복합 절연체의 끊어진 끈, 그 원인 및 해당 분석 방법
현재 전력망 송전선로에는 다수의 합성절연체가 사용되며, 이는 선로절연체 소비량의 약 50%를 차지한다. 그 중 선형 타워가 더 높은 비율을 차지합니다. 심하게 오염된 지역의 거의 모든 선형 타워는 복합 절연체를 사용합니다. 복합 절연체는 우수한 공해 섬락 방지 성능으로 수년 동안 전력망을 괴롭혀온 공해 섬락 문제를 해결했지만, 때때로 스트링 파손 문제가 발생합니다. 단일 스트링 스트링 타워의 경우 복합 절연체 스트링이 끊어지면 종종 라인이 떨어지게 되어 사회 안전에 큰 위협이 됩니다. 다중 시리즈 기둥 타워의 경우 스트링이 끊어지면 타워 및 기타 절연체에도 영향을 주어 라인의 신뢰성에 영향을 미칩니다. 최근 몇 년 동안 공해 섬락으로 인한 트립 비율이 크게 감소함에 따라 스트링 파손은 복합 절연체가 직면한 중요한 문제가 되었습니다.
복합 절연체 스트링이 파손되는 원인은 다양하며 외관 및 테스트 결과에 많은 차이가 있습니다. 일단 파손이 발생하면 정확한 원인을 찾아 후속 치료를 하는 것이 매우 중요합니다. 동시에 전력망에 연결되는 절연체에 중요한 의미를 갖는 파손 원인을 요약해야 한다. 따라서 개인이 접한 끊어진 끈의 형태와 결합하여 끊어진 끈의 원인과 이를 분석하고 검증하는 방법에 대해 이야기한다. 커버되지 않은 끊어진 스트링에 대한 이유가 있을 수 있습니다. 당신은 토론을 위해 메시지를 남기거나 이메일을 보낼 수 있습니다.
1. 파손된 복합 애자 스트링의 분류 및 파괴 특성
끊어진 스트링 형태의 합성 절연체는 외력 찢어짐, 취성 파손 및 썩은 파손의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 그 중 외력이 찢어지는 경우는 극히 드물며 잘 부러지는 현과 썩은 끊어지는 현이 주요 유형이다.
1.1 외력 찢어짐
외력 찢어짐의 원인은 종종 극심한 강풍, 심한 라인 결빙 및 제빙 점프입니다.
전체적으로 절연체의 기계적 강도 제어 부분은 일반적으로 볼 헤드의 목 부분입니다. 즉, 인장 응력만 가해지면 볼 헤드가 가장 먼저 파손되는 경우가 많습니다. 그러나 비틀림응력, 인장응력 또는 압축응력이 복합적으로 작용할 때 복합절연체의 철재와 심재의 접합부가 가장 취약하므로 파단위치는 다음과 같다.종종 피팅과 코어 로드의 연결 부분에 위치합니다.
코어 로드는 고강도 유리 섬유로 만들어집니다. 비틀림응력과 인장응력의 복합작용으로 부분적으로 파손되어 찢어진 경우,코어로드의 파단은 종종 고르지 않고 일부 섬유는 빗자루 모양이며 파단에는 탄화 흔적이 없습니다.그림 1.
그림 1 외력 인열의 전형적인 파단
1.2 취성 파괴(응력 부식)
취성파괴는 합성절연재의 초기 적용에서 스트링 파손의 주요 유형이며, 파단과정에는 응력부식과정이 동반된다.파손 위치는 엔드 피팅의 내부와 엔드 피팅과 코어 로드의 연결 부근일 가능성이 있습니다..
취성파괴의 가장 분명한 특징은 파단의 대부분이 평평하고 매끄럽고 단면이 코어로드의 축에 수직이라는 점이다.전형적인 골절 형태는 그림 2에 나와 있습니다.
(a) 편평 골절
(b) 골절은 계단식이며 각 단계는 평평합니다.
그림2 복합절연체 취성파괴의 전형적인 파괴형태
1.3 부식에 의한 파손(심재 탄화)
부식으로 인한 파손은 최근 몇 년 동안 복합 절연체 스트링 절단의 주요 형태가 되었으며 스트링 절단은 장기간의 내부 방전 과정을 동반합니다.파괴는 일반적으로 복합 절연체의 고전압 끝 근처에 위치합니다..
썩은 파단의 주요 외관 특징은 심재의 현저한 탄화(흑화)이며, 동시에 파단이 고르지 않고 와이어 드로잉이 분명합니다.전형적인 골절 형태는 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3 복합절연체 취성파괴의 전형적인 파괴형태
2. 끊어진 스트링의 원인과 발전과정
세 가지 유형의 끊어진 끈 중 외력이 찢어질 확률이 매우 낮으며 극한 기상 조건에서 프로세스가 간단하고 분석하기 쉽습니다. 따라서 본 논문에서는 취성파괴와 썩은파괴의 원인과 발생과정, 분석방법만을 소개한다.
2.1 취성파괴
취성 파괴는 일반적으로 응력 부식 과정을 동반합니다. 절연체는 와이어의 무게를 견디고 장력을 받습니다. 어떤 이유로 코어 로드가 산성 액체에 들어가면 산성 액체가 코어 로드를 부식시킵니다. 초기 복합 절연체에 사용된 비산성 코어 로드는 장력을 받고 있습니다. 부식, 균열의 복합 작용으로 코어 로드에 점차 균열이 나타나고 나머지 코어 로드가 인장력을 견디지 못하고 파손될 때까지 균열이 점차 확장됩니다.
위로부터 취성 파괴에 대한 두 가지 주요 조건이 있음을 알 수 있습니다. 씰 파손 및 코어 로드가 비산성 코어 로드입니다.또한, 크랙의 발생은 취성파괴의 발생을 크게 가속시킨다. 실제 사례에 따르면 취성 파괴의 발달 과정은 다음 두 가지 범주로 나뉩니다.
(1) 실링 불량 - 코어 로드가 습함 - 내부 방전이 발생함 - 산성 물질이 생성됨 - 응력 부식 - 코어 로드가 취성 파단을 겪음;
(2) 끝단에 남아 있는 제조 결함(쐐기 구조) - 밀봉 불량 - 대기 중 산성 물질의 유입 - 응력 부식 - 코어 로드의 취성 파괴.
쐐기 구조는 쐐기를 코어 로드의 끝으로 밀어 넣어야 하므로 코어 로드에 작은 균열을 남기기 쉽습니다. 밀봉이 정상일 때 작은 균열의 확장은 매우 느립니다. 실링이 실패하면 위의 균열이 응력 부식의 시작점이 됩니다. 쐐기 구조의 특정 유형은 내 다른 기사에서 찾을 수 있습니다.송전선로 애자 구조-1(도자기/유리 디스크형 현수애자, 봉형 현수복합애자).
(a) 내부 쐐기 구조
(b) 내부 쐐기는 코어 로드를 분할하도록 구동됩니다.
그림 4 내부 쐐기 구조 및 코어 로드 손상
씰 실패에는 세 가지 유형이 있습니다.
(1)끝 밀봉 실패:실런트에 금이 가거나 설치 중 끝 부분이 손상되어 실링이 실패합니다.
(2)외장 고장으로 인한 씰 고장:
A. 외장재가 불량하고 외장이 외부 방전에 의해 부식됩니다. 우천 시 복합 절연체의 표면에 코로나 방전이 발생하고 낙뢰를 맞으면 고온 아크에 의해 끝이 쉽게 타 버립니다. 위의 경우 균열이 생기기 쉬워 코어 로드가 젖게 됩니다.
B. 이퀄라이징 링의 부적절한 구성은 심각한 코로나 방전을 일으키고 덮개를 부식시킵니다. 이퀄라이징 링이 부적절하게 설치되었거나 매개 변수가 올바르게 선택되지 않으면 고전압 끝에서 심각한 코로나 방전이 발생하고 장기적인 영향으로 피복이 손상되고 코어 로드가 축축해집니다.
(3) 시스 코어 로드 인터페이스에 문제가 있습니다., 수분은 확산을 통해 코어 로드로 들어갑니다.
2.2 부식으로 인한 파손
현재 운용되고 있는 합성절연체의 대부분은 내산성 심봉을 사용하고 있어 취성파괴의 가능성이 크게 감소하였고 썩은파괴가 절연끈 절단의 주요 형태가 되었다. 붕괴는 종종 코어로드 내부의 장기간 방전을 동반하며 점진적으로 생성되는 에너지는 코어로드의 구조를 변화시킵니다. 한편, 유리 섬유를 감싸 고정하는 수지가 분해되어 유리 섬유 구조가 부드러워집니다. 한편, 유리섬유는 탄화되어 기계적 물성이 현저하다. 코어 로드가 하중을 견디지 못하고 파손될 때까지 하강합니다.
이 과정에서 내부결함은 심봉의 반경방향을 따라 발달하고 축방향으로도 발달하며 심봉에 내부방전유로가 발생하고 끝단의 전계강도가 매우 커서 원인이 된다. 내부에서 외부로 침투하는 덮개. 일반적인 사진은 그림 5에 나와 있습니다.
(a) 코어 로드 내부의 결함 팽창
(b) 코어 로드 시스 펀치
그림 5 부식으로 인해 파손된 코어 로드 내부의 결함 팽창
코어로드의 내부 방전의 기원에 따라 붕괴는 다음 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
(1)밀봉불량 - 심봉이 축축함 - 내부방전이 발생함 - 산성물질이 발생함 - 응력부식 - 심봉이 취성파괴됨.
이러한 파단의 내부방전의 원인은 End Seal의 파손과 Sheath의 파손이며, 원인은 이전 취성파단과 동일하다.내산성 코어로드를 사용하더라도 씰이 실패하는 한 끈이 계속 끊어지는 것을 볼 수 있습니다!
(2) 심재의 내부 결함이 있음 - 수분 침투 - 내부 방전 발생 - 산성 물질 발생 - 외피 침식 - 내부 방전 증가 - 심재의 탄화;
코어 로드의 내부 결함은 일반적으로 불량한 접합, 계면에 남아 있는 공기 구멍 등과 같은 불량 코어 로드-시스 계면으로 인해 발생합니다. 불량한 접합은 접합 해제 및 내부 에어 갭의 생성으로 이어집니다. 이러한 끊어진 문자열에는 다음과 같은 주요 프로세스가 있습니다.외피의 표면은 손상되지 않았지만 수분이 코어 로드로 들어갑니다.
3. 끊어진 문자열 분석 방법
외력 인열에 의한 끊어진 끈은 기상정보로부터 단서를 얻기 쉽기 때문에 여기서는 취성파괴와 썩은파괴에 대한 해석만을 다룬다. 끊어진 끈이 발생하면 먼저 파단 형상과 파단 위치에 따라 끊어진 끈이 취성인지 썩었는지를 판단한 후, 위에서 언급한 가능한 원인에 따라 검증을 위한 해당 시험 항목을 선택한다.
3.1 취성파괴
취성파괴로 판단되면 전술한 바와 같이 씰불량 + 비산성 코어로드에 의한 것일 수도 있고, 끝단의 잔류제조결함 + 씰링불량 + 비산성으로 인한 것일 수도 있다. 내산성 코어 로드.
(1) 씰 파손 플러스 비산성 코어 로드
엔드 씰 실패 확인:동일한 배치의 제품에 대해 기밀 테스트, 파손된 절연체 피팅의 해부 및 내부 녹 성분 검출을 실시합니다.
밀봉 시험은 복합 절연체에 정격 기계적 하중의 70%를 96시간 동안 가한 후 20분 동안 침투제로 끝단을 감싸는 것입니다. 육안 검사 및 해부학적으로 착색제가 말단 및 침투 깊이까지 침투하는지 확인하십시오. 관통 깊이가 코어 로드에 도달하지 않는 한 엔드 실은 허용 가능한 것으로 간주되었습니다.
그림 6 End seal 테스트 - 침투성 캡슐화 후 침투 깊이의 해부학적 검사
끝 부분의 밀봉 실패가 종종 그 예입니다. 동일한 제품 배치의 밀봉 테스트에서는 문제를 찾지 못할 수 있습니다. 다만, 마지막에 실링 불량이 발생하면 응력부식 현상이 완전히 일어나기까지 시간이 걸립니다. 따라서 엔드 피팅 내부에서 부식이 자주 발생합니다. 그러므로 파손된 절연체 단부의 해부학적 구조와 녹 성분의 검출이 가장 직접적이고 효과적인 수단이다.
피복재 불량으로 인한 실링 불량 확인: 동일한 배치의 제품에 대해 우산 외피재의 트래킹 및 내전기식성 시험을 수행합니다.
추적 및 전기 부식 시험에 대한 우산 덮개 재료 저항은 절연체 셰이드를 일정한 두께의 평평한 샘플로 자르고 일정한 추적 전압 방법으로 시험을 수행하는 것입니다. 테스트 전압은 AC 4.5kV이며 샘플은 부식 없이 6시간을 견딜 수 있습니다. 깊이가 2.5mm를 초과하지 않으면 시험에 합격한 것으로 본다.
그림 7 추적 및 전기 부식 저항 테스트를 거친 샘플
그레이딩 링의 부적절한 설치로 인한 외장 씰의 고장 확인:그레이딩 링이 반대로 설치되었는지, 설치 위치가 올바른지 확인하고 그레이딩 링의 구성 방식에 대한 전계 검증 계산을 수행합니다.
코어 로드-시스 인터페이스 불량으로 인한 씰 실패 확인:심봉 투과성 시험, 심봉 외피 수분확산 시험, 전력 주파수 내전압 벨트 온도 상승 시험, 동일한 절연체 배치에 대한 급격한 온도 상승 시험 파동 시험, 부검을 실시합니다.
코어 로드 내산성 검증:절연체 파손 또는 동일 배치의 제품에 대해서는 심봉의 내산성 시험을 실시한다.
심재의 내산성 시험은 절연체의 외피 부분을 벗겨 심재를 노출시킨 후 연삭 후 1mol/L 질산으로 감싸고 동시에 96시간 동안 일정한 장력을 가하는 시험이다. . 장력 값은 코어 로드의 면적과 300MPa의 곱입니다(예: 96h). 심봉이 손상되지 않고 표면에 큰 균열이 없어야 내산성이 필요한 심봉으로 판단된다. (내산성 코어 로드라고도 함)
위의 테스트 방법 및 기준에 대한 자세한 정보는 "GB/T 19519-2014 Definition, Test Methods and Acceptance Criteria for Overhead Line Insulators with a Nominal Voltage With 1000V for Suspensed and Tensile AC 시스템용 복합 절연체".
(1) 끝단에 남은 제조 결함과 씰 실패 및 비산성 코어 로드
Seal 불량 및 내산성 Core Rod의 검증은 위와 동일하다. 최종 제조 결함은 동일한 제품 배치의 기계적 손상 하중 테스트를 통해 확인할 수 있지만 최종 제조 결함은 종종 고립된 경우이며 테스트를 통해 원인을 정확하게 추적하기 어렵습니다. 그것은 끝 구조와 골절 위치에 의해 도움을 받을 수 있습니다. 끝단이 쐐기 구조를 채택하고 파단이 끝단 피팅 내부에 있고 구동되는 쐐기 끝단에 가까우면 내부 제조 불량 가능성이 더 큽니다.
3.2 부식으로 인한 파손
취성파괴로 판단되면 위와 같이 씰 파손에 의한 내부 장기 방전에 의한 것일 수도 있고, 내부에서 시스를 관통하여 침식되는 코어 로드의 내부 결함에 의한 것일 수도 있다. 외부로 방출되어 내부 장기 방전으로 인해 현이 끊어집니다.
(1) 씰 손상 및 내부 장기 방전
End Seal 파손 및 Sheath 파손에 대한 검증 방법은 앞의 3.1절과 동일하다.
심봉에 구멍이 있는 것으로 판명되면 그 구멍이 시스 씰의 불량으로 이어지는 외부 원인에 의한 것인지, 내부 결함 및 천공에 의한 것인지 판단하는 열쇠가 될 것이다. 구멍의 내부와 외부의 구성 차이에서 시작할 수 있습니다. 일반적으로 탄화 성분의 비율이 높은 쪽이 배출 시간이 더 빨리 시작될 확률이 높고 구멍이 이 쪽에서 시작될 가능성이 더 높습니다.
(2) 코어 로드 내부의 결함
최근 몇 년 동안 코어 로드의 내부 결함이 발생하는 경우가 있는데, 이는 주로 코어 로드-시스 계면 불량으로 인해 발생합니다.결함이 있는 인터페이스 확인:심봉 투과성 시험, 심봉 외피 수분확산 시험, 전력 주파수 내전압 벨트 온도 상승 시험, 동일한 절연체 파동 시험, 부검에 대한 급상승 시험을 실시한다.
심봉의 투자율 시험은 심봉을 10mm 길이의 시료로 절단하고 절단방향은 심봉과 수직이 되게 하여 양끝을 사포로 연마하여 적색 또는 자색의 메틸렌용액에 담근다. 상단이 관통하고 용액이 코어로드 내부에서 상단까지 침투하는 시간을 측정합니다.
그림 8 투과성 테스트
시스가 있는 코어 로드의 수분 확산 테스트는 코어 로드를 3{1}}mm 길이의 샘플로 자르고 절단 방향은 코어 로드에 수직이고 양쪽 끝을 사포로 샌딩하고 0.1% 농도의 NaCl 용액에서 끓입니다. 100시간 동안 12kV AC 전압을 1분간 인가하여 누설전류를 측정한다.
그림 9 물확산 시험구간
전원 주파수 내전압 벨트 온도 상승 시험은 절연체에 가장 높은 동작 전압을 30분간 인가하고 적외선을 사용하여 절연체의 온도 상승을 측정하는 것입니다.
급파 시험의 경우 절연체를 42시간 동안 끓이고 1000kV/us{2}}kV/μs의 급경사의 임펄스 전압을 25회 인가했다.
부검은 칼이나 외력으로 외피를 제거하고, 외피가 벗겨진 후 심봉의 표면 상태를 관찰하는 것이다.
그림 10 부검 후 샘플
위의 테스트에 대한 자세한 정보는 "GB/T 19519-2014 Definition, Test Methods and Acceptance Criteria for Overhead Line Insulators with a Nominal Voltage With 1000V for Suspensed and Tensile Composite Insulators"를 참조하십시오.
밀봉 문제가 배제된 후 위의 테스트 중 하나라도 현저하게 비정상적이면 절연체에 인터페이스 문제가 있을 가능성이 있다고 판단할 수 있습니다.각 시험의 중요한 비정상적 특징은 다음과 같습니다.
심재 투과성 시험: 심재의 시험 부분에 15분 이내에 메틸렌 용액을 침투시킨다.
시스 물 확산 테스트가 있는 코어 로드: 코어 로드의 누설 전류가 1mA를 초과합니다.
전원 주파수 내전압 벨트 온도 상승 시험: 실험실 시뮬레이션 시험 중에 코어 로드의 온도 상승이 현저하고 온도 상승은 가압 시간의 연장에 따라 점차 증가합니다. 약간의 온도 상승만 있다면 외피가 축축한 것일 수 있지만 코어 로드 내부에는 문제가 없습니다.
급파 시험: 코어 로드의 내부 고장;
부검: 코어 로드 표면의 넓은 영역이 직접 노출됩니다.
복합 절연체 인터페이스 문제의 판단과 관련하여 내 다른 기사에서 더 많은 정보를 찾을 수 있습니다.복합 절연체 인터페이스 문제 및 감지.