مجموعات العوازل من بين المكونات الأكثر شيوعًا في شبكات النقل وتلعب جودتها وأدائها دورًا حيويًا في ضمان إمداد موثوق بالكهرباء. جزء أساسي من ذلك هو سلوكهم عند تعرضهم لقوس كهربائي. يمكن أن يؤدي التصميم السيئ مع الاحترام لسلوك القوس الكهربائي إلى تقليل عمر مجموعة العوازل بشكل كبير وزيادة احتمالية انقطاع الإمداد.
هناك مجموعة متنوعة من خيارات المواد العازلة والبيئات التي يتم فيها استخدام مجموعات العازل. على هذا النحو ، تختلف تصميمات مجموعة العوازل بشكل كبير وقد تحتاج حتى إلى أن تكون مصممة لتطبيقات محددة. حتى أصغر الاختلافات في التصميم يمكن أن تؤثر على سلوك قوس الطاقة لسلسلة. الاختبار المادي هو الطريقة الأكثر موثوقية لتقييم سلوك قوس الطاقة لسلسلة ما ، وبالتالي تطلب المرافق بشكل متزايد أن تخضع مجموعات العوازل لاختبار قوس الطاقة قبل أن تلتزم بتثبيتها على شبكاتها.
على مدى السنوات العشر الماضية ، أجرت مختبرات KEMA في براغ أكثر من 160 اختبارًا لقوس الطاقة على مجموعات عوازل من أنواع مختلفة. تم إجراء هذه الاختبارات وفقًا للمواصفة IEC 61467: 2008. بالإضافة إلى الكشف عن أوضاع الفشل الأكثر شيوعًا لأنواع مختلفة من مجموعات العوازل ، فإن هذه النظرة العامة ساهم بها Robert Jech في إبراز مشكلة محتملة تتعلق بكيفية تحديد IEC 61467: 2008 حاليًا. هذه مشكلة يمكن أن تؤثر على القيمة المستمدة من اختبارات اليوم ، وستزود البصيرة المكتسبة من ذلك الشركات المصنعة لمجموعة العوازل بمدخلات مفيدة حول أفضل السبل لتصميم السلاسل لزيادة فرص النجاح في الاختبار لأول مرة ، وبالتالي تقليل الوقت والمال الذي يتم إنفاقه onredesigns. قد يحفز أيضًا النقاش حول مواصفات المعيار للتأكد من أنه يلبي احتياجات الشركات المصنعة والمرافق على قدم المساواة.
يتم إجراء اختبار قوس الطاقة لمجموعات العوازل في KEMA وفقًا لمعيار IEC 61467: 2008 ، وتنطبق هذه المواصفة القياسية على سلاسل أو مجموعات العازل المكونة من السيراميك أو الزجاج أو المواد المركبة التي سيتم تركيبها على أعمدة معدنية أو أبراج وتستخدم في خطوط التيار المتردد العلوية مع الجهد الاسمي فوق 1000 فولت.
تحدد المواصفة القياسية الطرق والمعلمات والدوائر وما إلى ذلك لاختبارات الطاقة القوسية على كل من مجموعات العوازل والأوتار القصيرة. يُسمح بترتيبات اختبار مختلفة ضمن المعيار ويعتمد الاختيار على التطبيق النهائي لمجموعات العازل ، وفقًا لمتطلبات العميل. يجب اختيار دائرة وسلسلة الاختبار بناءً على عوامل مثل الهندسة ونوع العازل وموقعه على الخط ونوع البرج.
ترتيبات الاختبار
يحدد الوضع المقصود للمجموعة على الخط ما إذا كان يجب اختباره باستخدام دائرة إمداد متوازنة أو غير متوازنة ، واعتمادًا على معلمات الخط ، تيار دائرة قصر لاستخدامه أثناء الاختبار. إذا تم وضع مجموعة العازل في أول أو آخر 5 في المائة من الخط ، فيجب اختبارها بدائرة إمداد غير متوازنة بينما يجب أن تكون المجموعات موجودة بين 5 في المائة و 95 في المائة من الخط يتطلب دائرة إمداد متوازنة للاختبار. وبالمثل ، تتطلب مجموعات "القسم الأوسط" (أي من 24 بالمائة إلى 76 بالمائة من طول الخط) 20 بالمائة فقط من تيار الدائرة القصيرة المصنف للشبكة. مجموعات للاستخدام في المواقع بين 5 في المائة و 24 في المائة نقطة - أو 76 في المائة و 95 في المائة نقطة - تتطلب 50 في المائة والمجموعات في أول أو آخر 5 في المائة تتطلب تيار الدائرة القصيرة الكامل للشبكة.
وفي الوقت نفسه ، اختيار نوع من حكام الأبراج لدائرة عودة متوازنة أو غير متوازنة أثناء الاختبار. سيتطلب استخدام الضبط في نافذة المرحلة المركزية للبرج اختبارًا باستخدام دائرة رجوع غير متوازنة (يشار إليها باسم سلسلة الاختبار X). بالنسبة للمواضع الخارجية على البرج أو في حالة عدم وجود نافذة طور مركزي ، يتم استخدام دائرة عودة غير متوازنة (يشار إليها باسم سلسلة الاختبار Y). علاوة على ذلك ، يعتمد عدد الاختبارات التي يتعين إجراؤها على ما إذا كان العميل ينوي استخدام نفس النوع من المجموعة في جميع أنحاء الخط (في هذه الحالة يتم تنفيذ سلسلة الاختبارات الكاملة X أو Y) أو على طول جزء من الخط فقط. يوضح الشكل 1 ترتيب اختبار غير نمطي لمجموعة V مع عازل مركب يشتمل هذا الترتيب على دوائر إمداد وعودة متوازنة. يحاكي الترتيب المصور موضع مجموعة عازل بين 5 في المائة و 95 في المائة من نقاط الخط في نافذة المرحلة المركزية للبرج.
اعتمادًا على نوع مجموعة العوازل ، قد يتطلب معيار IEC 61467: 2008 أيضًا إجراء اختبارات تحت إشراف بالإضافة إلى اختبار قوس الطاقة ، وأهمها اختبار الحمل الفاشل الميكانيكي (MFLT). يتم إجراء ذلك على وحدة العازل لضمان قدرتها على تحمل القوى الميكانيكية بعد تطبيق قوس الطاقة. قد تكون مجموعات العوازل مطلوبة أيضًا للخضوع لاختبار وميض تردد الطاقة الجافة (DPFF) لضمان عدم تعرض العازل للثقوب عند الفولتية دون جهد الفلاش. . يمكن إجراء اختبارات كهربائية إضافية على التركيبات والموصلات داخل مجموعة العازل للتحقق من قدرات التحمل.
نظرة عامة إحصائية على الاختبارات
يظهر أدناه تحليل نتائج الاختبارات التي أجريت على 162 مجموعة عازل على مدى فترة خمس سنوات:
أنواع مجموعات ومكونات العوازل
تأتي مجموعات العوازل في عدد من أنواع التصميمات المختلفة والمواد العازلة ، اعتمادًا على التطبيق المقصود. تتكون مجموعات العازل المختبرة خلال فترة الخمس سنوات من:
• 92 مجموعة تعليق
• 49 مجموعة توتر
• 17 سلسلة "V"
• 4 عوازل عبر الذراع
فيما يتعلق بالمواد العازلة المستخدمة وتصميم العازل ، تضمنت مجموعات العوازل المختبرة ما يلي:
• 81 مركب
• 34 زجاج ، غطاء ودبوس
• 12 زجاج ، غطاء ودبوس (خيط قصير)
• 27 بورسلين ، قضيب طويل
• 8 خزف ، غطاء ودبوس
العناصر الحاسمة
تشير الأرقام أعلاه إلى جودة مجموعات العازل المتاحة اليوم والحاجة المستمرة للاختبار قبل التثبيت. ومع ذلك ، ربما يكون المزيد من الإضاءة هو البصيرة لأنماط الفشل الرئيسية لمجموعات العزل. تسلط هذه الرؤية الثاقبة الضوء على المجالات التي يجب أن يوليها المصنعون اهتمامًا خاصًا عند تصميم مجموعات عوازل جديدة.
مجموعات عازل قضيب طويل
بالنسبة لمجموعات القضيب الطويل ، تم تحديد ثلاثة مشكلات محتملة معينة. يمكن أن تكون الأجزاء المعدنية لوحدة العازل عرضة للذوبان إذا لم يتم تصميمها بشكل جيد. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي التصميم السيئ إلى تكسر الحظائر بالقرب من هذه الأجزاء المعدنية. أخيرًا ، يمكن أن يتسبب القوس في تبخر المعدن من التركيبات الواقية للمجموعة ، مما يتسبب في حدوث "تداخل".
مجموعات عازل مركب
يُظهر مطاط السيليكون المستخدم في العوازل المركبة مقاومة عالية لاختبار القوس الكهربائي. ومع ذلك ، فإن النقطة الحاسمة لهذه المجموعات هي المكان الذي يتصل فيه قلب الألياف الزجاجية بالتركيبات الطرفية المعدنية.
مجموعات عوازل الغطاء والدبوس (زجاج أو بورسلين)
تعرض عوازل الغطاء والدبوس مقاومة ميكانيكية عالية بعد اختبارات القوس الكهربائي. المجالات الرئيسية التي تهم هذه المجموعات هي إمكانية كسر الحظائر ، وفي حالة مجموعات الزجاج ، تبريد وحدات الغطاء والمسامير
تركيبات الحماية: حماية التركيب الحاملة وتركيبات اتجاه القوس
تضع اختبارات قوس الطاقة ضغطًا ميكانيكيًا وحراريًا أكبر بكثير على هذه التركيبات من اختبارات قصر الدائرة. يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند تصميم التركيبات الواقية لمجموعات العوازل من جميع الأنواع.
هناك أيضًا خطر من ذوبان المواد من هذه التركيبات على وحدات العازل. يجب الحرص أيضًا على التأكد من أن التركيبات الواقية لا تتحرك أثناء الانحناء ، مما قد يؤدي إلى جذر القوس الموجود على التركيبات الحاملة.
تركيبات الحماية: حلقات كورونا ، حلقات التصنيف
لم يتم تخصيص هذه التركيبات في المقام الأول لتيارات القوس ولكنها تؤثر على موضع القوس وكيفية تحركه. كما هو الحال مع تركيبات الحماية الأخرى ، تشمل عوامل الخطر هنا ذوبان المواد على وحدات العازل وحركة التركيبات مما يتسبب في ابتعاد جذر القوس عن موضعه المقصود. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي التغييرات في ملامح هذه التركيبات إلى الإفراط في التفريغ التاجي والضوضاء الراديوية.
سلوك قوس الطاقة أثناء الاختبارات
يوفر إجراء الاختبارات التي تمت مراجعتها أعلاه فرصة لدراسة سلوك powerarcs عن كثب أثناء الاختبار. لوحظ اثنان من السلوكيات الأساسية المتميزة. في الحالة الأولى ، يمتد قوس الطاقة بين التركيبات الواقية المصممة لتحديد مسارها (مثل الأبواق القوسية ، الحلقات القوسية ، إلخ). هذا هو السلوك المقصود لقوس الطاقة ويعني أن معظم الضغط من القوس يتم إجراؤه على التركيبات الواقية ومجموعات العازل مع تأثير محدود فقط على مادة العازل نفسها. بشكل حاسم ، هذا النوع من السلوك له تأثير ضئيل على البرج والموصلات.
ومع ذلك ، يمكن أن يحدث السلوك الثاني حيث ينتقل القوس على طول خط الموصل أو البرج ، وفي هذه الحالة يكون التأثير على مجموعة العازل أقل بكثير مع الضغوط السفلية على التركيبات الواقية ووحدات العازل. ومع ذلك ، هناك تأثير سلبي أكبر بكثير على البرج أو الموصل الذي يحمل ثرك.
حاليًا ، لا تحدد المواصفة القياسية IEC61467: 2008 سلوك القوس أثناء الاختبار. يتم تحديده أيضًا عادةً في وثائق المناقصة لتركيب الشبكة أو مشاريع الترقية. قد يمثل هذا مشكلة حقيقية للمرافق ومصنعي مجموعات العوازل. إذا أدى تصميم مجموعة العازل إلى سلوك القوس بالطريقة الثانية من الطريقتين الموصوفتين أعلاه ، فمن المحتمل أن تجتاز مجموعة العازل اختبار قوس الطاقة لأن القوس ليس قريبًا من العازل وبالتالي لا يمكن أن يتلفه. ومع ذلك ، إذا تم استخدام مثل هذه المجموعة في المجال ، فإن أي أقواس تم اختبارها ستنتقل على طول البرج أو موصل الخط مما يتسبب في حدوث تلف. علاوة على ذلك ، فإن تلف هذه المكونات سيكون أكثر تكلفة لإصلاحه ويؤدي إلى انقطاعات أطول.
ملخص
سمحت الدراسة الإحصائية لنتائج اختبارات قوس الطاقة بتحديد النقاط الحرجة لأنواع مختلفة من مجموعات العوازل. يوفر هذا معلومات قيمة للمصنعين عند تصميم مجموعات عوازل جديدة.
بالإضافة إلى ذلك ، أبرزت الخبرة المكتسبة من هذه الاختبارات مشكلة محتملة في معيار IEC 61467: 2008 كما هو محدد اليوم. نظرًا لأن المعيار لا يحدد سلوك القوس أثناء الاختبار ، فقد يسمح لمجموعات العوازل التي يحتمل أن تكون خطرة باجتياز الاختبار. هذا يمكن أن يعطي المرافق إحساسًا زائفًا بالأمان في مجموعات العازل التي يشترونها. لضمان أن المعيار يلبي احتياجات المرافق وموفري مواد العازل ومصنعي التركيبات العازلة ، يجب معالجة هذه المشكلة. للقيام بذلك ، يجب تحديد سلوك القوس أثناء الاختبار إما من خلال تحديث لـ IEC61467: 2008 أو بشكل روتيني في وثائق المناقصة من الأدوات المساعدة. قد تتطلب الدورة التدريبية الأخيرة أن تصبح جميع المرافق أكثر وعياً بهذه المشكلة.
https٪3a٪2f٪2fwww.inmr.com٪2fpower-arc-testing-insulator-sets٪2f