Corona: смертельный враг полимерной изоляции

Давно известно, что коронный разряд может привести к повреждению изоляции.Однако не все аспекты проблемы полностью изучены и все еще изучаются, включая величину и продолжительность коронного разряда для инициации деградации, наилучшие методы обнаружения и разработку подходящих тестов для прогнозирования производительности в его присутствии.

Обнаружение короны с помощью УФ-камер.

Когда дело доходит до композитных изоляторов, коронная активность может возникать из-за оборудования, пустот внутри материала или из-за дефектов поверхности.Большая часть света, производимого такой короной, имеет длину волны короче 400 нм и, следовательно, попадает в УФ-диапазон.Напротив, большая часть солнечного излучения находится в видимом диапазоне 400–700 нм — более короткие волны отфильтровываются озоновым слоем Земли.Фактически, некоторые пики в УФ-области спектра короны совпадают или превышают пики в солнечном спектре.Полимерные материалы более подвержены деградации под действием УФ-излучения, вызванного коронным разрядом, чем под действием солнечного излучения, особенно если коронный разряд находится близко к материалу.Корона разрывает стабильные молекулы кислорода (O2), образуя радикалы, которые объединяются с молекулами, образуя озон (O3).Затем озон атакует места двойной и тройной связи в эластомерных материалах, таких как силиконовый каучук или EPDM.Результат трескается.Даже небольшого количества озона в диапазоне частей на миллион достаточно, чтобы инициировать трещины, однако время, необходимое для этого, зависит от состава материала.

Примеры деградации изолятора, инициированной коронным разрядом.

Хотя большинство современных эластомеров устойчивы к этой угрозе, некоторые из них в конечном итоге поддаются воздействию озона, если его концентрация становится достаточно высокой.Corona также производит щавелевую и азотную кислоты в присутствии поверхностной влаги из-за влажности, росы или тумана.В зависимости от pH, это также может привести к локальной деградации полимеров.Корона может даже «просверлить» отверстия в материале, предполагая, что деградация происходит не только из-за химического воздействия озона.Фактически, исследователи рассчитали температуру на кончике разряда и показали, что она достаточно высока, чтобы вызвать «испарение» даже неорганических материалов.Также предполагается механическое воздействие, например, пескоструйная обработка, из-за воздействия повторяющихся разрядов на материал.Действительно, в энергетике редко бывает, чтобы какое-то одно физическое явление могло вызвать столько возможных режимов деградации.

Чтобы проиллюстрировать потенциальное воздействие короны, прошлые исследования включали наземную проверку композитных изоляторов на линиях 115 кВ, 230 кВ и 500 кВ на юго-западе США с использованием коронной камеры и биноклей.Несколько опор 230 кВ были оснащены композитными изоляторами с коронирующими кольцами и без них на соседних фазах.Изоляторы на 115 кВ не имели коронирующих колец, тогда как изоляторы на 500 кВ имели кольца на линии, а также на заземляющем оборудовании.Учитывая засушливые условия на территории обслуживания, коммунальное предприятие, эксплуатирующее эти линии, приняло решение не производить замену изоляторов 230 кВ, не оборудованных коронирующими кольцами.Это позволило провести сравнительное исследование воздействия коронного разряда на композитные изоляторы, поскольку все остальные факторы были одинаковыми (т. е. одинаковая конструкция, материал, производственные детали, расположение и напряжение в системе).Коронный разряд, наблюдаемый на этих изоляторах, многие из которых находились в эксплуатации более 25 лет, был спорадическим и возникал из-за оборудования.

Оцениваемые изоляторы на 230 кВ включают в себя три поколения технологии композитных изоляторов.Некоторые из них были удалены для дальнейшего изучения, и было обнаружено, что навес, ближайший к концу линии, без коронирующего кольца, демонстрировал незначительные или серьезные изменения в виде затвердевания, растрескивания и обесцвечивания.Было ясно, что эти изоляторы приближались к концу срока службы и, вероятно, уже вышли бы из строя в местах с большим количеством осадков.Напротив, ни один из изоляторов, оснащенных коронирующими кольцами, не показал такой деградации.Это продемонстрировало, что, когда речь идет о композитных изоляторах, конструкция и потребность в коронирующем кольце зависят не только от уровня напряжения, но и от условий эксплуатации.Например, в случае изоляторов в средах с сильным загрязнением, большой высотой или частым увлажнением целесообразно иметь коронирующее кольцо на конце линии даже при более низких напряжениях передачи.

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