Noha az összetett szigetelők kezdetben elsősorban szennyezett szolgáltatási területeken találhatók, viszonylag tiszta környezetben is növekszik az alkalmazásuk, viszonylag egyszerű kezelhetőségük és vonzó beszerzési költségeik miatt. A közelmúltban a feszültség korszerűsítése, valamint az új váltakozó áramú vezetékek kompakt kialakítása további réssé vált, ahol a kompozit szigetelőket tiszta környezetben alkalmazzák.
Ez utóbbi alkalmazások esetében a szigetelőelrendezéseket gyakran viszonylag rövidre tervezik, hogy illeszkedjenek a tornyok csökkentett térű ablakába. Ezért a maximális E-mező korlátozása még mindig kritikusabbá válik. Egy másik növekvő alkalmazási terület a kompozit állomás utólagos szigetelők, különösen azok, amelyek szilárd maggal rendelkeznek, mivel ezek karimájukban nem sokban különböznek a kompozit vezeték szigetelőitől.
Három kritériumot kell figyelembe venni az osztályozó gyűrűkkel ellátott kompozit szigetelők optimális méretének biztosítása érdekében:
1. Az elektromos tér korlátozása az osztályozó gyűrű&erősítőjén; szerelés vége;
2. Az elektromos tér korlátozása a szigetelőház felületén;
3. Az elektromos tér korlátozása a „hármas ponton” (ahol a levegő&erősítője; a ház megfelel a fém illesztésének).
Mindhármat rendszerint E-mező számításokkal ellenőrzik, az elsőt az IEC 60437 2ndEdition (1997-09) szabványban leírt standard RIV teszt segítségével. A harmadik kritérium teszteléssel nem ellenőrizhető, míg a második még egyetlen vizsgálattal sem ellenőrizhető. Az áramszolgáltató vállalatokat azonban egyre inkább érdekli az ilyen ellenőrzés.
A maximális e-mező kritériumainak meghatározása
A kompozit szigetelők esetében még mindig viszonylag kevés adat található meg a megengedett legnagyobb E-mezőről. A CIGRE 284. brosúra szerint a kompozit szigetelő felületén (azaz a végszerelvénytől az első fészer csúcsánál) a maximális E-mező becsült értéke 0,6 és 1,0 kV / mm között van. De ez a tartomány valószínűleg túl optimista. Például az EPRI korábbi kutatása szerint az E-mező maximális határértéke 0,45 kV / mm előnyösebb, míg az STRI-nél végzett korábbi kutatás 0,4 kV / mm-t javasolt. Mások a kritikus E-mező szintet csak körülbelül 0,38 kV / mm-re becsülték.
A fémszerelvény maximális E-mezőjének eléréséhez a CIGRE prospektus 2,2 kV / mm határértéket ajánlott. Az EPRI korábbi cikke szerint a fémszerelvényeken és az osztályozó gyűrűkön a felület E-mezőjének jelzett értékének 2,1 kV / mm-nek kell lennie, és ezt az értéket gyakran használják referenciaként a tervezés során. A belső CIGRE-megbeszélések szerint azonban egyes közművek már 1,6 kV / mm-nél alacsonyabb értékeket határoznak meg - valószínűleg annak lehetséges gyártási hibáinak, felületeknek a kiszámítása érdekében, amelyek kissé megrongálódtak az osztályozó gyűrűk nem megfelelő kezelése vagy öregedése miatt. Egy korábbi írásban az STRI 1,8 kV / mm-t ajánlott.
Legutóbbi adatok az STRI&erősítőtől; EPRI
A legújabb kutatások összefoglalták a szigetelő felületeken a megengedett E-mező gyakorlati határának meghatározására vonatkozó tervezési célú munkát. Az EPRI kezdeti munkája a víz okozta korona E-mező küszöbszintjének meghatározására (először 1999-ben jelent meg) kibővült kis és teljes körű tesztek alapján e küszöbértékek finomítása érdekében. Például mind a természetes öregedési tesztek (az STRI-nél), mind a mesterséges öregedési tesztek (az EPRI-vel végzett vizsgálatok) eredménye egyértelmű tendenciát mutat a csökkent hidrofobicitásra a tokos szakaszokon, ahol az E-mező meghaladja a 0,3-0,4 kV / mm-t (lásd 1. ábra). A küszöb további finomhangolása kicsi és teljes körű laboratóriumi vizsgálatokon, valamint szolgáltatási tapasztalatok adatain alapult. Ez a következő, a 2. ábrán bemutatott kritériumhoz vezetett: a szigetelő burkolatán az átlagos E-mezőnek nem szabad meghaladnia a 0,42 kV / mm-t 10 mm-nél hosszabb ideig a felület mentén. Ilyen átlagolási megközelítést vezettek be a kicsi, mégis jelentős geometriai problémák elkerülése érdekében, amelyek nem tükrözik megfelelően a szigetelő teljesítményét (vagyis az E-mező ilyen pontokban élesen megnő). Ami a zárótömítést (azaz a hármaspontot) illeti, az E-mezőnek nem szabad meghaladnia a 0,35 kV / mm-t. A számításokat 3-D E-mező szimulációkkal kell modellezni, és laboratóriumi vizsgálatok is figyelembe vehetők.
Végül a következő kritériumokat használták sok gyakorlati alkalmazáshoz:
• Az E-mező határértéke a&erősítő osztályozására végszerelvény: 1,8 kV / mm
• Az átlagos E-mező határértéke a házfelület mentén: 0,42 kV / mm
• Az E-mező határértéke hármas ponton: 0,35 kV / mm
A megközelítés magyarázata
Program&erősítő; Modellezés
Az STRI-nél végzett összes számítást a Comsol Multiphysics szoftverprogrammal végeztük. A valós szolgáltatási feltételek ilyen számításának gyakorlati példája a következő:
A szigetelő keresztkaros modellt a torony egyik oldalán a középső szakaszra illesztettük (a 6. ábra szerint). A fázisokat úgy állítottuk be, hogy elektromos mező szempontjából szimulálják a legrosszabb esetet, vagyis a középső fázist a torony ugyanazon oldalán lévő szomszédos két fázis közelsége miatt a legnagyobb E-mezőnek tesszük ki. Az ügyfél igényei szerint a feszültséget Um=420 kV-ra állítottuk be. A középfázisban alkalmazott elektromos potenciál ezért 420 / √3 kV volt. A középfázis fölötti és alatti két fázis feszültsége 420 / √3 kV volt, 120 ° -os fáziseltolással. A hasonló számításokkal kapcsolatos korábbi tapasztalatok alapján általában csak 10–12 fészerpár modellezhető, amelyek azt mutatták, hogy csak azok a fészerek vannak kitéve a legnagyobb elektromos térnek. E feltételezés lehetővé tette a modellezési idő csökkentését.
A számítás során figyelembe vett két fő anyag a levegő és a szilikonkaucsuk volt. Az üvegszálas rúdnál alkalmazott dielektromos állandó (relatív permittivitás) megegyezik a szilikonéval, azaz 3,0, de mivel a tényleges relatív permittivitás alacsonyabb a szilikon esetében, a számítás kissé konzervatív. A számítások ilyen módon történő egyszerűsítésének legfontosabb oka az, hogy megkönnyítse a hálózást és lehetővé tegye a számítások gyorsabb futtatását. A 3. ábra tipikus eredményeket mutat be.
