Опыт использования композитных изоляторов на линиях электропередач в Австралии

Powerlink Queensland — австралийский государственный поставщик сетевых услуг, чья обширная сеть передачи работает на напряжениях 110 кВ, 132 кВ, 275 кВ и 330 кВ.В этом отредактированном вкладе 2019 года в INMR Дж. А. (Тони) Гиллеспи из Gillespie Power Consultancy и Гленна Стэплтона, главного инженера по трансмиссиям в Powerlink, рассматривается опыт обслуживания некерамических изоляторов на протяжении всего их жизненного цикла, насчитывающего более двух десятилетий.

Сеть переменного тока высокого напряжения, управляемая Национальным оператором энергетического рынка, соединяет восточное побережье Австралии и простирается примерно на 4500 км от Кэрнса в Северном Квинсленде до Порт-Огаста в Южной Австралии.Около 1700 км этой сети пролегает в прибрежной части Квинсленда и принадлежит и управляется компанией Powerlink.Установленная длина цепей всех линий электропередачи Powerlink составляет:

• 700 км 330 кВ;
• 9800 км 275 кВ;
• 4400 км 132 кВ;
• 400 км 110 кВ.

По состоянию на 2019 год максимальный спрос в Квинсленде составлял чуть более 10 000 МВт с небольшим ежегодным ростом нагрузки, но с увеличением зависимости от возобновляемых источников энергии.Например, в 2017 и 2018 годах было подключено или строилось около 1600 МВт возобновляемых источников энергии. Регулирующий орган может наложить финансовые штрафы, если поток электроэнергии будет ограничен, например, когда линии должны быть обесточены для замены изоляторов.Такие ограничения фактически повышают рыночную цену на электроэнергию.Ожидаемый срок службы значительной доли от общего числа NCI Powerlink приближается к концу, но замена будет затруднена, если затронутые линии должны быть выведены из эксплуатации.Поэтому стратегически важно иметь возможность менять NCI вживую.

Фон

В конце 1970-х и начале 1980-х годов в Квинсленде на экспериментальной основе были установлены небольшие группы NCI.Позже, в 1992 году, около 1000 таких блоков было установлено на новой линии электропередачи 275 кВ, проходящей через экологически чувствительный тропический лес.

Композитные изоляторы были выбраны для стратегической линии 275 кВ, проходящей через тропический лес.Лучшим доступом для обслуживания к башням был признан вертолет из-за густоты растительности.

Коррозия штифтов была основным механизмом отказа дисковой изоляции на линиях, расположенных недалеко от побережья северного Квинсленда.В крайних случаях срок службы составлял менее 15 лет.Установка дисков с цинковыми втулками на штифтах успешно продлевает срок службы в таких экстремальных условиях, подверженных воздействию береговых ветров, но только примерно на 20%, т.е. только на 3-5 лет.Учитывая, что NCI имеют меньший ток утечки, чем фарфор или стекло, они изначально рассматривались как подходящая альтернатива для таких морских сред.Позже, в 1997 году, Powerlink решила использовать NCI в качестве стандартной изоляции для всех новых проектов, и в течение следующих пяти лет на линиях, построенных в течение следующих пяти лет, было установлено около 22 000 единиц.Однако к 2002 году политика выбора изоляторов была снова пересмотрена с особым вниманием к:

1. срок службы НКИ не полностью известен;
2. высокая восприимчивость NCI к повреждениям от расклева птиц, которые сначала рассматривались как угроза до включения новых линий, но позже было обнаружено, что они постоянно происходят в зонах повышенного риска;
3. недостаточное понимание того, как лучше всего диагностировать состояние NCI.

Таким образом, сборка стандартного дизайна вернулась к стеклянным и керамическим дискам, в то время как NCI были приняты только для конкретных приложений.Эта стратегия сохранилась до настоящего времени.Текущие условия применения, которые благоприятствуют NCI для новых проектов строительства или реконструкции, включают:

• активы, расположенные рядом с общественными местами для улучшения эстетики;

• компактная конструкция с использованием изолированных траверс;

• замена по принципу «аналог на аналог» в рамках ремонта по окончании срока эксплуатации;

• районы с сильным или экстремальным загрязнением.

Влияние методов проектирования NCI на окончание срока службы

Замена изолятора обычно составляет около 40% бюджета на техническое обслуживание линии электропередачи, поэтому качество новой изоляции должно обеспечивать высокую надежность.Все изоляционные узлы Powerlink спроектированы таким образом, чтобы облегчить техническое обслуживание под напряжением.

Спецификация NCI

До 1996 года в Квинсленде был установлен ряд NCI раннего поколения, что создавало проблемы с логистикой и обслуживанием.Для упрощения и упрощения замены на аналогичную, независимо от поставщика, а также для упрощения управления запасами запасных частей спецификация длинных стержней NCI становится все более стандартизированной и включает:

• стандартная механическая нагрузка 160 кН;

• стандартизация концевых фитингов со сферической проушиной IEC для всех применений, включая подвеску, натяжение и горизонтальный V-образный профиль;

• одна длина муфты на уровень напряжения с допуском ±75 мм для длинных стержней и ± 25 мм для стоек;

• две различные длины пути утечки, т. е. 23 мм/кВ между фазами для легких и средних загрязнений и 31 мм/кВ для сильных или очень сильных загрязнений.

Powerlink требует, чтобы все NCI, длинные стержни, а также стойки были оснащены коронирующими кольцами на 110 кВ и выше.NCI изготавливаются из силиконового каучука с минимальной толщиной оболочки 3 мм.Соединительные стойки используются в напряженных положениях, чтобы уменьшить раскачивание перемычек в сторону конструкций при сильном ветре.Стержень с сердечником диаметром 63 мм оказался достаточным в случае относительно легкой консольной нагрузки, например, двухжильных горизонтальных или вертикальных пучков, что позволяет получить легкую опору, с которой легко работать под напряжением.Там, где это возможно, перемычки стандартизированы и выбираются с более коротким дуговым расстоянием, чем натяжные длинные стержни, чтобы гарантировать, что перекрытие происходит через стойку, а не через более критический изолятор деформации.Универсальная стойка используется для линейных и горизонтальных V-образных стоек с соответствующим увеличением диаметра стержня до 88 мм.Различные готовые фитинги крепятся болтами к концам стандартных фланцев на универсальных стойках для получения различных типов сборок.Были установлены как поворотные, так и фиксированные двухстоечные, горизонтальные V-образные клинья.

Powerlink Queensland имеет несколько линий протяженностью до 330 км, работающих на 275 кВ и 330 кВ.Эти длинные линии подвержены летним грозам с высокой грозовой активностью, а плотность наземных вспышек на некоторых участках сети может достигать 4 ударов/км2/год.Все неисправности расследуются, и при обнаружении прогоревших изоляторов заменяется вся гирлянда.Дугогасительные рожки не устанавливаются на NCI или гирляндах дисковых изоляторов, поскольку они уменьшают расстояние дугообразования, а также характеристики молнии.NCI третьего поколения в сети Powerlink продемонстрировали высокую надежность, и до сих пор имели место лишь редкие отдельные отказы.Вывод состоит в том, что вышеуказанные методы проектирования в сочетании с упором на стандартизацию размеров и номинальных характеристик привели к производительности, которая оправдала ожидания при первоначальном проектировании.

Влияние методов строительства на окончание срока службы

Строительный надзор и обеспечение качества

Широкое распространение NCI, устанавливаемых в течение относительно короткого периода времени, привело к тому, что линейные подрядчики столкнулись с пошаговым изменением технологии изоляции.Это повлияло на методы строительства, и некоторые первоначальные проблемы, связанные с незнанием подрядчиком этих изоляторов, возникли во время транспортировки и обработки, а также при установке и подъеме NCI на опоры, особенно более длинных блоков для более высоких напряжений.Например, необходимо лучше учитывать скручивающую нагрузку во время заделки проводов в деформационные сборки.Точно так же необходимо было следить за тем, чтобы рабочие линий не ходили по изоляторам для доступа к проводникам.Для решения таких проблем команда опытных инспекторов работала вместе со строительными подрядчиками, чтобы гарантировать, что все выполняется в соответствии со спецификациями.Кроме того, для инспекторов по каждому проекту были предложены регулярные учебные занятия, охватывающие обычные темы, а также повышение квалификации по проектированию NCI, обращению и мерам предосторожности при монтаже материалов для линий.Действительно, стабильная и надежная работа множества NCI Powerlink третьего поколения в значительной степени объясняется той ролью, которую во время строительства сыграли контроль качества и надзор за строительной площадкой.

Повреждение из-за расклева птиц

Повреждения NCI птицами хорошо задокументированы, начиная со строительных проектов, начиная с 1998 года. Такие повреждения наблюдались на большинстве типов NCI, включая опорные изоляторы и длинные стержни, но не всегда происходили во время строительства.Больше всего пострадали изоляторы из длинных стержней, хотя пострадало и небольшое количество перемычек на натяжных конструкциях.В случае вертикальных подвесных изоляторов птицы повреждают почти исключительно конец опоры и токоведущий конец, примыкающий к коронирующему кольцу.Напротив, струны горизонтального натяжения, как правило, повреждаются изнашиванием и оболочкой по всей длине изолятора, при этом наибольшую озабоченность вызывают те случаи, когда обнажается сердцевина из стекловолокна.К сожалению, повреждение оболочки изоляторов подвески, прилегающих к коронирующему кольцу, трудно выявить с вертолета или при наземном осмотре.Более того, значительную тревогу вызвала скорость, с которой после возведения изоляторов регистрировались повреждения от поедания птиц.Наземные исследования показали, что эта проблема была вызвана в основном гала и, в меньшей степени, серными хохлатыми какаду - у обоих видов были острые крючковатые клювы.Эти птицы распространены в основном в районах, где есть вода, например, возле ручьев или плотин, а также рядом с полями, где растет зерно.Гнездовья на деревьях рядом с линией электропередачи считаются фактором, увеличивающим местную популяцию птиц.

В то время были проведены различные исследования птиц и связанные с ними оценки рисков, чтобы оценить пригодность NCI для новых активов линий электропередачи.Однако, как показано на рис. 1, начиная с 2001 г. развертывание большого количества НКИ значительно сократилось. Хотя режимы отказов, конкретно связанные с повреждением птицами во время строительства, еще не встречались, проблема клевания птиц оставалась проблемой.Это было связано с тем, что было трудно обнаружить такие повреждения во время воздушного патрулирования, направленного на выявление и замену поврежденных блоков до включения питания.Особую озабоченность вызывало потенциальное повреждение области сильного электрического поля NCI, но это могло быть скрыто от глаз коронным кольцом.

Рис. 1: Проникновение NCI (оранжевый) в сеть передачи Powerlink.

Наблюдения на этапах эксплуатации и технического обслуживания Установка NCI

Повреждение птицами NCI под напряжением

В начале 2005 года было подтверждено, что птицы грызли живые изоляторы на линиях 110 кВ и 330 кВ на Дарлинг-Даунс.Например, значительные повреждения произошли на горизонтальных V-образных опорах 330 и 110 кВ, а также опорах 110 кВ из-за их благоприятной ориентации с точки зрения размещения птиц.Повреждения были в основном на локальных участках этих линий, а не на каждом строении, и наиболее экстремальные случаи наблюдались на изоляторах, установленных вблизи источников пищи и воды.

Серьезное повреждение горизонтального V-образного столба 110 кВ.

Птицы, по-видимому, предпочитают горизонтальные насесты для жевания, а также повредили тупики опор горизонтальной линии 330 кВ.Напротив, такие повреждения не наблюдались на наклонных длинных стержнях в горизонтальных V-образных узлах.Поведение птиц, по-видимому, изменилось, увеличилось количество жевательных повреждений живых изоляторов, локализованных в основном в определенных областях.В результате Powerlink неохотно устанавливает большое количество NCI в своей сети передачи, пока не будет найдено решение проблемы.В связи с этим фарфоровые штифты были исследованы в качестве замены жевательным горизонтальным V-образным и линейным штифтам.Действительно, прототипы замены были установлены и рассмотрены для новых линий, но в конечном итоге были отклонены из-за веса, плохой эстетики и риска хрупкого разрушения при ударной нагрузке (например, от падения деревьев на линии).Вместо этого на западной линии были установлены фарфоровые диски с внешними ребрами для подключения к угольной электростанции.Раньше такая среда благоприятствовала выбору NCI из-за их превосходных характеристик загрязнения.

Было обнаружено, что сульфат алюминия, растворенный в воде и распыленный на конструкцию и на концы NCI, удерживает птиц от жевания, но это решение оказалось неэкономичным, учитывая необходимость повторного распыления после дождя.Также были проведены полевые испытания различных звуковых и ультразвуковых устройств для отпугивания птиц, и, хотя они отпугивают птиц, этот подход способен защитить только одну конструкцию.Также было проведено моделирование электрического поля жеваных сборок НКИ для определения максимальных значений комфортного восприятия поля сидящими птицами.

Птица села на поврежденный опорный столб 110 кВ

Мостовой столб 330 кВ поврежден после подачи напряжения.

Проблема жевания птиц со временем изменилась, и теперь считается, что она связана с сезонными колебаниями климата.В частности, попугаи мигрировали ближе к побережью в относительно засушливые годы, приближая их к объектам, где обычно устанавливаются НКИ.Тем не менее, за последние годы частота поедания птицами живых NCI снизилась, и в настоящее время в уведомлениях о техническом обслуживании сообщается лишь о случайных повреждениях от расклева.

Средний опыт обслуживания

В октябре 2008 г. удар молнии в линию 275 кВ в 1 км от электростанции Таронг вызвал замыкание на землю силой 29 кА, которое было устранено за 120 миллисекунд.Поврежденный мигающий NCI был извлечен, и были отмечены следующие повреждения:

• дуговое повреждение коронирующих колец и металлических концевых фитингов;
• ржавчина на верхней металлической арматуре;
• побеление шеек из-за теплового удаления силикона, оставляя видимым наполнитель из тригидрата алюминия.

Хотя ничто из этого не считается серьезным, и изолятор вполне мог остаться в эксплуатации, всякий раз, когда такие повреждения обнаруживаются во время патрулирования фидеров для определения мест повреждения, такие блоки NCI планируются для возможной замены с низким или средним приоритетом.Основной долгосрочной проблемой для НКИ с дуговым повреждением является риск возникновения коррозии на концевых фитингах из-за потери гальванического покрытия во время пробоя.

Ущерб от пробоя дуги под напряжением

Повреждение замыкания заземленной дуги в результате пробоя.

Более того, помимо этих ситуаций, было зарегистрировано небольшое количество других типов отказов при использовании NCI третьего поколения в сети Powerlink.Преобладающие режимы отказа включали:

• механические повреждения при неблагоприятных погодных условиях из-за динамической нагрузки от переворачивания траверсы изолятора, воздействующей на горизонтальные ответвления;
• механические повреждения из-за хрупкого разрушения стеклопластикового стержня в результате непреднамеренного пропуска или неправильной установки коронирующих разрядников на напряжение 275 кВ и выше;
• Отдельные случаи, когда коронирующие кольца непреднамеренно оставляли на токоведущей части, что приводило к почернению близлежащих навесов.

Отказ NCI из-за отсутствия коронирующего кольца.Обратите внимание на почернение длинного стержня в нижнем горизонтальном V-образном узле Здесь длинный стержень верхнего горизонтального V-образного узла вышел из строя на конце.Однако присущая механическая избыточность горизонтального V-образного расположения привела к тому, что сдвоенные стойки удерживают проводник и предотвращают его падение на землю.

Работа в режиме реального времени

Вся живая работа в системе передачи Квинсленда хорошо контролируется.Методы разрабатываются и применяются на практике, и только когда доказана их безопасность и эффективность, они прописываются в операционных процедурах.Визуальный осмотр по-прежнему остается основным методом оценки состояния NCI перед выполнением какой-либо конкретной рабочей задачи.Это представляет собой другой подход к оценке состояния и риска изоляции дисков, и поэтому рабочие на линиях должны быть соответствующим образом обучены.

Различные инструменты визуальной оценки и оценки риска были опробованы в разное время в течение срока службы блоков NCI 3-го поколения.К ним относятся прототип EPRI, работающий в режиме реального времени, тестер NCI, а также оборудование для измерения профиля электрического поля в сервисных подразделениях.Даже с развитием и развитием этих технологий оценка рисков по-прежнему основывается главным образом на визуальной оценке, проводимой обученными работниками, работающими на линии, и работающими голыми руками.Изоляторы, находящиеся под напряжением, осматривают визуально на наличие повреждений шеек, оболочек и концевых фитингов.Уплотнения в тройной точке, где встречаются оболочка, стержень и концевой фитинг, проверяются на наличие повреждений и ржавчины, которые могут свидетельствовать о проникновении внутрь влаги.Дефекты изоляции классифицируются на основе Руководства по визуальному осмотру изолятора EPRI.Только изоляторы, имеющие дефекты определенной классификации, могут быть заменены живыми.Если при оценке выявляется некоторая неопределенность в ранжировании риска по состоянию изолятора, для более качественной количественной оценки риска применяются более совершенные методы для конкретных площадок.К ним относятся тепловизионное сканирование для проверки горячих точек в качестве индикатора нагрева из-за чрезмерного тока утечки или использование коронной камеры для выявления возможных проблем с частичным разрядом.

Оценка населения для оценки срока службы и определения приоритетов замены

По состоянию на 2019 год все NCI раннего поколения, прототипы и пробные версии были выведены из эксплуатации, так что в сети Powerlink остались только NCI третьего поколения.Для этого оставшегося населения есть три основных поставщика, значительная часть которых в настоящее время приближается к 20 годам службы.

Стратегия флота

На рис. 2 представлено сравнение относительных пропорций различных типов изоляторов в парке Powerlink.Что касается NCI, 99% этого населения изготовлено из силиконового каучука, и лишь небольшое количество материалов EPDM и ESP все еще используется.Большая часть этого населения NCI поступила на службу в сжатые сроки с конца 1990-х до середины 2000-х годов.Эта популяция показала высокую надежность, и были только редкие, изолированные случаи отказов.

Рис. 2: Общее количество находящихся в эксплуатации гирлянд изоляторов по типам.

Условия окружающей среды различаются по всей сети, и конкретные регионы классифицируются в широком смысле с точки зрения среднегодового количества осадков (наиболее применимо для NCI) или подверженности коррозии (наиболее применимо к керамическим и стеклянным изоляторам).Считается, что среднегодовое количество осадков напрямую коррелирует с характеристиками короны и ожидаемым сроком службы NCI.Это связано с количеством часов, в течение которых изоляторы остаются смоченными, и связанной с этим возможной деградацией из-за коронного разряда капель воды.В таблице 1 приведены региональные классификации Powerlink и типичные ожидаемые сроки службы для применения как дисковых изоляторов, так и NCI.Подход к управлению флотом для населения NCI использует в первую очередь данные оценки состояния, полученные в результате плановых инспекций при восхождении, а также вертолетных патрулей.Эта информация становится основным входом в итеративный вывод индекса работоспособности для любого конкретного актива.Информация, полученная в результате плановых проверок, также может помочь в прогнозировании того, происходит ли деградация каких-либо конкретных НКИ в соответствии с ожиданиями из Таблицы 1 или ускоренными темпами из-за других факторов, характерных для конкретного места, таких как повреждения от жевания птиц, микроклимат, источники загрязнения и т. д.

На рис. 3 показано типичное представление Индекса здоровья для одной конкретной подгруппы НКИ, показывающее экстраполированную тенденцию для Индекса здоровья с течением времени.Они могут быть выражены в виде диаграммы с усами, чтобы представить меру распространения для конкретной интересующей совокупности.Затем программные инструменты бизнес-аналитики используются для визуализации хранилищ данных об активах и предоставляют ценные средства для лучшего понимания производительности населения за интересующий период времени.Прогнозирование показателей здоровья в будущем помогает лучше определить протоколы осмотра, а также расставить приоритеты по времени для замены, если это необходимо.

Периодическая оценка состояния НКИ в основном осуществляется в виде визуальной оценки, особенно в течение первой половины их предполагаемого срока службы.Сооружения, оснащенные НКИ, патрулируются преимущественно с вертолетов, реже дополняются набором высоты и наземным осмотром.Перед восхождением и воздушным патрулированием ставится задача определить визуальные индикаторы состояния, включая:

• расслоение и растрескивание оболочки с особым вниманием к области, близкой к коронирующему кольцу или в области сильного электронного поля, если коронирующего кольца нет;
• потемнение резины в области сильного электрического поля;
• мелирование и отбеливание;
• коррозия концевых фитингов, особенно вблизи стыка металл/резина;
• потеря резины или эрозия материала корпуса, особенно вблизи концевых фитингов;
• качественная оценка целостности стыка уплотнений между металлическими концевыми фитингами и резиной.

Рис. 3: Представление индекса здоровья для населения NCI.

Поскольку количество NCI продолжает стареть после ожидаемого периода полураспада и приближаться к концу срока службы, Powerlink применила ряд дополнительных мер по выборке и проверке, чтобы дополнить данные визуального осмотра и помочь уточнить оценки оставшегося срока службы.Такие подходы оправданы для лучшего определения приоритетов и планирования замены, учитывая ограниченность трудовых ресурсов для выполнения работы, а также бюджетные ограничения, связанные с регулируемыми операционными расходами для коммунальных предприятий в Австралии.Такая расстановка приоритетов для замены и управления автопарком использовала прогностические подходы для оценки и ранжирования комбинированных эффектов:

• суровость места установки и нагрузки окружающей среды (классификация зон согласно таблице 1);
• электрические и механические напряжения в процессе эксплуатации;
• прогнозируемая производительность в зависимости от поставщика и состава материала с разработкой моделей времени до деградации и времени до отказа для каждого поставщика;
• разработка показателей здоровья поставщиком с учетом чувствительности вышеперечисленных факторов.

Последовательность замены и установление приоритетов, определенные таким образом, нацелены на то, чтобы осуществить замену всех NCI как раз вовремя и до того, как прогрессирование деградации (с достаточным запасом прочности) достигнет точки, которая больше не позволит проводить замену в реальном времени.Такой подход приводит к тому, что некоторые подгруппы населения выводятся из эксплуатации до того, как оценки на основе состояния обычно заключают, что они достигли конца срока службы.

Таблица 1: Региональные классификации и типичный срок службы изолятора

Фаза 1 оценки населения: начало деградации и прогнозирование окончания срока службы

Powerlink использовал подробные данные как из EPRI для исследования изоляторов NCI, предоставленного Целевым заданием по воздушной передаче 35, так и из публикаций CIGRE Рабочей группы B2.Например, инструменты оценки состояния EPRI, данные о производительности камеры старения, программное обеспечение для расчета электрического поля и программное обеспечение для оценки населения дополняют собственные наблюдения Powerlink на основе данных испытаний и проверок.Объединив эти данные, Powerlink смогла разработать структуру и методологию оценки конкретного населения и поставщиков NCI для определения:

• вероятные режимы деградации поставщиком, также с учетом года ввода NCI в эксплуатацию;
• типы режимов отказа, связанные с рядом условий деградации, наблюдаемых во время периодических проверок;
• типичные времена до начала разложения, основанные на применимых условиях окружающей среды, региональной классификации, области коррозии и расчетных электрических и механических нагрузках;
• прогнозируемое время между началом деградации и отказом в эксплуатации, чтобы обеспечить подходящие сроки и приоритизацию проектов замены NCI.

Настольное исследование Фазы 1 также позволило провести исследование чувствительности, чтобы лучше понять влияние на начало деградации и время до отказа таких факторов, как:

• влияние увеличенной или уменьшенной длины пути утечки на все типы НКИ в парке;
• пропуск или неправильная установка коронирующих колец;
• изменение напряжения электрического поля на концевых соединениях, стержне и оболочке в зависимости от конкретной конфигурации установки;
• вариации изокераунических уровней для разных мест расположения линий;
• повышенные или пониженные электромеханические нагрузки в процессе эксплуатации для различных применений и конфигураций;
• горячие точки загрязнения и местные микроклиматы, например, путем сравнения отношения расчетного уровня осаждения загрязнения к расчетному уровню загрязнения NCI.

Рис. 4: Оценка напряженности электрического поля NCI для конкретной установленной конфигурации NCI.

Фаза 2 оценки популяции: улучшение модели и калибровка путем отбора проб и лабораторных испытаний сверхвысокой турбулентности

Для каждой подгруппы изоляторов лабораторное исследование Фазы 1 предоставило информацию об относительной вероятности отказа, соответствующем времени начала потенциальных режимов деградации и соответствующем времени до отказа после начала такой деградации.Это дало номинальное временное окно, чтобы определить идеальное время для замены после того, как будут отмечены начальные условия деградации.Фактические нагрузки, такие как степень загрязнения поверхности (ток утечки), источники загрязнения и время смачивания — все это субъективные предположения при оценке рабочего стола, особенно если учитывать влияние микроклиматических и макроклиматических условий.Следовательно, для оценки фактического состояния по сравнению с предполагаемым состоянием требуется структурированный режим проверки, отбора проб и испытаний.На рис. 5 обобщена типичная структура исследования, объединяющая этапы 1 и 2, что позволяет ранжировать окончание срока службы и определять приоритетность необходимости замены.

Рис. 5: Структура определения приоритетов по окончании срока службы для замен NCI.

При проведении обзора воздействия этих различных условий полезно также оценить чувствительность показателей популяции к изменениям этих параметров.Например, всякий раз, когда Powerlink проводит плановое или плановое техническое обслуживание оборудования, оснащенного изоляторами NCI, на основе состояния или плановое техническое обслуживание под напряжением, все элементы, связанные с плановыми визуальными осмотрами и тестированием изоляторов под напряжением перед работой под напряжением, записываются в систему структурированных данных.Это включает в себя результаты испытаний, наблюдения на месте и фотографии единиц.Результаты тестирования активов NCI с помощью «годен/не годен» устройства, такого как прототип тестера EPRI Live Working NCI или другого устройства, также могут быть включены в этот банк данных, чтобы дополнить визуальные наблюдения и формализовать исторические наблюдения за производительностью для единиц.Также запланированы целевые патрульные полеты вертолетов для сканирования коронными камерами тех подгрупп населения NCI, которые были определены в ходе расследования Фазы 1 как вероятные кандидаты на замену.Это оказалось эффективным и экономичным средством для сравнительного анализа состояния этих устройств, а также для повышения достоверности и калибровки модели рабочего стола и было особенно важно для тех NCI, где оценка рабочего стола на этапе 1 выявила серьезные потенциальные режимы деградации, например те, которые связаны с конечным риском внутреннего повреждения. пустоты между стержнем и оболочкой с сопутствующей деструктивной активностью частичных разрядов.

Полевые испытания тестеров полимерных изоляторов E-field.

Сканирование короны субпопуляции с вертолета.

Ряд установок также был выведен из эксплуатации для проведения целевых испытаний сверхвысокого напряжения в лаборатории.Такое тестирование также включало в себя ряд дополнительных строк, замененных в прошлом из-за выявленной активности молнии или незначительных косметических повреждений, чтобы максимально увеличить размер выборки.

Обычный визуальный осмотр, проводимый в процессе эксплуатации, а также на отобранных образцах для лабораторных испытаний не вызвал повышенного беспокойства.Эти проверки были сосредоточены в первую очередь на проверке целостности тройных точечных уплотнений в зависимости от срока службы и сравнении результатов для всех основных поставщиков NCI.Затем были разработаны лабораторные проверки и испытания, чтобы сосредоточиться на ускорении потенциальных режимов отказа внутри извлеченных образцов, исходя из состояния этих уплотнений с учетом их лет эксплуатации.Также были запланированы тесты для прямого сравнения изоляторов, извлеченных с поля, с теми же самыми изоляторами, которые хранились на складе.Эти никогда не использовавшиеся запчасти были того же возраста и выпуска, но никогда не заряжались.Таким образом, тестирование производительности в лаборатории также было направлено на сравнение «новых» единиц с единицами, восстановленными в полевых условиях.Были проведены три основных типа лабораторных испытаний:

1. Испытание промышленной частоты, выполненное на полном изоляторе для измерения резистивной и емкостной составляющих тока утечки:

Они проводились на каждом блоке при максимальном напряжении системы фаза-земля.Испытания проводились всухую, чтобы упростить настройку и облегчить интерпретацию и воспроизводимость результатов.Они были неразрушающими и проводились в начале последовательности испытаний и в качестве последующей проверки после более разрушительных испытаний, рассматриваемых ниже.Такое тестирование использовалось для обеспечения качественного сравнения блоков по напряжению и поставщику, отмечая различия между новыми блоками и блоками, прошедшими полевые испытания.Критерии прохождения/непрохождения этого теста были субъективными;

2. Испытания крутым фронтом импульса на комплектных блоках изолятора. но выполняются последовательно на отдельных участках по 500 мм, учитывая ограничения возможностей испытательной установки импульсным напряжением:

Это испытание, выполненное в соответствии со стандартом AS 62217 и с крутизной не менее 1000 кВ/мкс, предназначалось главным образом для оценки внутреннего состояния изолятора.Основное внимание уделялось прилеганию оболочки к стержню и тому, могут ли испытания привести к внутренним пустотам в этом интерфейсе и, как следствие, к образованию проплешин.Испытания проводились как на «новых», так и на восстановленных изоляторах.

3. Испытания крутым фронтом импульса на разрезанных и предварительно подготовленных изделиях:

Это испытание также включало испытания блоков с крутым фронтом, но вместо этого применялось для разрезания 500-миллиметровых секций NCI, которые были предварительно обработаны кипячением в соленой воде в соответствии с подходом CIGRE.Тяжесть этого теста снова заключалась в том, чтобы вызвать вспышку за счет искусственного старения образца по сравнению с некондиционируемыми тестами, описанными в b.

4. Профилирование электронного поля:

При включении испытательных образцов в части а, описанной выше, снимался профиль напряжения вдоль каждого изолятора.Профили также были сняты до и после испытаний импульсом с крутым фронтом в части b, но только на полном и

Импульсное тестирование с крутым фронтом на восстановленном предварительно кондиционированном образце.

Испытание E-Field Polymer Insulator Tester во время лабораторных испытаний.

Эта статья является копией из INMR (https://www.inmr.com), не для коммерческого использования, а только для технического обучения и общения.