Silikonkautschuk-Verbundisolatoren haben in Hochspannungs-Energieübertragungssystemen nach und nach herkömmliche Porzellan- und Glasisolatoren ersetzt, was auf ihre ausgezeichnete Hydrophobie, ihre Anti-Schadstoff-Leistung und ihr geringes Gewicht zurückzuführen ist. Rationelles materialorientiertes Design legt den Grundstein für einen langfristig zuverlässigen Betrieb.
In der Designphase wählen die Ingenieure zunächst die Grundformel des Silikonkautschuks aus. Hochtemperatur-vulkanisierter Silikonkautschuk (HTV-SR) wird häufig für Isolierschuppen eingesetzt. Zur Verbesserung der Lichtbogenfestigkeit und Kriechstromfestigkeit werden Füllstoffe wie Aluminiumoxidtrihydrat hinzugefügt. Ein zu geringer Füllstoffgehalt führt zu Oberflächenerosion unter Lichtbögen, während ein übermäßiger Füllstoffgehalt die mechanische Flexibilität und die Fähigkeit zur hydrophoben Übertragung verringert. Der Kernstab im Inneren des Isolators besteht aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, das für Zugfestigkeit sorgt. Die Schnittstelle zwischen Silikonkautschukgehäuse und FRP-Stab ist ein kritischer Konstruktionspunkt; Eine schlechte Grenzflächenbindung führt zu internen Teilentladungen und Delaminationsfehlern.
Zur strukturellen Gestaltung gehören die Schirmform, der Schirmabstand und die Kriechstrecke. Für stark verschmutzte Bereiche müssen größere Kriechstrecken konfiguriert werden. Das Profil des Schuppens muss die Bildung von Wasserbrücken bei starkem Regen verhindern. Hardware-Anschlüsse an beiden Enden erfordern eine angepasste Crimpstruktur, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden.
Während der Herstellung müssen die Misch-, Vulkanisations- und Spritzgussparameter streng kontrolliert werden. Eine ungleichmäßige Vulkanisierung führt zu einer inkonsistenten Oberflächenleistung. Fertige Produkte durchlaufen eine Reihe von Labortests. Zu den typischen Tests gehören die Klassifizierung der Hydrophobie, der Test auf künstliche Verschmutzung, die Messung von Teilentladungen, der mechanische Zugtest und der UV-Alterungstest.
Selbst bei perfektem Design und perfekter Produktion birgt eine langfristige Außenbewitterung Risiken: Koronaalterung, Auskreiden der Oberfläche und Verlust der Hydrophobie. Entwickler müssen elektrische Leistung, mechanische Festigkeit und Alterungsschutzeigenschaften in Einklang bringen, um eine jahrzehntelange Lebensdauer des Isolators zu gewährleisten.
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