การวัดขนาดแหวนคัดเกรดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับฉนวนคอมโพสิต

แม้ว่าในตอนแรกจะพบว่ามีการใช้งานเป็นหลักในพื้นที่ให้บริการที่มีมลพิษ แต่ฉนวนคอมโพสิตได้เห็นการใช้งานที่เพิ่มมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างสะอาดเช่นกันเนื่องจากความสะดวกในการจัดการเปรียบเทียบและต้นทุนการซื้อที่น่าสนใจ เมื่อไม่นานมานี้การอัพเกรดแรงดันไฟฟ้าและการออกแบบสาย AC ใหม่ให้มีขนาดกะทัดรัดได้กลายเป็นพื้นที่เฉพาะเพิ่มเติมที่ใช้ฉนวนคอมโพสิตในสภาพแวดล้อมที่สะอาด

ในกรณีของการใช้งานในช่วงหลังการจัดเรียงฉนวนมักได้รับการออกแบบให้ค่อนข้างสั้นเพื่อให้พอดีกับหน้าต่างพื้นที่ที่ลดลงของอาคาร ดังนั้นการ จำกัด E-field สูงสุดจึงเป็นสิ่งที่สำคัญมากขึ้น พื้นที่ใช้งานที่เพิ่มขึ้นอีกอย่างหนึ่งคือฉนวนโพสต์สถานีคอมโพสิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่มีแกนแข็งเนื่องจากสิ่งเหล่านี้ไม่แตกต่างกันมากนักในการออกแบบหน้าแปลนจากฉนวนสายคอมโพสิต

ต้องคำนึงถึงเกณฑ์สามประการเพื่อให้มั่นใจได้ว่าการวัดขนาดของฉนวนคอมโพสิตที่มีวงแหวนคัดเกรดเหมาะสมที่สุด:

1. การ จำกัด สนามไฟฟ้าบนแหวนคัดเกรด&แอมป์; ข้อต่อท้าย;
2. การ จำกัด สนามไฟฟ้าตามพื้นผิวของฉนวนที่อยู่อาศัย;
3. จำกัด สนามไฟฟ้าที่ 'จุดสามจุด' (โดยที่อากาศ&แอมป์; ตัวเรือนตรงตามข้อต่อโลหะ)

โดยปกติทั้งสามจะได้รับการตรวจสอบโดยการคำนวณ E-field ครั้งแรกโดยการทดสอบ RIV มาตรฐานที่อธิบายไว้ใน IEC 60437 2ndEdition (1997-09) เกณฑ์ที่สามไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการทดสอบในขณะที่เกณฑ์ที่สองยังไม่สามารถตรวจสอบได้จากการทดสอบใด ๆ อย่างไรก็ตาม บริษัท จ่ายไฟกำลังสนใจที่จะมีการตรวจสอบดังกล่าวมากขึ้น

การกำหนดเกณฑ์สำหรับ E-Field สูงสุด

ยังมีข้อมูลค่อนข้างน้อยที่เผยแพร่บน E-field สูงสุดที่อนุญาตในกรณีของฉนวนคอมโพสิต ตาม CIGRE โบรชัวร์ 284 ค่า E-field สูงสุดบนพื้นผิวของฉนวนคอมโพสิต (เช่นที่ส่วนปลายของการหลั่งครั้งแรกจากข้อต่อท้าย) จะอยู่ระหว่าง 0.6 ถึง 1.0 kV / mm แต่ช่วงนี้อาจมองโลกในแง่ดีมากเกินไป ตัวอย่างเช่นการวิจัยก่อนหน้านี้โดย EPRI ระบุว่าควรใช้ขีด จำกัด สูงสุดของ E-field ที่ 0.45 kV / mm ในขณะที่งานวิจัยที่ผ่านมาของ STRI เสนอ 0.4 kV / mm คนอื่น ๆ ประเมินระดับ E-field ที่สำคัญเพียง 0.38 kV / mm

สำหรับ E-field สูงสุดบนข้อต่อโลหะโบรชัวร์ CIGRE แนะนำขีด จำกัด 2.2 kV / mm ตามเอกสารก่อนหน้านี้จาก EPRI ค่าที่ระบุสำหรับพื้นผิว E-field บนอุปกรณ์โลหะและวงแหวนคัดเกรดควรเป็น 2.1 kV / mm และมักใช้ค่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบ อย่างไรก็ตามจากการอภิปรายภายในของ CIGRE ที่ผ่านมาระบบสาธารณูปโภคบางอย่างระบุค่าต่ำสุดที่ 1.6 กิโลโวลต์ / มม. ซึ่งอาจเป็นสาเหตุของข้อบกพร่องในการผลิตที่เป็นไปได้พื้นผิวที่เสียหายเล็กน้อยจากการจัดการที่ไม่เหมาะสมหรืออายุของวงแหวนคัดเกรดในการบริการ ในกระดาษก่อนหน้านี้ STRI แนะนำ 1.8 kV / mm

ข้อมูลล่าสุดจาก STRI& EPRI

งานวิจัยล่าสุดเพิ่มเติมได้ดำเนินการเพื่อกำหนดขีด จำกัด ในทางปฏิบัติสำหรับ E-field ที่อนุญาตบนพื้นผิวฉนวนเพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบ งานเริ่มต้นโดย EPRI เพื่อกำหนดระดับธรณีประตู E-field สำหรับโคโรนาที่เกิดจากน้ำ (เผยแพร่ครั้งแรกในปี 2542) ได้รับการขยายโดยใช้การทดสอบขนาดเล็กและแบบเต็มรูปแบบเพื่อปรับแต่งเกณฑ์เหล่านี้ ตัวอย่างเช่นผลจากการทดสอบอายุตามธรรมชาติ (ที่ STRI) และการทดสอบอายุเทียม (โดย EPRI) แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มที่ชัดเจนในการลดการไม่ชอบน้ำในส่วนของเปลือกที่ E-field เกินประมาณ 0.3 ถึง 0.4 kV / mm (ดูรูปที่ 1) การปรับเกณฑ์เพิ่มเติมโดยละเอียดขึ้นอยู่กับการทดสอบในห้องปฏิบัติการขนาดเล็กและแบบเต็มรูปแบบรวมทั้งข้อมูลจากประสบการณ์การให้บริการ สิ่งนี้นำไปสู่เกณฑ์สุดท้ายต่อไปนี้ซึ่งแสดงในรูปที่ 2: E-field โดยเฉลี่ยบนปลอกฉนวนไม่ควรเกิน 0.42 kV / mm เป็นเวลามากกว่า 10 มม. ตามพื้นผิว แนวทางการหาค่าเฉลี่ยดังกล่าวถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหารูปทรงเรขาคณิตที่เล็ก แต่มีนัยสำคัญซึ่งไม่ได้สะท้อนถึงประสิทธิภาพของฉนวนอย่างเหมาะสม (กล่าวคือจะมีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน E-field ที่จุดดังกล่าว) สำหรับซีลปิดท้าย (เช่นจุดสามจุด) ต้องไม่อนุญาตให้ E-field เกิน 0.35 kV / mm. การคำนวณควรเป็นแบบจำลองโดยใช้การจำลอง 3 มิติ E-field และสามารถพิจารณาการทดสอบในห้องปฏิบัติการได้

ในที่สุดเกณฑ์ต่อไปนี้ถูกใช้สำหรับการใช้งานจริงหลายอย่าง:

•ขีด จำกัด ของฟิลด์ E ในการให้คะแนนแหวน&แอมป์; ข้อต่อปลาย: 1.8 kV / mm
•ขีด จำกัด ของ E-field เฉลี่ยตามพื้นผิวตัวเรือน: 0.42 kV / mm
•ขีด จำกัด ของ E-field ที่จุดสามจุด: 0.35 kV / mm

คำอธิบายแนวทาง

โปรแกรม& การสร้างแบบจำลอง

การคำนวณทั้งหมดที่ STRI ดำเนินการโดยใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์ Comsol Multiphysics ตัวอย่างที่ใช้ได้จริงของการคำนวณเงื่อนไขการบริการจริงมีดังนี้:

แบบจำลองแขนไขว้ของฉนวนถูกติดตั้งที่เฟสกึ่งกลางที่ด้านหนึ่งของหอคอย (ดังรูปที่ 6) เฟสถูกจัดเรียงเพื่อจำลองสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดจากมุมมองของสนามไฟฟ้ากล่าวคือเฟสกึ่งกลางสัมผัสกับสนาม E สูงสุดเนื่องจากความใกล้ชิดของสองเฟสที่อยู่ติดกันในด้านเดียวกันของหอคอย ตามความต้องการของลูกค้าแรงดันไฟฟ้าถูกตั้งไว้ที่ Um=420 kV ศักย์ไฟฟ้าที่ใช้ในเฟสศูนย์จึงเท่ากับ 420 / √3 kV แรงดันไฟฟ้าของสองเฟสด้านบนและด้านล่างเฟสศูนย์คือ 420 / √3 kV พร้อมกะระยะ 120 ° โดยปกติจะมีการสร้างแบบจำลองเพียง 10 ถึง 12 คู่เท่านั้นจากประสบการณ์ก่อนหน้านี้ที่มีการคำนวณที่คล้ายคลึงกันซึ่งแสดงให้เห็นว่าเฉพาะโรงเรือนที่อยู่ใกล้กับอุปกรณ์เท่านั้นที่สัมผัสกับสนามไฟฟ้าสูงสุด การตั้งสมมติฐานนี้ทำให้เวลาในการสร้างแบบจำลองลดลง

วัสดุหลักสองชนิดที่นำมาพิจารณาในการคำนวณนี้ ได้แก่ อากาศและยางซิลิโคน ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (การอนุญาตสัมพัทธ์) ที่ใช้สำหรับแท่งใยแก้วนั้นเหมือนกับซิลิโคนนั่นคือ 3.0 แต่เนื่องจากค่าการอนุญาตสัมพัทธ์ที่แท้จริงนั้นต่ำกว่าสำหรับซิลิโคนการคำนวณจึงเป็นแบบอนุรักษ์นิยมเล็กน้อย เหตุผลที่สำคัญที่สุดในการทำให้การคำนวณง่ายขึ้นในลักษณะนี้คือการทำให้การคำนวณง่ายขึ้นและช่วยให้การคำนวณทำงานได้เร็วขึ้น รูปที่ 3 แสดงผลลัพธ์ทั่วไป