Derzeit wird eine große Anzahl von Verbundisolatoren in Stromnetzübertragungsleitungen verwendet, die für etwa 50 % des Verbrauchs von Leitungsisolatoren verantwortlich sind, wobei lineare Türme einen höheren Anteil haben. Fast alle Lineartürme in stark verschmutzten Gebieten verwenden Verbundisolatoren. Verbundisolatoren haben das Problem des Verschmutzungsüberschlags, das das Stromnetz seit vielen Jahren plagt, mit einer hervorragenden Anti-Verschmutzungsüberschlagsleistung gelöst, aber das Problem der Strangtrennung trat von Zeit zu Zeit auf. Bei einsträngigen Türmen fällt die Leitung nach dem Bruch des Verbundisolators oft zu Boden, was die soziale Sicherheit bringt was sich auf die Zuverlässigkeit der Leitung auswirkt. Mit der drastischen Verringerung der Überschlagsauslöserate durch Verschmutzung in den letzten Jahren ist die Trennung von Strings zu einem wichtigen Problem geworden, dem sich Verbundisolatoren gegenübersehen.
Mehrere Gründe können zu einem Bruch der Verbundisolatorkette führen. Es gibt viele Unterschiede in Aussehen und Testergebnissen. Sobald ein Saitenbruch auftritt, ist es sehr wichtig, die Ursache des Saitenbruchs für die anschließende Entsorgung genau zu finden. Fassen Sie gleichzeitig die Gründe für den Bruch der Isolatorkette zusammen und überprüfen Sie den Netzwerkzugang des Isolators. Es ist von großer Bedeutung. Daher befasst sich dieser Artikel mit den Gründen für die gerissene Kette von Verbundisolatoren und wie sie zu analysieren und zu überprüfen sind.
2. Klassifizierung und Brucheigenschaften von Verbundisolatoren
Die gebrochenen Fäden von Verbundisolatoren können in drei Typen unterteilt werden: Reißen durch äußere Krafteinwirkung, Sprödbruch und Zerfall. Darunter gibt es nur sehr wenige Fälle von Reißen durch äußere Krafteinwirkung, und Sprödbruch und Zerfall sind die Hauptarten von Saitenrissen.
2.1 Reißen durch äußere Krafteinwirkung
Die Ursachen für externe Kraftabrisse sind oft extreme Winde, stark vereisende Leitungen, Eissprünge usw. In diesen Fällen wird der Verbundisolator über die Auslegung hinaus belastet, was zu einer Strangtrennung führt.
Als Ganzes ist der mechanisch festigkeitskontrollierte Teil des Isolators im Allgemeinen der Kugelkopfhals, das heißt, wenn nur unter Zugspannung der Kugelkopf häufig zuerst bricht. Bei kombinierter Einwirkung von Torsionsspannung, Zugspannung oder Druckspannung ist jedoch der Verbindungsteil des Verbundisolator-Montagedorns am schwächsten, so dass die Bruchstelle häufig an der Montagedorn-Verbindung liegt.
Der Verbundisolatorkernstab besteht aus hochfester Glasfaser. Wenn es teilweise beschädigt und dann unter der kombinierten Wirkung von Torsionsspannung und Zugspannung zerrissen wird, ist der Kernstabbruch oft ungleichmäßig und einige Fasern sind besenförmig, ohne Karbonisierungsspuren am Bruch.
2.2 Sprödbruch (Spannungskorrosion)
Sprödbruch ist die Hauptart der Strangtrennung, die bei der frühen Anwendung von Verbundisolatoren auftritt. Der Bruchprozess wird von einem Spannungskorrosionsprozess begleitet, und die Bruchstelle kann sich innerhalb der Fittings und in der Nähe der Verbindungsstelle zwischen den Fittings und dem Kernstab befinden.
Das offensichtlichste Merkmal des Sprödbruchs ist, dass der größte Teil des Bruchs flach und glatt ist, der Schnitt senkrecht zur Achse des Dorns verläuft und die typische Bruchmorphologie
2.3 Korruption (Dornkarbonisierung)
Das faule Brechen ist in den letzten Jahren zur Hauptform des Brechens von Verbundisolatoren geworden. Das Reißen der Saite wird von einem langfristigen internen Entladungsprozess begleitet, und der Bruch befindet sich im Allgemeinen in der Nähe des Hochspannungsendes des Verbundisolators.
Das Haupterscheinungsmerkmal des Zerfallsbruchs ist die signifikante Karbonisierung (Schwärzung) des Dorns, und der Bruch ist ungleichmäßig und weist ein offensichtliches Gewinde auf, typische Bruchmorphologie
3. Die Ursache und der Entwicklungsprozess von gerissenen Saiten
Unter den drei Arten von gebrochenen Saiten ist die Wahrscheinlichkeit eines Reißens durch externe Kräfte extrem gering, und der Prozess ist einfach und kann bei extremen Wetterbedingungen leicht analysiert werden. Daher werden in diesem Artikel nur die Ursachen, der Entstehungsprozess und die Analysemethoden von Sprödbruch und Zerfall vorgestellt.
3.1 Sprödbruch
Der Sprödbruch wird in der Regel vom Spannungskorrosionsprozess begleitet. Der Isolator trägt das Gewicht des Drahtes und wird auf Zug beansprucht. Wenn der Kernstab aus irgendeinem Grund in die saure Flüssigkeit eintritt, korrodiert die saure Flüssigkeit den Kernstab. Der im frühen Verbundisolator verwendete nicht säurebeständige Kernstab steht unter Spannung. Unter der kombinierten Korrosionswirkung treten im Kernstab allmählich Risse auf, und die Risse dehnen sich allmählich aus, bis die verbleibenden Kernstäbe der Zugkraft nicht standhalten und brechen.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass es zwei Hauptbedingungen für Sprödbruch gibt: Versagen der Dichtung und der Kernstab ist ein nicht säurebeständiger Kernstab. Außerdem beschleunigt das Auftreten von Rissen das Auftreten von Sprödbruch stark. Der Entstehungsprozess des Sprödbruchs lässt sich je nach Fall in die folgenden zwei Kategorien einteilen:
① Dichtungsfehler - der Kernstab ist feucht - es tritt eine innere Entladung auf - es entsteht eine saure Substanz - Spannungskorrosion - der Kernstab ist spröde;
② Am Ende verbleibende Fertigungsfehler (Keilstruktur) - Versagen der Dichtung - Eintritt von sauren Stoffen in die Atmosphäre - Spannungskorrosion - Sprödbruch im Kernstab.
Die Keilstruktur muss einen Keil in das Ende des Kernstabs treiben, der leicht Mikrorisse im Kernstab hinterlässt. Bei normaler Versiegelung ist die Wachstumsrate der Mikrorisse sehr langsam. Sobald die Dichtung versagt, werden die oben genannten Risse zum Ausgangspunkt der Spannungskorrosion.
Es gibt drei Arten von Dichtungsfehlern:
① Versagen der Enddichtung: Das Dichtmittel ist gerissen oder das Ende wird während der Installation beschädigt, wodurch die Dichtung versagt.
② Die Beschädigung der Hülle führt zum Versagen der Dichtung:
A. Das Hüllenmaterial ist schlecht und die Hülle ist durch äußere Entladungen korrodiert; Bei Regenwetter kommt es auf der Oberfläche des Verbundisolators zu einer Koronaentladung, und das Ende wird leicht durch einen Hochtemperaturlichtbogen verbrannt, wenn es vom Blitz getroffen wird. Wenn der Mantel eine unzureichende elektrische Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann er unter den oben genannten Umständen leicht reißen und dazu führen, dass der Kernstab feucht wird.
B. Unsachgemäße Konfiguration des Ausgleichsrings verursacht übermäßige Koronaentladung und Erosion der Hülle; unsachgemäße Installation des Ausgleichsrings oder falsche Parameterauswahl führt zu starker Koronaentladung am Hochspannungsende, und bei Langzeiteinwirkungen wird der Mantel beschädigt und es entstehen Kernstäbe. Dämpfen.
③ Es besteht ein Problem an der Grenzfläche Mantel-Dorn und Feuchtigkeit dringt durch Diffusion in den Dorn ein.
3.2 Zerfall
Gegenwärtig verwenden die meisten der in Betrieb befindlichen Verbundisolatoren säurebeständige Kernstäbe, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Sprödbruchs stark reduziert wurde und der Zerfall die Hauptform des Reißens von Isolatorenketten geworden ist. Der Zerfall wird oft von einer langfristigen Entladung im Inneren des Dorns begleitet, und die erzeugte Energie führt allmählich zu einer Veränderung der Struktur des Dorns. Einerseits zersetzt sich das Harz, das die Glasfaser aufwickelt und fixiert, und die Glasfaserstruktur wird weich. Andererseits wird die Glasfaser karbonisiert und die mechanischen Eigenschaften sind signifikant. Absenken, bis der Dorn die Last'nicht tragen kann und bricht.
Bei diesem Prozess entwickeln sich die inneren Defekte entlang der radialen Richtung des Kernstabs, während sie sich auch entlang der axialen Richtung entwickeln. Im Kernstab wird ein innerer Abflusskanal erzeugt.
Nach dem Ursprung der inneren Entladung des Kernstabes kann der Zerfall in die folgenden zwei Kategorien eingeteilt werden:
① Dichtungsschaden (Enddichtungsbruch oder Mantelschaden) - der Kernstab ist feucht - es tritt eine innere Entladung auf - es entsteht Säure - der Kernstab ist verkohlt - zerfallen;
Der Ursprung der inneren Entladung dieser Art von Bruch ist das Versagen der Enddichtung und die Beschädigung der Hülle. Der Grund ist der gleiche wie der oben beschriebene Sprödbruch. Es ist ersichtlich, dass es auch bei Verwendung eines säurebeständigen Dorns, solange die Dichtung versagt, zu Saitenbrüchen kommt!
② Es gibt innere Defekte im Kernstab – Durchfeuchtung – Entladung im Inneren – Bildung von saurer Substanz – Korrosion des Mantels – verstärkte innere Entladung – Verkohlung des Kernstabs;
Die inneren Defekte des Dorns werden im Allgemeinen durch die schlechte Dorn-Mantel-Grenzfläche verursacht, wie z. B. schlechte Bindung, an der Grenzfläche verbleibende Luftlöcher usw. Die schlechte Bindung führt zu Ablösung und inneren Luftspalten. Der Schlüsselprozess bei dieser Art von Saitenbruch ist folgender: Die Oberfläche des Mantels ist intakt, aber Feuchtigkeit ist in den Kernstab eingedrungen. Der Grund dafür ist, dass bei der Erzeugung eines Luftspalts im Inneren des Kernstabs die äußere Feuchtigkeit durch den Diffusionsprozess in den Kernstab eindringen kann.
4. Methode zur Analyse gebrochener Strings
Es ist leicht, aus meteorologischen Informationen Hinweise auf Saitenrisse zu erhalten, die durch Reißen von äußerer Kraft verursacht wurden. Daher wird hier nur die Analyse von Sprödigkeit und Zerfall diskutiert. Wenn ein Saitenbruch auftritt, beurteilen Sie zuerst, ob der Saitenbruchtyp ein Sprödbruch oder ein Fäulnisbruch ist, je nach Bruchform und -ort, und wählen Sie dann die entsprechenden Prüfgegenstände zur Überprüfung basierend auf den oben beschriebenen möglichen Ursachen aus.
4.1 Sprödbruch
Wenn es wie oben beschrieben als Sprödbruch beurteilt wird, kann es sich um einen Fadenbruch aufgrund eines Dichtungsfehlers + nicht säurebeständiger Dorn oder der verbleibende Herstellungsfehler am Ende + Dichtungsfehler . handeln + nicht säurebeständiger Dorn.
① Dichtungsfehler + nicht säurebeständiger Dorn
Überprüfung des Versagens der Enddichtung: Führen Sie einen Dichtheitstest an derselben Produktcharge durch, zerlegen Sie die gebrochenen Isolatorfittings und untersuchen Sie die internen Rostkomponenten.
Bei der Dichtheitsprüfung wird der Verbundisolator 96 Stunden lang mit 70 % der mechanischen Nennbelastung beaufschlagt, anschließend das Ende 20 Minuten mit Eindringmittel umwickelt und das Eindringen der Farbe in das Ende und die Eindringtiefe durch Sichtkontrolle überprüft und Anatomie. Solange die Eindringtiefe den Kernstab nicht erreicht, gilt die Endabdichtung als qualifiziert.
Ein Dichtungsversagen am Ende ist oft ein Beispiel. Der Dichtungstest derselben Produktcharge kann das Problem möglicherweise nicht finden, aber wenn am Ende ein Dichtungsfehler auftritt, dauert es einige Zeit, bis der Spannungskorrosionsprozess vollständig auftritt, sodass die Endarmaturen oft innen rosten ist das direkteste und effektivste Mittel, um die Enden von gebrochenen Isolatoren zu sezieren und Rostbestandteile zu erkennen.
Überprüfung von Dichtungsfehlern aufgrund von schlechtem Mantelmaterial: Führen Sie den Tracking- und elektrischen Korrosionsverlusttest des Schirmbezugsmaterials für dieselbe Produktcharge durch.
Die Prüfung auf Leckageverfolgung und elektrische Korrosionsbeständigkeit des Schirmabdeckungsmaterials besteht darin, den Isolatorschirmmantel in eine flache Probe einer bestimmten Dicke zu schneiden und die konstante Verfolgungsspannungsmethode zum Testen zu verwenden und Korrosion Wenn die Tiefe 2,5 mm nicht überschreitet, gilt die Prüfung als bestanden.
Überprüfung des Versagens der Manteldichtung durch unsachgemäße Installation des Druckausgleichsrings: Überprüfen Sie, ob der Ausgleichsring umgekehrt installiert ist, ob die Einbauposition korrekt ist, und führen Sie die Berechnung des elektrischen Feldes auf dem Konfigurationsplan des Ausgleichsrings durch.
Überprüfung des Versagens der Dichtung aufgrund einer schlechten Dorn-Mantel-Schnittstelle: Durchführung eines Dorn-Permeabilitätstests, eines Dorn-mit-Mantel-Wasser-Diffusionstests, eines Stromfrequenz-Widerstands-Temperaturanstiegstests, eines Steilwellentests und einer Autopsie für dieselbe Isolatorencharge.
Prüfung der Säurebeständigkeit des Dorns: Führen Sie einen Säurebeständigkeitstest des Dorns an gebrochenen Isolatoren oder Produkten derselben Charge durch.
Der Säurebeständigkeitstest des Kernstabs besteht darin, einen Abschnitt des Mantels des Isolators abzulösen, um den Kernstab freizulegen, ihn dann zu polieren und mit 1 mol/l Salpetersäure zu umwickeln. Gleichzeitig wird für 96h eine bestimmte Zugkraft aufgebracht. Der Zugkraftwert ist das Produkt aus der Fläche des Kernstabs und 300 MPa, beispielsweise 96 h. Wenn der hintere Dorn nicht beschädigt ist und keine offensichtlichen Risse auf der Oberfläche vorhanden sind, wird davon ausgegangen, dass der Dorn säurebeständig und kompoundiert sein muss. (Auch als säurebeständiger Dorn bekannt)
Nähere Informationen zu den oben genannten Prüfmethoden und -kriterien finden Sie in"GB/T 19519-2014 Freileitungsisolatoren-Suspensions- und Dehnungs-Verbundisolatoren für Wechselstromsysteme mit einer Nennspannung über 1000V Definition, Prüfmethoden und Annahmekriterien".
② Übrige Herstellungsfehler am Ende + Dichtungsfehler + nicht säurebeständiger Dorn
Der Nachweis des Versagens der Dichtung und des nicht säurebeständigen Dorns erfolgt wie oben. Endfertigungsfehler können durch mechanische Zerstörungsbelastungstests an derselben Produktcharge verifiziert werden. Allerdings sind Endfertigungsfehler häufig ein Fall, und es ist schwierig, die Quelle durch den Test genau zu ermitteln. Sie kann durch die Endstruktur und die Position der Fraktur unterstützt werden. Wenn das Ende eine Keilstruktur annimmt und der Bruch innerhalb der Endarmatur und nahe am Ende des angetriebenen Keils liegt, bedeutet dies, dass im Inneren eine größere Möglichkeit von Herstellungsfehlern besteht.
4.2 Zerfall
Wenn es gemäß den obigen Ausführungen als Sprödbruch beurteilt wird, kann es die interne Langzeitentladung sein, die durch die gebrochene Dichtung verursacht wird, die zum Bruch der Saite führt, oder der Kernstab hat einen internen Defekt, der den Mantel von der innen nach außen und bewirkt, dass die interne Langzeitentladung zum Reißen der Saite führt.
① Dichtungsbruch + langfristige interne Entladung
Das Nachweisverfahren für das Versagen der Enddichtung und die Beschädigung des Mantels stimmt mit dem vorherigen Abschnitt 3.1 überein.
Wenn auf dem Dorn ein Loch gefunden wird, ist es der Schlüssel zur Beurteilung, ob das Loch durch eine äußere Ursache verursacht wird, die das Versagen der Mantelabdichtung verursacht, oder ob es durch einen inneren Defekt und eine Perforation verursacht wird. Sie können mit dem Unterschied in der Zusammensetzung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Lochs beginnen. Im Allgemeinen hat die Seite mit einem höheren Anteil an verkohlten Komponenten eine größere Möglichkeit, die Entladungszeit früher zu beginnen, und die Wahrscheinlichkeit, dass das Loch von dieser Seite aus beginnt, ist größer.
② Der Kernstab hat interne Defekte
In den letzten Jahren werden die inneren Defekte des Dorns hauptsächlich durch die schlechte Dorn-Mantel-Schnittstelle verursacht. Validierungsanalyse der schlechten Grenzfläche: Durchführung eines Kernstab-Permeabilitätstests, eines Kernstab-mit-Mantel-Wasser-Diffusionstests, eines Stromfrequenz-Widerstands-Temperaturanstiegstests, eines Steilwellentests und einer Autopsie für dieselbe Isolatorencharge.
Der Kernstab-Permeabilitätstest besteht darin, den Kernstab in 10 mm lange Proben zu schneiden, die Schnittrichtung ist senkrecht zum Kernstab, die beiden Enden mit Sandpapier schleifen und in eine rote oder violette Methinlösung legen. Die Lösung wird der Probe unter Kapillarwirkung zugewandt. Das obere Ende dringt ein, und die Zeit, die die Lösung benötigt, um nach oben in den Dorn einzudringen, wird gemessen.
Der Wasserdiffusionstest des Dorns mit Ummantelung besteht darin, den Dorn in 30 mm lange Proben zu schneiden, die Schnittrichtung ist senkrecht zum Dorn, beide Enden mit Sandpapier zu polieren, in einer 0,1%igen NaCl-Lösung 100 Stunden lang zu kochen und dann eine 12 kV . anzulegen Wechselspannung für 1min , Ableitstrom messen.
Der Temperaturanstiegstest der Netzfrequenz-Stehspannung besteht darin, die höchste Betriebsspannung 30 Minuten lang an den Isolator anzulegen und den Temperaturanstieg des Isolators mit Infrarot zu messen.
Der Steilwellentest besteht darin, den Isolator 42 Stunden lang in Wasser zu kochen und eine Stoßspannung mit einer Steilheit zwischen 1000 kV/us-1500 kV/μs jeweils plus und minus 25 Mal anzulegen.
Bei der Autopsie wird die Hülle mit einem Messer oder äußerer Kraft entfernt und der Oberflächenzustand des Dorns nach dem Abziehen der Hülle beobachtet.
Ausführlichere Informationen zu obigem Test finden Sie in"GB/T 19519-2014 Freileitungsisolatoren mit Nennspannung von mehr als 1000V AC System Suspension and Tension Composite Insulators Definition, Test Methods and Acceptance Criteria" .
Nach Beseitigung des Dichtungsproblems kann jede signifikante Anomalie in einem der obigen Tests feststellen, dass der Isolator wahrscheinlich Schnittstellenprobleme hat. Die signifikanten anormalen Merkmale jedes Tests beziehen sich auf:
Kernstab-Permeabilitätstest: Der Prüfabschnitt des Kernstabs wird innerhalb von 15 Minuten von der Methinlösung durchdrungen.
Dorn mit Mantelwasserdiffusionstest: der Ableitstrom des Dorns überschreitet 1 mA;
Netzfrequenzwiderstands-Temperaturanstiegstest: Während des Laborsimulationstests ist der Temperaturanstieg des Kernstabs signifikant und der Temperaturanstieg steigt allmählich mit der Verlängerung der Druckbeaufschlagungszeit an; wenn es sich nur um einen geringen Temperaturanstieg handelt, kann es sein, dass der Mantel feucht ist, aber es gibt kein Problem im Inneren des Dorns.
Steilwellentest: interner Durchschlag des Kernstabes;
Nekropsie: Ein großer Bereich der Dornoberfläche wird direkt freigelegt.