複合絶縁体の破損したストリング、その原因および対応する分析方法
現在、送電線には多数の複合碍子が使用されており、送電線の碍子消費量の約50％を占めています。 その中で、線形タワーがより高い割合を占めています。 ひどく汚染された地域のほとんどすべての線形タワーは、複合絶縁体を使用しています。 複合碍子は、長年にわたって電力網を悩ませてきた汚染フラッシュオーバーの問題を、その優れた汚染防止フラッシュオーバー性能で解決しましたが、ストリングの破損の問題は時々発生します。 シングルストリングストリングタワーの場合、複合絶縁体のストリングが破損すると、ラインが落下することが多く、社会の安全に大きな脅威をもたらします。 マルチシリーズポールタワーの場合、ストリングが破損すると、タワーやその他の絶縁体にも影響を与え、ラインの信頼性に影響を与えます。 近年、汚染フラッシュオーバーによるトリップ率が大幅に低下しているため、複合碍子が直面する重要な問題となっているのはストリングの破損です。
多くの原因が複合絶縁体ストリングの破損につながり、外観とテスト結果には多くの違いがあります。 破損が発生したら、その後の治療の原因を正確に特定することが非常に重要です。 同時に、破損の原因を要約する必要があります。これは、送電網に接続する絶縁体にとって重要な意味を持ちます。 そこで、個人が接触した紐切れの形態と合わせて、紐切れの原因とその分析・検証方法についてお話します。 カバーされていない壊れた文字列の理由があるかもしれません。 あなたは議論するためにメッセージを残すか、電子メールを送ることを歓迎します。
1.壊れた複合碍子ストリングの分類と破壊特性
複合碍子の破断ストリング形状は、外力引裂、脆性破断、および腐敗破断の3つのカテゴリに分類できます。 なかでも外力による引き裂きは少なく、主な折れ弦の種類は脆性破断と腐敗破れです。
1.1外力による引き裂き
外力による引き裂きの原因は、多くの場合、極端な強風、ラインの激しい着氷、および除氷ジャンプです。
全体として、絶縁体の機械的強度制御部分は一般にボールヘッドのネックです。つまり、引張応力のみを受けると、ボールヘッドが最初に破損することがよくあります。 ただし、ねじり応力、引張応力、または圧縮応力の複合作用を受けると、金属継手と複合絶縁体のコアロッドとの間の接続部分が最も壊れやすくなるため、破壊位置は次のようになります。多くの場合、フィッティングとコアロッドの接続部分にあります。
コアロッドは高強度ガラス繊維製です。 部分的に損傷し、ねじり応力と引張応力の複合作用により引き裂かれた場合、コアロッドの破壊はしばしば不均一であり、一部の繊維はほうきの形をしており、破壊には炭化の痕跡がありません。図1。
図1外力引き裂きの典型的な破壊
1.2脆性破壊（応力腐食）
複合絶縁体の初期の適用における主なタイプのストリング破損は脆性破壊であり、破壊プロセスには応力腐食プロセスが伴います。骨折の場所は、おそらくエンドフィッティングの内部であり、エンドフィッティングとコアロッドの接続部の近くです。.
脆性破壊の最も明白な特徴は、破壊の大部分が平坦で滑らかであり、断面がコアロッドの軸に垂直であることです。典型的な破壊形態を図2に示します。
（a）フラットフラクチャ
（b）骨折は階段状であり、各階段は平らです。
図2複合絶縁体の脆性破壊の典型的な破壊形態
1.3腐食による破壊（コアロッドの炭化）
腐食による破壊は、近年、複合絶縁体のストリング破壊の主な形態になり、そのストリング破壊は、長期の内部放電プロセスを伴う。破壊は一般に、複合絶縁体の高電圧端の近くにあります.
腐った破壊の主な外観の特徴は、コアロッドの著しい炭化（黒化）であると同時に、破壊は不均一であり、明らかな伸線があります。典型的な破壊形状を図3に示します。
図3複合絶縁体の脆性破壊の典型的な破壊形態
2.壊れた文字列の原因と開発プロセス
3種類の破損した弦の中で、外力による引き裂きの可能性は非常に低く、プロセスは単純で、極端な気象条件での分析が容易です。 そのため、本稿では、脆性破壊と腐敗破壊の原因、開発プロセス、分析方法についてのみ紹介します。
2.1脆性破壊
脆性破壊は一般に応力腐食プロセスを伴います。 絶縁体はワイヤーの重量を支え、張力がかかっています。 何らかの理由でコアロッドが酸性液体に入ると、酸性液体がコアロッドを腐食します。 初期の複合碍子に使用されていた耐酸性のないコアロッドには張力がかかっています。 腐食の複合作用により、コアロッドに亀裂が徐々に現れ、残りのコアロッドが引張力に耐えられなくなって破損するまで、亀裂が徐々に拡大します。
上記から、脆性破壊には2つの主要な条件があることがわかります。シールの破損と、コアロッドが非耐酸性のコアロッドです。さらに、亀裂の発生は、脆性破壊の発生を大幅に加速します。 実際の事例によると、脆性破壊の発生過程には次の2つのカテゴリーがあります。
（1）シール不良-コアロッドが湿っている-内部放電が発生している-酸性物質が生成されている-応力腐食-コアロッドが脆性破壊している。
（2）端部に残った製造上の欠陥（くさび構造）-シールの故障-大気中の酸性物質の侵入-応力腐食-コアロッドの脆性破壊。
くさび構造は、くさびをコアロッドの端に打ち込む必要があります。これにより、コアロッドに小さな亀裂が残りやすくなります。 シーリングが正常な場合、小さな亀裂の拡大は非常に遅いです。 シールが失敗すると、上記の亀裂が応力腐食の開始点になります。 特定のタイプのウェッジ構造は、他の記事に記載されています。送電線絶縁体構造-1（磁器/ガラスディスク式懸垂がいし、ロッド式懸架複合がいし）.
（a）内側のくさび構造
（b）内側のくさびは、コアロッドを分割するように駆動されます。
図4内側のくさび構造とコアロッドの損傷
シールの失敗には次の3つのタイプがあります。
(1)エンドシールの失敗：取り付け中にシーラントにひびが入ったり、端が損傷したりして、シールが破損します。
(2)シース破損によるシール破損：
A.シースの材質が悪く、外部放電によりシースが腐食しています。 雨天時には複合碍子の表面にコロナ放電が発生し、落雷時に高温アークで端部が焼けやすくなります。 上記の場合、割れやすく、コアロッドが濡れてしまいます。
B.イコライジングリングの不適切な構成は、深刻なコロナ放電を引き起こし、シースを侵食します。 イコライジングリングが正しく取り付けられていないか、パラメータが適切に選択されていない場合、高電圧端で深刻なコロナ放電が発生し、長期的な影響によりシースが損傷し、コアロッドが湿ります。
(3) シースとコアロッドのインターフェースに問題があります、および水分は拡散によってコアロッドに入ります。
2.2腐食による破壊
現在、稼働中の複合碍子の多くは耐酸性のコアロッドを使用しているため、脆性破壊の可能性が大幅に減少し、腐敗破壊が碍子ストリングの破壊の主な形態となっています。 崩壊はしばしばコアロッド内の長期放電を伴い、生成されたエネルギーはコアロッドの構造を徐々に変化させます。 一方では、ガラス繊維を包んで固定する樹脂が分解し、ガラス繊維の構造が柔らかくなります。 一方、ガラス繊維は炭化しており、機械的性質は抜群です。 コアロッドが荷重に耐えられず、破損するまで下降します。
この過程で、内部欠陥はコアロッドの半径方向に沿って発生し、さらに軸方向にも発生し、コアロッドに内部放電チャネルが発生し、端部の電界強度が非常に大きくなり、シースは内側から外側に貫通します。 典型的な写真を図5に示します。
（a）コアロッド内部の欠陥膨張
（b）コアロッドシースパンチ
図5腐食により破損したコアロッド内部の欠陥膨張
コアロッドの内部放電の原因に応じて、減衰は次の2つのカテゴリに分類できます。
（1）シーリングの失敗-コアロッドが湿っている-内部放電が発生している-酸性物質が生成されている-応力腐食-コアロッドが脆性破壊している;
このタイプの破壊の内部放電の原因は、エンドシールの破損とシースの損傷であり、その理由は以前の脆性破壊と同じです。耐酸性のコアロッドを使用しても、シールが破れない限り、紐が切れてしまうことがわかります！
（2）コアロッドに内部欠陥がある-水の浸透-内部で発生する放電-酸性物質が生成される-シースが侵食される-内部排出が増加する-コアロッドの炭化。
コアロッドの内部欠陥は、一般に、結合不良、界面に残った空気穴など、コアロッドとシースの界面の不良によって引き起こされます。接合不良は、剥離と内部エアギャップの生成につながります。 このような壊れた文字列には、次の主要なプロセスがあります。シースの表面は無傷ですが、水分がコアロッドに入ります。
3.壊れた文字列の分析方法
外力による引き裂きによるストリングの破損は、気象情報から手がかりを得るのが容易であるため、ここでは、脆性破壊と腐敗破壊の分析についてのみ説明します。 ひもが折れた場合は、まず、折れの形状や位置に応じて、折れたひもがもろいのか腐っているのかを判断し、上記の考えられる理由に応じて、対応する試験項目を選択して検証します。
3.1脆性破壊
上記によれば、脆性破壊と判断された場合は、シール不良と耐酸性のないコアロッドが原因であるか、最後に残った製造不良とシール不良と非耐酸性が原因である可能性があります。耐酸性コアロッド。
（1）シール不良と非耐酸性コアロッド
エンドシールの故障の検証：同じバッチの製品は、気密性テスト、壊れた絶縁体フィッティングの解剖、および内部の錆のコンポーネントの検出にかけられます。
シーリングテストでは、定格機械的負荷の70％を複合絶縁体に96時間適用してから、端部を浸透剤で20分間包みます。 目視検査と解剖学的構造により、着色剤が端まで浸透しているかどうか、および浸透深さを確認します。 侵入深さがコアロッドに到達しない限り、エンドシールは許容できると見なされました。
図6エンドシールテスト-浸透探傷試験後の侵入深さの解剖学的検査
多くの場合、端部のシール不良がその一例です。 同じバッチの製品のシーリングテストでは、問題を見つけることができない場合があります。 ただし、最後にシール不良が発生した場合、応力腐食割れが完全に発生するまでに時間がかかります。 そのため、エンドフィッティングの内部で腐食が発生することがよくあります。 したがって、壊れた絶縁体の端の構造と錆の成分の検出は、最も直接的で効果的な手段です。
シース材料の不良によるシール不良の検証：同じバッチの製品で傘シース材料の追跡および電気耐食性試験を実施します。
追跡および電気腐食試験に対する傘カバー材料の耐性は、絶縁体の小屋を特定の厚さの平らなサンプルに切断し、一定の追跡電圧法によって試験を実施することです。 試験電圧はAC4.5kVで、サンプルは腐食することなく6時間耐えることができます。 深さが2.5mmを超えない場合、テストは合格と見なされます。
図7追跡および電気耐食性試験にかけられたサンプル
グレーディングリングの不適切な取り付けによって引き起こされたシースシールの故障の検証：グレーディングリングが逆に取り付けられているかどうか、取り付け位置が正しいかどうかを確認し、グレーディングリングの構成スキームで電界検証計算を実行します。
コアロッドとシースのインターフェースが不十分なために発生したシールの破損の検証：コアロッド透磁率試験、コアロッドシース水拡散試験、電力周波数耐電圧ベルト温度上昇試験、同じバッチの絶縁体の急な温度上昇試験を実施します。波動試験、壊死。
コアロッドの耐酸性の検証：壊れた絶縁体または同じバッチの製品について、コアロッドの耐酸性試験を実行します。
コアロッドの耐酸性試験は、絶縁体のシースの一部を剥がしてコアロッドを露出させ、粉砕後1mol / Lの硝酸で包み、同時に96時間一定の張力をかけることです。 。 張力値は、コアロッドの面積と96hなどの300MPaの積です。 コアロッドが損傷せず、表面に大きな亀裂がないことから、耐酸性にはコアロッドが必要であると考えられます。 （耐酸性コアロッドとも呼ばれます）
上記のテストの方法と基準の詳細については、「GB / T 19519-2014の定義、テスト方法、および公称電圧が1000Vを超える架空送電線絶縁体の許容基準」を参照してください。複合絶縁体」。
（1）エンドでの残りの製造上の欠陥、シールの故障、および非耐酸性のコアロッド
シール不良と非耐酸性コアロッドの検証は上記と同じです。 最終製造欠陥は、同じバッチの製品の機械的損傷負荷テストで検証できますが、最終製造欠陥は孤立したケースであることが多く、テストを通じて原因を正確に追跡することは困難です。 それは、端部構造と骨折位置によって支援することができます。 端部がくさび構造を採用し、破壊が端部フィッティングの内側にあり、駆動されるくさびの端に近い場合、内部で製造上の欠陥が発生する可能性が高くなります。
3.2腐食による破壊
以上のように脆性破壊と判断された場合は、シールの損傷による内部長期放電によるものか、シースを内側から侵食するコアロッドの内部欠陥によるものと考えられます。外部に出て、内部の長期放電を引き起こし、ストリングの破損を引き起こします。
（1）シールの損傷と内部の長期放電
エンドシールの破損とシースの破損の検証方法は、前のセクション3.1と同じです。
コアロッドに穴が開いている場合は、シースシールの破損につながる外的要因によるものなのか、内部の欠陥やミシン目によるものなのかを判断することが重要です。 穴の内側と外側の組成の違いから始めることができます。 一般に、炭化成分の割合が高い側は、放電時間が早く始まる可能性が高く、穴はこの側から始まる可能性が高くなります。
（2）コアロッド内部の欠陥
近年、主にコアロッドとシースの界面の不良が原因で、コアロッドの内部欠陥が発生する場合があります。欠陥のあるインターフェースの検証：コアロッド透磁率試験、コアロッドシース水拡散試験、電力周波数耐電圧ベルト温度上昇試験、同じバッチの絶縁体波試験、壊死試験の急激な温度上昇試験を実施します。
コアロッドの透磁率試験は、コアロッドを10mmの長さのサンプルに切断し、切断方向はコアロッドに垂直で、両端をサンドペーパーで研磨し、赤または紫のメチレン溶液に入れます。 上端が浸透し、溶液がコアロッドの内側から上部に浸透するまでの時間を測定します。
図8透過性テスト
シース付きコアロッドの水拡散試験は、コアロッドを3 0 mmの長さのサンプルに切断し、切断方向はコアロッドに垂直で、両端をサンドペーパーで研磨し、0.1％濃度のNaCl溶液で沸騰させます。 100時間、次に12kV AC電圧を1分間印加し、漏れ電流を測定します。
図9水拡散試験セクション
電源周波数耐電圧ベルト温度上昇試験は、最高動作電圧を絶縁体に30分間印加し、赤外線を使用して絶縁体の温度上昇を測定することです。
急波試験では、絶縁体を42時間沸騰させ、1000kV / us -1500kV/μsの急峻なインパルス電圧を25回印加しました。
剖検では、ナイフまたは外力でシースを取り外し、シースを剥がした後のコアロッドの表面状態を観察します。
図10剖検後のサンプル
上記のテストの詳細については、「GB / T 19519-2014の定義、テスト方法、および吊り下げ式および引張式複合絶縁体を備えたACシステムの公称電圧が1000Vを超える架空送電線絶縁体の許容基準」を参照してください。
シーリングの問題が除外された後、上記のテストのいずれかが著しく異常である場合、絶縁体にインターフェースの問題がある可能性が高いと判断できます。各試験の重要な異常な特徴は次のとおりです。
コアロッド透磁率試験：コアロッドの試験部に15分以内にメチレン溶液を浸透させます。
シース水拡散試験を備えたコアロッド：コアロッドの漏れ電流が1mAを超えています。
電源周波数耐電圧ベルト温度上昇試験：実験室シミュレーション試験中、コアロッドの温度上昇は顕著であり、温度上昇は加圧時間の延長とともに徐々に上昇します。 わずかな温度上昇であれば、シースが湿っている可能性がありますが、コアロッド内部は問題ありません。
急波試験：コアロッドの内部破壊。
剖検：コアロッド表面の大部分が直接露出しています。
複合絶縁体インターフェースの問題の判断に関しては、他の記事で詳細を確認できます。複合絶縁体インターフェースの問題とその検出.