در حال حاضر تعداد زیادی مقره کامپوزیت در خطوط انتقال شبکه برق مورد استفاده قرار می گیرد که حدود 50 درصد از عایق مصرفی خط را تشکیل می دهد که برج های خطی سهم بیشتری را به خود اختصاص می دهند. تقریباً همه برج های خطی در مناطق بسیار آلوده از عایق های کامپوزیتی استفاده می کنند. عایق های کامپوزیت مشکل فلاش اور آلودگی را که سال هاست شبکه برق را با عملکرد عالی ضد آلودگی حل کرده اند، حل کرده اند، اما مشکل قطع شدن رشته ها هر از چند گاهی پیش آمده است. برای برج های تک رشته ای، هنگامی که عایق کامپوزیت شکسته شود، خط اغلب به زمین می افتد، که امنیت اجتماعی را به ارمغان می آورد، یک تهدید بزرگ، برای برج های چند رشته ای، هنگامی که ریسمان شکسته شود، بر برج ها و سایر عایق ها نیز تأثیر می گذارد. که بر قابلیت اطمینان خط تأثیر می گذارد. با کاهش شدید نرخ سفر فلاش اوور آلودگی در سال‌های اخیر، قطع رشته به مشکل مهمی تبدیل شده است که عایق‌های کامپوزیتی با آن مواجه هستند.
دلایل متعددی می تواند باعث شکستن رشته عایق کامپوزیت شود. تفاوت های زیادی در ظاهر و نتایج آزمایش وجود دارد. هنگامی که شکستن ریسمان رخ می دهد، بسیار مهم است که به طور دقیق علت شکستن رشته را برای دفع بعدی پیدا کنید. در همان زمان، دلایل شکستن رشته مقره را خلاصه کنید و دسترسی به شبکه مقره's را بررسی کنید. از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین، این مقاله در مورد دلایل شکسته شدن رشته عایق های کامپوزیتی و نحوه تجزیه و تحلیل و بررسی آنها صحبت می کند.
2. طبقه بندی و ویژگی های شکست عایق های کامپوزیتی
رشته های شکسته عایق های کامپوزیتی را می توان به سه نوع تقسیم کرد: پارگی نیروی خارجی، شکست شکننده و پوسیدگی. در این میان موارد پارگی نیروی خارجی بسیار اندک است و شکستگی و پوسیدگی شکننده از انواع اصلی پارگی رشته است.
2.1 پاره شدن توسط نیروی خارجی
علل پارگی نیروی خارجی اغلب بادهای شدید، خطوط شدید یخ زدگی، پرش های یخ و غیره است. در این موارد، عایق کامپوزیت فراتر از طراحی تحت فشار قرار می گیرد و باعث قطع شدن رشته می شود.
به طور کلی، قسمت کنترل شده با استحکام مکانیکی عایق معمولاً گردن توپ است، یعنی زمانی که فقط تحت تنش کششی است، سر توپ اغلب اولین چیزی است که می شکند. با این حال، هنگامی که در معرض اثر ترکیبی تنش پیچشی، تنش کششی یا تنش فشاری قرار می‌گیرد، بخش اتصال سنبه اتصال عایق کامپوزیت ضعیف‌ترین است، بنابراین موقعیت شکست اغلب در اتصال سنبه اتصال قرار می‌گیرد.
میله هسته عایق کامپوزیت از فیبر شیشه ای با مقاومت بالا ساخته شده است. هنگامی که بخشی از آن آسیب دیده و سپس تحت اثر ترکیبی تنش پیچشی و تنش کششی پاره می شود، شکستگی میله هسته اغلب ناهموار است و برخی از الیاف به شکل جارو هستند و هیچ اثر کربنیزاسیون روی شکستگی وجود ندارد.
2.2 شکستگی شکننده (خوردگی استرس)
شکست شکننده نوع اصلی قطع شدن رشته است که در استفاده اولیه از عایق های کامپوزیتی رخ می دهد. فرآیند شکست با فرآیند خوردگی تنشی همراه است و محل شکست ممکن است در داخل اتصالات و نزدیک محل اتصال بین اتصالات و میله هسته قرار گیرد.
بارزترین ویژگی شکستگی شکننده این است که بیشتر شکستگی صاف و صاف است، بخش عمود بر محور سنبه است و مورفولوژی شکستگی معمولی است.
2.3 فساد (کربونیزاسیون سنبه)
شکستن پوسیده به شکل اصلی شکستن رشته عایق کامپوزیت در سال های اخیر تبدیل شده است. شکستن ریسمان با یک فرآیند تخلیه داخلی طولانی مدت همراه است و شکستگی معمولاً در نزدیکی انتهای ولتاژ بالا عایق مرکب قرار دارد.
ویژگی ظاهری اصلی شکستگی پوسیدگی کربنی شدن (سیاه شدن) قابل توجه سنبه است، و شکستگی ناهموار است و رزوه‌بندی آشکار، مورفولوژی شکستگی معمولی وجود دارد.
3. علت و روند توسعه رشته شکسته
در بین سه نوع رشته شکسته، احتمال پارگی نیروی خارجی بسیار کم است و فرآیند ساده است و با شرایط آب و هوایی شدید به راحتی قابل تجزیه و تحلیل است. بنابراین، این مقاله تنها به معرفی علل، فرآیند توسعه و روش های تجزیه و تحلیل شکستگی و پوسیدگی ترد می پردازد.
3.1 شکستگی شکننده
شکست شکننده عموماً با فرآیند خوردگی تنشی همراه است. عایق وزن سیم را تحمل می کند و تحت کشش قرار می گیرد. هنگامی که میله هسته ای به دلایلی وارد مایع اسیدی می شود، مایع اسیدی میله هسته را خورده می کند. میله هسته غیرمقاوم در برابر اسید مورد استفاده در عایق کامپوزیت اولیه تحت کشش است. تحت اثر ترکیبی خوردگی، میله هسته به تدریج ترک هایی به نظر می رسد و ترک ها به تدریج گسترش می یابند تا زمانی که میله های هسته باقی مانده نتوانند نیروی کششی را تحمل کنند و بشکنند.
از موارد فوق می توان دریافت که دو شرط عمده برای شکستگی شکننده وجود دارد: شکست سیل، و میله هسته یک میله هسته ای غیرمقاوم در برابر اسید است. علاوه بر این، بروز ترک به میزان زیادی باعث تسریع در وقوع شکستگی شکننده می شود. با توجه به موارد واقعی، روند توسعه شکستگی شکننده دارای دو دسته زیر است:
① شکست آب بندی - میله هسته مرطوب است - تخلیه داخلی رخ می دهد - ماده اسیدی ایجاد می شود - خوردگی استرس - میله هسته شکننده است.
② عیوب ساخت باقی مانده در انتها (ساختار گوه) - شکست مهر و موم - مواد اسیدی در جو وارد - تنش خوردگی - شکستگی شکننده میله هسته.
ساختار گوه باید یک گوه را به انتهای میله هسته وارد کند، که به راحتی می توان ترک های ریز را در میله هسته ایجاد کرد. هنگامی که آب بندی نرمال است، سرعت رشد میکرو ترک ها بسیار کند است. هنگامی که آب بندی از کار بیفتد، ترک های فوق به نقطه شروع خوردگی تنشی تبدیل می شوند.
سه نوع خرابی مهر و موم وجود دارد:
① شکست سیل انتها: درزگیر ترک خورده است، یا انتهای آن در حین نصب آسیب دیده و باعث از کار افتادن آب بند می شود.
② آسیب غلاف منجر به خرابی مهر و موم می شود:
الف. مواد غلاف ضعیف است و غلاف در اثر تخلیه خارجی خورده شده است. در آب و هوای بارانی روی سطح عایق کامپوزیت تخلیه تاج وجود خواهد داشت و هنگام برخورد رعد و برق انتهای آن به راحتی توسط قوس با دمای بالا می سوزد. اگر غلاف مقاومت خوردگی الکتریکی کافی نداشته باشد، در شرایط فوق به راحتی ترک می خورد و باعث مرطوب شدن میله هسته می شود.
ب. پیکربندی نادرست حلقه یکسان کننده باعث تخلیه بیش از حد کرونا و فرسایش غلاف می شود. نصب نادرست حلقه اکولایزر یا انتخاب نامناسب پارامترها باعث تخلیه شدید کرونا در انتهای ولتاژ بالا می شود و اثرات طولانی مدت به غلاف آسیب می رساند و باعث میله های هسته می شود. مرطوب.
③ در فصل مشترک غلاف-ماندرل مشکلی وجود دارد و رطوبت از طریق انتشار وارد سنبه می شود.
3.2 پوسیدگی
در حال حاضر، بیشتر عایق های کامپوزیتی در حال کار از میله های هسته ای مقاوم در برابر اسید استفاده می کنند، بنابراین احتمال شکستگی شکننده بسیار کاهش یافته است و پوسیدگی به شکل اصلی شکستن رشته عایق تبدیل شده است. پوسیدگی اغلب با تخلیه طولانی مدت در داخل سنبه همراه است و انرژی تولید شده به تدریج باعث تغییر ساختار سنبه می شود. از یک طرف، رزینی که فیبر شیشه را می پیچد و ثابت می کند، تجزیه می شود و ساختار الیاف شیشه نرم می شود. از سوی دیگر، الیاف شیشه کربنیزه شده است و خواص مکانیکی آن قابل توجه است. پایین بیاورید تا سنبه نتواند'بار را تحمل کند و بشکند.
در این فرآیند، عیوب داخلی در امتداد جهت شعاعی میله هسته ایجاد می شود و در امتداد جهت محوری نیز ایجاد می شود. یک کانال تخلیه داخلی در میله هسته ایجاد می شود.
با توجه به منشا تخلیه داخلی میله هسته، پوسیدگی را می توان به دو دسته زیر تقسیم کرد:
① آسیب آب بندی (شکست درزگیر انتهایی یا آسیب غلاف) - میله هسته مرطوب است - تخلیه داخلی رخ می دهد - اسید تولید می شود - میله هسته کربنی شده است - پوسیده می شود.
منشأ ترشحات داخلی این نوع پارگی، خرابی درزگیر انتهایی و آسیب دیدگی غلاف است. دلیل آن همان شکستگی شکننده است که در بالا توضیح داده شد. مشاهده می شود که حتی اگر از سنبه مقاوم در برابر اسید استفاده شود، تا زمانی که مهر و موم از کار بیفتد، باز هم پاره شدن رشته رخ می دهد!
② عیوب داخلی در میله هسته وجود دارد - نفوذ رطوبت - تخلیه داخل - تولید ماده اسیدی - خوردگی غلاف - تشدید تخلیه داخلی - کربن شدن میله هسته.
عیوب داخلی سنبه عموماً ناشی از رابط ضعیف سنبه-غلاف است، مانند اتصال ضعیف، سوراخ های هوای باقی مانده روی رابط و غیره. اتصال ضعیف منجر به جدا شدن باند و شکاف های هوای داخلی می شود. فرآیند کلیدی این نوع شکستن ریسمان به شرح زیر است: سطح غلاف سالم است، اما رطوبت وارد میله مغزی شده است. دلیل آن این است که وقتی یک شکاف هوا در داخل میله هسته ایجاد می شود، رطوبت خارجی می تواند از طریق فرآیند انتشار وارد میله هسته شود.
4. روش تحلیل رشته های شکسته
به راحتی می توان سرنخ هایی از اطلاعات هواشناسی برای شکستن ریسمان ناشی از پاره شدن نیروی خارجی بدست آورد. بنابراین، در اینجا فقط تحلیل شکنندگی و پوسیدگی مورد بحث قرار می گیرد. هنگامی که شکستگی ریسمان رخ می دهد، ابتدا قضاوت کنید که آیا نوع شکستن رشته، شکستگی شکننده یا شکستگی پوسیده است، با توجه به شکل و محل شکستگی، و سپس موارد آزمایش مربوطه را برای تأیید بر اساس دلایل احتمالی که در بالا توضیح داده شد، انتخاب کنید.
4.1 شکستگی شکننده
اگر شکستگی شکننده تشخیص داده شود، با توجه به موارد فوق، ممکن است شکستگی رشته ناشی از شکست مهر و موم + سنبه غیرمقاوم در برابر اسید، یا نقص ساخت باقی مانده در انتهای + شکست مهر و موم باشد. + سنبه غیرمقاوم در برابر اسید.
① شکست مهر و موم + سنبه غیرمقاوم در برابر اسید
تأیید خرابی مهر و موم انتهایی: آزمایش سفتی را روی همان دسته از محصولات انجام دهید، اتصالات عایق شکسته را تشریح کنید و اجزای زنگ داخلی را بررسی کنید.
تست سفتی به این صورت است که 70 درصد بار مکانیکی نامی را به مدت 96 ساعت بر روی مقره کامپوزیت اعمال می کنیم، سپس انتهای آن را با ماده نافذ به مدت 20 دقیقه می پیچیم و با بازرسی چشمی بررسی می کنیم که آیا رنگ به انتها و عمق نفوذ نفوذ کرده است یا خیر. آناتومی تا زمانی که عمق نفوذ به میله هسته نرسد، مهر و موم انتهایی واجد شرایط در نظر گرفته می شود.
شکست مهر و موم در انتها اغلب یک مثال است. آزمایش آب بندی همان دسته از محصولات ممکن است مشکل را پیدا نکند، اما اگر در انتها خرابی آب بندی وجود داشته باشد، مدتی طول می کشد تا فرآیند خوردگی تنشی به طور کامل رخ دهد، بنابراین اتصالات انتهایی اغلب در داخل زنگ می زنند، بنابراین، مستقیم ترین و مؤثرترین وسیله برای تشریح انتهای عایق های شکسته و تشخیص اجزای زنگ زدگی است.
تأیید شکست آب بندی ناشی از مواد غلاف ضعیف: آزمایش ردیابی و تلفات خوردگی الکتریکی مواد پوشش چتر را برای همان دسته از محصولات انجام دهید.
ردیابی نشت مواد پوشش چتر و تست مقاومت در برابر خوردگی الکتریکی این است که دامن چتر عایق را به یک نمونه صاف با ضخامت معین برش دهید و از روش ولتاژ ردیابی ثابت برای آزمایش استفاده کنید، ولتاژ آزمایش AC 4.5 کیلو ولت است و نمونه می تواند 6 ساعت را تحمل کند. و خوردگی اگر عمق از 2.5 میلی متر تجاوز نکند، آزمون قبولی در نظر گرفته می شود.
بررسی خرابی مهر و موم غلاف ناشی از نصب نامناسب حلقه اکولایزر فشار: بررسی کنید که آیا حلقه اکولایزر برعکس نصب شده است یا خیر، آیا موقعیت نصب صحیح است یا خیر، و محاسبه تأیید میدان الکتریکی را در طرح پیکربندی حلقه اکولایزر انجام دهید.
بررسی خرابی مهر و موم ناشی از رابط ضعیف سنبه-غلاف: انجام آزمایش نفوذپذیری سنبه، آزمایش نفوذ آب سنبه با غلاف، آزمون افزایش دما مقاومت در برابر فرکانس توان، آزمایش موج تند، و کالبد شکافی برای همان دسته عایق.
تأیید مقاومت اسید سنبه: آزمایش مقاومت اسید سنبه را بر روی عایق های شکسته یا محصولات همان دسته انجام دهید.
آزمایش مقاومت در برابر اسید میله مغزی به این صورت است که بخشی از غلاف عایق را جدا می کند تا میله مغزی نمایان شود و سپس آن را صیقل داده و با اسید نیتریک 1mol/L بپیچید. در همان زمان، یک نیروی کششی مشخص برای 96 ساعت اعمال می شود. مقدار نیروی کششی حاصل ضرب مساحت میله هسته و 300 مگاپاسکال، مانند 96 ساعت است. اگر سنبه عقب آسیبی نبیند و ترک آشکاری در سطح وجود نداشته باشد، لازم است سنبه مقاوم در برابر اسید و مرکب باشد. (همچنین به عنوان سنبه مقاوم در برابر اسید نیز شناخته می شود)
برای اطلاعات دقیق تر در مورد روش ها و معیارهای آزمون فوق، به"GB/T 19519-2014 عایق های خط هوایی - عایق های مرکب تعلیق و کرنش برای سیستم های AC با ولتاژ نامی بیش از 1000 ولت مراجعه کنید، تعریف، روش های آزمایش و معیارهای پذیرش".
② عیوب ساخت باقیمانده در انتهای + خرابی مهر و موم + سنبه غیرمقاوم در برابر اسید
تایید خرابی سیل و سنبه غیرمقاوم در برابر اسید مانند بالا است. عیوب نهایی ساخت را می توان با آزمایش بار تخریب مکانیکی روی همان دسته از محصولات تأیید کرد. با این حال، عیوب ساخت نهایی اغلب یک مورد است و ردیابی دقیق منبع از طریق آزمایش دشوار است. می توان با ساختار انتهایی و موقعیت شکستگی به آن کمک کرد. اگر انتها ساختار گوه ای داشته باشد و شکستگی در داخل اتصالات انتهایی قرار داشته باشد و به انتهای گوه رانده شده نزدیک باشد، به این معنی است که احتمال ایجاد نقص در داخل آن بیشتر است.
4.2 پوسیدگی
اگر شکستگی شکننده تشخیص داده شود، با توجه به موارد فوق، ممکن است تخلیه طولانی مدت داخلی ناشی از شکستگی مهر و موم باشد که باعث شکسته شدن رشته می شود، یا میله هسته دارای نقص داخلی است که غلاف را از غلاف فرسایش می دهد. داخل به خارج و باعث می شود ترشحات داخلی طولانی مدت باعث پاره شدن رشته شود.
① شکستگی مهر و موم + تخلیه داخلی طولانی مدت
روش تأیید شکست مهر و موم انتهایی و آسیب ژاکت با بخش قبلی 3.1 مطابقت دارد.
اگر سوراخی بر روی سنبه پیدا شود، چه سوراخ ناشی از یک عامل خارجی باشد که باعث خرابی آب بندی غلاف شده باشد و چه به دلیل نقص داخلی و سوراخ شدن، کلید قضاوت خواهد بود. می توانید با تفاوت ترکیب بین داخل و خارج سوراخ شروع کنید. به طور کلی، سمتی که نسبت قطعات کربنی بیشتری دارد، احتمال بیشتری برای شروع زمان تخلیه زودتر دارد و احتمال شروع سوراخ از این سمت بیشتر است.
② میله هسته دارای نقص های داخلی است
در سال های اخیر، عیوب داخلی سنبه عمدتاً ناشی از رابط بد سنبه-غلاف است. تجزیه و تحلیل اعتبار سنجی رابط ضعیف: آزمایش نفوذپذیری میله هسته، آزمایش انتشار آب غلاف میله هسته، آزمایش افزایش دما مقاومت در برابر فرکانس توان، آزمایش موج شیب دار، و کالبدگشایی برای همان دسته از عایق ها انجام شود.
آزمایش نفوذپذیری میله هسته به این صورت است که میله هسته را به نمونه هایی به طول 10 میلی متر برش می دهیم، جهت برش عمود بر میله هسته است، دو سر آن را با کاغذ سنباده سنباده می زنیم و آنها را در محلول متین قرمز یا بنفش قرار می دهیم. محلول تحت عمل مویرگی با نمونه روبرو خواهد شد. انتهای بالایی نفوذ می کند و زمان نفوذ محلول به بالای داخل سنبه اندازه گیری می شود.
آزمایش انتشار آب سنبه با غلاف به این صورت است که سنبه را به نمونه هایی به طول 30 میلی متر برش می دهیم، جهت برش عمود بر سنبه است، هر دو سر را با کاغذ سنباده جلا می دهیم، آن را در محلول 0.1% NaCl به مدت 100 ساعت می جوشانیم و سپس 12 کیلو ولت را اعمال می کنیم. ولتاژ AC برای 1 دقیقه، جریان نشتی را اندازه گیری کنید.
تست افزایش دمای ولتاژ تسمه مقاومت فرکانس توان به این صورت است که بالاترین ولتاژ کاری را به مدت 30 دقیقه به مقره اعمال می کند و از مادون قرمز برای اندازه گیری افزایش دمای مقره استفاده می کند.
آزمایش موج تند این است که عایق را به مدت 42 ساعت در آب بجوشانید و یک ولتاژ ضربه ای با شیب بین 1000kV/us-1500kV/μs به اضافه و منهای هر کدام 25 بار اعمال کنید.
کالبدگشایی عبارت است از برداشتن غلاف با چاقو یا نیروی خارجی و مشاهده وضعیت سطح سنبه پس از کنده شدن غلاف.
اطلاعات دقیق تر در مورد آزمایش فوق را می توان در"GB/T 19519-2014 عایق های خط هوایی با ولتاژ نامی بیش از 1000 ولت AC سیستم تعلیق و کشش عایق های مرکب تعریف، روش های تست و معیارهای پذیرش" .
پس از رفع مشکل آب بندی، هر گونه ناهنجاری قابل توجه در هر یک از آزمایش های فوق می تواند مشخص کند که مقره احتمالاً دارای مشکلات رابط است. خصوصیات غیرعادی قابل توجه هر آزمون به موارد زیر اشاره دارد:
تست نفوذپذیری میله هسته ای: بخش آزمایشی میله مغزی در عرض 15 دقیقه توسط محلول متین نفوذ می کند.
سنبه با آزمایش انتشار آب غلاف: جریان نشتی سنبه بیش از 1 میلی آمپر است.
تست افزایش دما مقاومت فرکانس توان: در طول آزمایش شبیه سازی آزمایشگاهی، افزایش دمای میله هسته قابل توجه است و با افزایش زمان فشار، افزایش دما به تدریج افزایش می یابد. اگر فقط یک افزایش جزئی دما باشد، ممکن است غلاف مرطوب باشد، اما در داخل سنبه مشکلی وجود ندارد.
آزمایش موج شیب دار: شکست داخلی میله هسته.
کالبدگشایی: سطح وسیعی از سطح سنبه به طور مستقیم در معرض دید قرار می گیرد.