MODOS DE POSIBLES FALLAS PARA AISLADORES COMPUESTOS
2023-03-18 18:30Los aisladores compuestos poseen ciertas ventajas sobre los tipos cerámicos y su tasa de aplicación ha crecido rápidamente. Por ejemplo, en China se estima que los aisladores compuestos ahora representan más de un tercio de la población de aisladores en todas las líneas de transmisión. En el caso de las líneas nuevas, su participación en todos los aisladores instalados se acerca al 50 % y, cuando se trata de UHV, son, con mucho, el tipo dominante.
Los primeros aisladores compuestos de silicona han estado en servicio por más de 40 años, mientras que en China su historial de servicio es de unos 30 años. Dado su uso creciente y los muchos años en servicio, la investigación de metodologías para el monitoreo en servicio de defectos o daños ha adquirido una importancia primordial. Hay una serie de posibles modos de falla que representan posibles amenazas ocultas para la operación segura de los aisladores compuestos, que incluyen descargas disruptivas, envejecimiento y fallas mecánicas.
Dentro de la primera categoría, el flashover de rayos suele ser la amenaza más común para estos aisladores, principalmente porque depende de la distancia del arco seco con poca relación con el material del aislador. Si la distancia de arco seco de un aislador compuesto es la misma que la de una cadena de porcelana o vidrio, tiene básicamente la misma resistencia a descargas disruptivas. Si bien los aisladores compuestos no pueden aumentar el voltaje de descarga disruptiva de un rayo, ciertamente no reducirán el rendimiento de una línea contra rayos. De todos modos, el reenganche automático en tales casos suele tener éxito y, por lo tanto, este problema potencial tiene un impacto comparativamente bajo en la confiabilidad de la red.
Debido a la hidrofobicidad superior y la propiedad de transferencia de hidrofobicidad de las carcasas de caucho de silicona, los aisladores compuestos ofrecen un excelente rendimiento contra la contaminación. Esto se traduce en relativamente pocos flashovers de contaminación, que es una de las principales razones de su amplia aplicación. Por otro lado, los flashovers causados por excrementos de aves presentan un problema mucho mayor, principalmente porque las aves grandes liberan "banderas" cerca de la parte superior de los aisladores, es decir, esencialmente equivalentes a una sección del conductor "flotando en el aire", distorsionando así en gran medida la E de un aislador. -distribución de campo. Además, si la serpentina de aves está cerca del borde del aislador, la distorsión en el campo E es aún mayor y es más probable que provoque una descarga disruptiva. Los aisladores compuestos son más propensos a sufrir descargas disruptivas debido a las serpentinas de los pájaros que las cadenas de porcelana o vidrio, ya que tienen diámetros de desprendimiento más pequeños. De hecho, entre las fallas de flashover registradas como debidas a una causa indeterminada, es probable que la mayoría hayan sido provocadas por aves.
La segunda categoría principal de amenaza para los aisladores compuestos, el envejecimiento, implica la aparición de fenómenos superficiales como el agrietamiento o el agrietamiento por exposición natural a la intemperie. El envejecimiento del caucho de silicona suele ir acompañado de una disminución de la hidrofobicidad y una reducción correspondiente de la resistencia a la descarga disruptiva de la contaminación. Sin embargo, el envejecimiento también puede deberse a otros factores, como el picoteo de pájaros que puede dañar los cobertizos de silicona o vientos fuertes sostenidos que pueden rasgar los cobertizos según el diámetro y el diseño. La falla mecánica, la tercera categoría principal de posible problema, involucra básicamente la fractura del núcleo de un aislador compuesto, lo que provoca la caída de un conductor.
Básicamente, el monitoreo en servicio de los aisladores compuestos implica la inspección para identificar el tipo y la extensión del daño asociado con estos posibles modos de falla. En el caso de un relámpago, normalmente se encuentra disponible un sistema de localización de rayos que puede ayudar al personal de mantenimiento a localizar la torre afectada. En China, la política de las empresas de suministro de energía es identificar qué aislador compuesto experimentó descargas eléctricas y reemplazarlo para eliminar cualquier riesgo de daño resultante oculto. El monitoreo de corriente de fuga en línea se usa generalmente para evaluar su resistencia a la contaminación. Con respecto a los flashovers causados por las serpentinas de las aves, la inspección de paso se utiliza para buscar nidos en las torres o la presencia de aves grandes cerca de las líneas. Del mismo modo, cuando se trata de envejecimiento y daños en los cobertizos de silicona,
La falla por fractura de la barra central interna de FRP representa el modo de falla potencial más grave de un aislador compuesto y también es el más difícil de monitorear. Para hacer la situación aún más compleja, ahora se han identificado dos tipos de fractura únicos y diferentes. Una es la fractura frágil clásica, que ha sido objeto de muchas investigaciones a lo largo de los años y se ha simulado con éxito en el laboratorio. El otro tipo ha ocurrido varias veces en China en los últimos años y da como resultado una sección de fractura con una apariencia muy diferente. Por ejemplo, se eliminó un aislador compuesto con este modo de falla de una línea de CA de 500 kV en la provincia de Guizhou. Un mes antes de la fractura, las mediciones de IR detectaron un aumento de temperatura localizado en este aislador. Cuando se aplicó voltaje al aislador fracturado en el laboratorio, se detectó descarga en el lugar que tenía la temperatura aumentada. Esto demuestra que este nuevo modo de falla por fractura se puede detectar a través de una inspección de campo de paso utilizando una combinación de termografía IR y cámara UV. De hecho, varios países emplean ahora la inspección con helicópteros con ambos tipos de equipo.
Aunque actualmente existe una variedad de métodos de monitoreo en servicio para aisladores compuestos, pocos cumplen con todos los criterios de ser simples, efectivos y convenientes. Por lo tanto, la investigación para encontrar técnicas mejoradas de monitoreo en servicio debe continuar para garantizar el funcionamiento confiable a largo plazo de la creciente población de aisladores compuestos.