Vaikka komposiittieristimet ovat alun perin löytäneet käyttöä pääasiassa saastuneilla palvelualueilla, niiden käyttö on lisääntynyt suhteellisen puhtaissa ympäristöissä, koska niiden käsittely on suhteellisen helppoa ja houkuttelevat hankintakustannukset. Viime aikoina jännitteen parantamisesta ja uusien vaihtovirtajohtojen kompaktista suunnittelusta on tullut uusia kapealueita, joilla komposiittieristeitä käytetään puhtaissa ympäristöissä.
Viimeksi mainittujen sovellusten tapauksessa eristinjärjestelmät on usein suunniteltu suhteellisen lyhyiksi, jotta ne sopivat tornien pienennettyyn tilaan. Siksi maksimikentän rajoittaminen tulee yhä kriittisemmäksi. Toinen kasvava käyttöalue on komposiittiasemien eristeet, varsinkin ne, joissa on kiinteä ydin, koska nämä eivät laippamalliltaan paljon eroa komposiittilinjaeristeistä.
Kolme kriteeriä on otettava huomioon luokitusrenkailla varustettujen komposiittieristeiden optimaalisen mitoituksen varmistamiseksi:
1. Rajausrenkaan GG-vahvistimen sähkökentän rajoittaminen; päätyasennus;
2. Sähkökentän rajoittaminen eristimen kotelon pintaa pitkin;
3. Rajoittava sähkökenttä "kolmoiskohdassa" (missä ilma-GG-vahvistin; kotelo kohtaa metalliasennuksen).
Kaikki kolme tarkistetaan normaalisti E-kenttälaskelmilla, ensimmäinen standardissa RIV-testillä, joka on kuvattu standardissa IEC 60437 2ndEdition (1997-09). Kolmatta kriteeriä ei voida vahvistaa testillä, kun taas toista ei voida vielä tarkistaa millään testillä. Virtalähdeyhtiöt ovat kuitenkin yhä kiinnostuneempia tällaisesta todentamisesta.
E-kentän enimmäiskriteerien määrittäminen
Suurimmasta sallitusta E-kentästä komposiittieristeiden osalta on edelleen suhteellisen vähän tietoja. CIGRE-esitteen 284 mukaan suurin E-kenttä komposiittieristeen pinnalla (eli ensimmäisen varren kärjessä päätyosasta) arvioidaan olevan 0,6 - 1,0 kV / mm. Mutta tämä alue on luultavasti liian optimistinen. Esimerkiksi EPRI: n aikaisemmat tutkimukset osoittivat, että E-kentän enimmäisraja 0,45 kV / mm on suositeltava, kun taas aiemmat tutkimukset STRI: llä ehdottivat 0,4 kV / mm. Toisten on arvioitu kriittisen E-kentän tason olevan vain noin 0,38 kV / mm.
Suurimman E-kentän saavuttamiseksi metalliliittimessä CIGRE-esite suositteli raja-arvoa 2,2 kV / mm. EPRI: n aikaisemman artikkelin mukaan pinnan E-kentän arvo metalliliittimissä ja luokitusrenkaissa olisi oltava 2,1 kV / mm, ja tätä arvoa käytetään usein viitetarkoituksessa suunnittelussa. Sisäisten aikaisempien CIGRE-keskustelujen mukaan jotkin apuohjelmat määrittelevät arvot niinkin alhaisiksi kuin 1,6 kV / mm - luultavasti mahdollisten valmistusvirheiden, pintojen, jotka ovat hieman vaurioituneet väärässä käsittelyssä tai käytössä olevien luokitusrenkaiden ikääntymisen vuoksi, huomioon ottamiseksi. Aikaisemmassa artikkelissa STRI oli suositellut 1,8 kV / mm.
Viimeisimmät tiedot STRI&-vahvistimesta; EPRI
Tuoreempi tutkimus tiivistää työn, jonka tarkoituksena on määrittää käytännön raja sallitulle E-kentälle eristyspinnoilla suunnittelua varten. EPRI: n tekemää alustavaa työtä veden aiheuttaman koronan E-kentän kynnysarvojen määrittämiseksi (julkaistu ensimmäisen kerran vuonna 1999) laajennettiin pienten ja täysimittaisten testien perusteella näiden kynnysten tarkentamiseksi. Esimerkiksi sekä luonnollisten ikääntymistestien (STRI: ssä) että keinotekoisten ikääntymistestien (EPRI: n) tulokset osoittivat selkeän taipumuksen vähentää hydrofobisuutta vaippalohkoissa, joissa E-kenttä ylittää noin 0,3-0,4 kV / mm (katso kuva 1). Kynnyksen hienosäätö on perustunut pienimuotoisiin ja täysimittaisiin laboratoriotesteihin sekä huoltokokemuksen tietoihin. Tämä johti seuraavaan kuviossa 2 esitettyyn viimeiseen kriteeriin: Eristimen vaipan keskimääräisen E-kentän ei pitäisi sallia ylittävän 0,42 kV / mm yli 10 mm pintaa pitkin. Tällainen keskiarvoistamismenetelmä otettiin käyttöön pienten, mutta merkittävien geometristen ongelmien välttämiseksi, jotka eivät heijasta asianmukaisesti eristimen suorituskykyä (ts. E-kenttä kasvaa jyrkästi tällaisissa pisteissä). Päätystiivisteen (eli kolmipisteen) osalta E-kentän ei pidä antaa ylittää 0,35 kV / mm. Laskelmat tulee mallintaa käyttäen 3D-E-kentän simulaatioita, ja laboratoriotestejä voidaan myös harkita.
Lopuksi seuraavia kriteereitä käytettiin monissa käytännön sovelluksissa:
• E-kentän raja luokitusrenkaalla GG-vahvistin; päätykappale: 1,8 kV / mm
• Keskimääräisen E-kentän raja kotelon pinnalla: 0,42 kV / mm
• E-kentän raja kolmipisteessä: 0,35 kV / mm
Lähestymistavan selitys
Ohjelma GG-vahvistin; Mallinnus
Kaikki laskelmat STRI: ssä tehtiin Comsol Multiphysics -ohjelmistolla. Käytännön esimerkki tällaisesta laskelmasta todellisille palveluoloille oli seuraava:
Eristimen poikkivarren malli asennettiin keskivaiheeseen tornin toiselle puolelle (kuten kuvassa 6). Vaiheet järjestettiin simuloimaan pahimman mahdollisen skenaarion sähkökentän näkökulmasta, ts. Keskivaihe altistetaan korkeimmalle E-kentälle vierekkäisten kahden vaiheen läheisyyden vuoksi tornin samalla puolella. Asiakkaan vaatimusten mukaan jännitteeksi asetettiin Um=420 kV. Keskivaiheessa käytetty sähköpotentiaali oli siis 420 / √3 kV. Keskijohdon ylä- ja alapuolella olevan vaiheen jännite oli 420 / √3 kV 120 ° vaihesiirrolla. Ainoastaan 10 - 12 irtoa paria mallinnetaan normaalisti aikaisempien kokemusten perusteella vastaavilla laskelmilla, jotka osoittivat, että korkeintaan sähkökentälle altistuvat vain ne varusteet, jotka ovat lähinnä liitososia. Tämän oletuksen tekeminen auttoi mallinnusaikaa lyhentämään.
Kaksi päämateriaalia, jotka otettiin huomioon tässä laskelmassa, olivat ilma ja silikonikumi. Lasikuitutangossa käytetty dielektrisyysvakio (suhteellinen läpäisevyys) on sama kuin silikonilla, toisin sanoen 3,0, mutta koska silikonin todellinen suhteellinen läpäisevyys on pienempi, laskelma on hieman konservatiivinen. Tärkein syy laskelmien yksinkertaistamiseen tällä tavalla on helpottaa verkkoutusta ja antaa laskelmien suorittaa nopeammin. Kuvio 3 esittää tyypillisiä tuloksia.
