia na účely návrhu. Podľa interných minulých diskusií CIGRE však niektoré spoločnosti určujú hodnoty len 1,6 kV / mm - pravdepodobne preto, aby sa zohľadnili možné výrobné chyby, povrchy, ktoré sa mierne poškodili nesprávnou manipuláciou alebo starnutím triediacich krúžkov v prevádzke. V predchádzajúcom dokumente spoločnosť STRI odporúčala 1,8 kV / mm.
Posledné údaje od STRI& EPRI
Novšie výskumy zhrnuli prácu vykonanú na stanovenie praktického limitu prípustného E-poľa na povrchoch izolátora na účely návrhu. Počiatočná práca EPRI na stanovenie prahových hladín E-poľa pre vodou indukovanú korónu (prvýkrát publikovaná v roku 1999) bola rozšírená na základe malých aj rozsiahlych testov s cieľom spresniť tieto prahové hodnoty. Napríklad výsledky z testov prirodzeného starnutia (pri STRI) aj testov umelého starnutia (podľa EPRI) preukázali zreteľnú tendenciu k zníženej hydrofóbnosti na častiach plášťa, kde E-pole presahuje približne 0,3 až 0,4 kV / mm (pozri obr. 1). Ďalšie dolaďovanie prahovej hodnoty bolo založené na laboratórnych testoch malého rozsahu a v plnom rozsahu, ako aj na údajoch zo servisných skúseností. To viedlo k nasledujúcemu konečnému kritériu, znázornenému na obrázku 2: priemerné E-pole na plášťe izolátora by nemalo byť dovolené prekročiť 0,42 kV / mm na viac ako 10 mm pozdĺž povrchu. Takýto priemerovací prístup bol zavedený, aby sa zabránilo malým, ale významným problémom s geometriou, ktoré správne neodrážajú výkon izolátora (tj. V takýchto bodoch dôjde k prudkému zvýšeniu E-poľa). Pokiaľ ide o tesnenie koncovej armatúry (tj. Trojitý bod), nesmie E-pole prekročiť 0,35 kV / mm. Výpočty by sa mali modelovať pomocou simulácií 3-D E-poľa a možno tiež zvážiť laboratórne testovanie.
Nakoniec boli pre mnohé praktické aplikácie použité nasledujúce kritériá:
• Limit E-poľa na klasifikačnom krúžku& koncová armatúra: 1,8 kV / mm
• Limit priemerného E-poľa pozdĺž povrchu krytu: 0,42 kV / mm
• Limit E-poľa v trojitom bode: 0,35 kV / mm
Vysvetlenie prístupu
Program& Modelovanie
Všetky výpočty na STRI sa uskutočňovali pomocou softvérového programu Comsol Multiphysics. Praktický príklad takého výpočtu pre skutočné podmienky služby bol nasledovný:
Model priečneho ramena izolátora bol namontovaný na stredovú fázu na jednej strane veže (ako na obr. 6). Fázy boli usporiadané tak, aby simulovali najhorší scenár z hľadiska elektrického poľa, tj stredová fáza je vystavená najvyššiemu E-poľu kvôli blízkosti susedných dvoch fáz na tej istej strane veže. Podľa požiadavky klienta bolo napätie nastavené na Um=420 kV. Elektrický potenciál použitý v strednej fáze bol teda 420 / √3 kV. Napätie na dvoch fázach nad a pod strednou fázou bolo 420 / √3 kV s fázovým posunom 120 °. Normálne sa modeluje iba 10 až 12 párov kôlní na základe predchádzajúcich skúseností s podobnými výpočtami, ktoré ukázali, že najvyššiemu elektrickému poľu sú vystavené iba tie kôlne, ktoré sú najbližšie k tvarovkám. Vytvorenie tohto predpokladu umožnilo skrátiť čas modelovania.
Pri výpočte sa zohľadnili dva hlavné materiály: vzduch a silikónový kaučuk. Dielektrická konštanta (relatívna permitivita) použitá pre tyč zo sklenených vlákien je rovnaká ako pre silikón, tj 3,0, ale keďže skutočná relatívna permitivita je pre silikón nižšia, výpočet je mierne konzervatívny. Najdôležitejším dôvodom na zjednodušenie výpočtov týmto spôsobom je uľahčenie vytvárania sietí a umožnenie rýchlejšieho spustenia výpočtov. Obrázok 3 zobrazuje typické výsledky.
