Prestazzjoni Sismika tal-Iżolaturi tal-Porċellana f'Substazzjonijiet L-iżolaturi tal-porċellana kienu parti integrali mis-sistemi tal-enerġija għal aktar minn seklu minħabba fil-biċċa l-kbira r-riġidità tagħhom, li tiżgura l-allinjament tal-komponenti fit-tagħmir tas-substation. Barra minn hekk, f'dawn l-aħħar snin kien hemm avvanzi kbar fil-fehim tal-avvenimenti sismiċi li għandhom impatt fuq iżolaturi bħal dawn fis-substations. Frekwenzi reżonanti minn dawn l-avvenimenti jistgħu jikkawżaw forzi dinamiċi enormi u, minħabba l-piż u n-natura fraġli tagħha, il-porċellana hija aktar suxxettibbli għal frekwenzi armoniċi distruttivi. Iżda bi prattika ta 'disinn tajba, materjali avvanzati u metodi ta' manifattura moderni, iżolaturi tal-porċellana xorta jistgħu jippruvaw forma affidabbli ta 'insulazzjoni f'ambjenti ta' servizz sismiku. Il-karatteristiċi tal-materjal għandhom rwol ewlieni fid-disinn tat-tagħmir taħt forzi dinamiċi bħal dawn u, filwaqt li l-azzar u l-aluminju huma duttili u joffru saħħa prevedibbli, il-porċellana mhix -duttili u tista 'tvarja ħafna fis-saħħa. Il-prestazzjoni sismika ta 'iżolaturi tal-porċellana tista' għalhekk tittejjeb permezz tal-massimizzazzjoni tas-saħħa u t-tnaqqis tal-piż. Huwa wkoll mifhum aħjar f'dawn il-jiem li l-iżolatur huwa iżda komponent wieħed f'firxa kumplessa li tifforma kwalunkwe apparat misjub f'substation. Għalhekk, l-apparat kollu jeħtieġ li jiġi evalwat. Pereżempju, iżolaturi ħafna drabi huma mmuntati fuq strutturi tal-konkrit jew tal-azzar u jappoġġaw it-tagħmir attwali filwaqt li l-boxxli tipikament jinstabu fil-quċċata tat-tagħmir. Ir-rispons tat-tagħmir u s-sub-komponenti tiegħu għall-frekwenzi tal-input se għalhekk jiddependi fuq dawn u fatturi oħra. Meta l-frekwenza naturali ta 'biċċa tagħmir taqbel mill-qrib mal-frekwenza tal-input, isseħħ reżonanza u b'hekk jamplifikaw il-moviment dinamiku li jirriżulta u r-rispons tal-aċċelerazzjoni. L-Ispettru ta' Rispons Meħtieġa (RRS) jissimula amplitudnijiet, frekwenzi u enerġija f'avvenimenti sismiċi tipiċi. Tagħmir li għandu frekwenzi naturali ta' 1.1 sa 8 Hz huwa kopert l-aktar mill-qrib fl-RRS.
Tipi tipiċi ta 'tagħmir ta' vultaġġ għoli għandhom diversi karatteristiċi li jagħmluhom aktar reattivi għall-inputs sismiċi. Billi huma għoljin u tqal, juru livelli aktar baxxi ta 'Frekwenza Naturali li normalment jinstabu f'avvenimenti sismiċi. Meta żewġ oġġetti jivvibraw bl-istess frekwenza naturali, jidher moviment akbar u jinduċi tagħbijiet kbar tal-cantilever. Il-fehim tal-forzi li għalihom qed jiġi suġġett iżolatur meta mqabbla mal-qawwiet u d-dgħufija tal-materjal taċ-ċeramika tiegħu huwa l-ewwel pass importanti. Il-klassifikazzjonijiet mekkaniċi tal-iżolatur jinkludu: a. Cantilever/Mumenti tal-liwi; b. Torsjoni; c. Tensjoni; u d. Kompressjoni. It-tagħbijiet tal-cantilever jiddeterminaw id-dijametru tal-qalba u għalhekk il-piż.
fejn: D – dijametru tal-qalba; F – is-saħħa meħtieġa (min. tagħbija ta' ksur); l - tul; saħħa speċifika tal-porċellana. Materjali taċ-ċeramika għandhom klassifikazzjonijiet ta 'kompressjoni għolja u klassifikazzjonijiet ta' tensjoni baxxa. Il-mumenti tal-liwi jinduċu l-istress tal-kompressjoni u tat-tensjoni u l-istress tat-tensjoni huwa amplifikat mill-azzjoni tal-lieva tal-għoli tal-iżolatur (bħal fil-Fig . 1).
Fig. 1.
Il-mumenti tal-liwi jiżdiedu b'forza akbar u/jew iżolaturi ogħla (bħal Fig. 2). Fil-każ ta' moviment dinamiku, il-forza hija bbażata fuq: 1. massa ta' iżolatur u massa immuntata 'l fuq mill-iżolatur; u 2. aċċelerazzjoni minħabba l-avveniment sismiku.
Fig. 2.
Li tipprova tagħmel bidliet fid-disinn biex tiżgura li biċċa ta 'frekwenza naturali ta' tagħmir tibqa 'barra mill-frekwenza ta' avveniment sismiku ħafna drabi mhux possibbli. Peress li l-piż huwa fattur ewlieni meta tiġi kkalkulata l-forza/l-enerġija li tidħol fit-tagħmir waqt avveniment sismiku, l-isfida hija li tottimizza d-disinn u timmassimizza l-proporzjon tas-saħħa għall-piż.
Tnaqqis fil-Piż
Jeżistu modi biex jitnaqqas il-piż ta 'iżolatur tal-porċellana ta' saħħa partikolari. L-ewwelnett, l-iżolaturi għandhom idealment ikunu ddisinjati apposta għall-ħtieġa. Barra minn hekk, il-massimizzazzjoni tat-tulijiet tas-sezzjonijiet tgħin biex tnaqqas il-piż fuq iżolaturi multi-munzell. Il-manifatturi għandhom ukoll għażliet materjali li joffru saħħa ogħla u ż-żamma ta 'standards stretti ta' assigurazzjoni ta 'kwalità tista' tkompli ttejjeb is-saħħa ġenerali.
Ottimizzazzjoni tad-Disinn
Id-disinn ta 'iżolatur jeħtieġ li jikkunsidra l-applikazzjoni tiegħu taħt kundizzjonijiet sismiċi. Ħafna drabi, iżolaturi użati fis-substations huma bbażati fuq disinji standard maħsuba biex iwettqu tul firxa ta 'applikazzjonijiet. Eżempju huwa iżolatur b'qlub ċilindriċi uniformi li jistgħu jiġu applikati wieqfa iżda huwa konsiderevolment itqal meta mdendla taħt. Filwaqt li l-iżolaturi għax-xejn qed jintużaw dejjem aktar f'applikazzjonijiet HV, id-determinazzjoni ta 'taper ottimali hija importanti. Meta kwalunkwe biċċa tagħmir titqies għall-applikazzjoni taħt kundizzjonijiet sismiċi, l-istruttura kollha immuntata u immuntata għandha tiġi evalwata bl-użu ta' softwer applikabbli. L-Analiżi ta 'Elementi Finiti (FEA), pereżempju, se tidentifika żoni ta' stress għoli fi kwalunkwe konfigurazzjoni partikolari. Żoni ta' stress baxx se jiġu identifikati wkoll. Id-disinjatur/konsulent tat-tagħmir għandu wkoll jaħdem mill-qrib mal-manifattur tal-iżolatur biex jiżgura li ż-żoni kollha jkollhom marġini ta 'sikurezza ugwali. Fil-fatt, jista 'jieħu diversi iterazzjonijiet biex jidentifikaw bis-sħiħ iż-żidiet u t-tnaqqis ottimali kollha fis-saħħa f'postijiet partikolari tul l-iżolatur. Kull meta jiġu identifikati u rrimedjati żoni ta 'stress aktar baxxi, il-piż f'dak ir-reġjun jista' jitnaqqas u t-tnaqqis fil-piż fis-sezzjonijiet ta 'fuq jista' jnaqqas is-saħħa meħtieġa f'sezzjonijiet aktar baxxi. Dan il-proċess jirriżulta f'inqas massa, inqas moviment ikkawżat mill-massa u inqas stress ġenerali. L-ispiża tal-ittestjar tal-mejda tax-shaker hija għalja ħafna għal tagħmir ta 'substation kbir. Evalwazzjoni bir-reqqa minn speċjalista sismiku kompetenti tista' tikkontrolla dawn l-ispejjeż billi tevita l-ħtieġa ta' ttestjar mill-ġdid. Il-post ta 'iżolatur fi kwalunkwe biċċa tagħmir huwa fundamentalment importanti wkoll. F'ħafna każijiet, iżolaturi jappoġġjaw biċċiet tqal ta 'tagħmir. Jekk it-tagħmir isir aktar kompatt f'termini ta 'massa ħdejn il-quċċata, ftit li xejn stress tal-liwi
Fig. 3.
Jekk it-tagħmir għandu ċentru ta 'gravità għoli bil-massa pożizzjonata sew 'il fuq mill-iżolatur, it-twaħħil ta' fuq ikun soġġett għal stress ta 'liwi ħafna akbar u jkun meħtieġ disinn aktar robust għal dan il-porzjon ta' fuq. Kif muri fil-Fig . 4, pereżempju, in-naħa ta 'fuq tal-iżolatur hija soġġetta għal 50% tat-tagħbija massima tal-liwi.
Fig. 4.
Il-massa fil-quċċata tal-iżolatur għandha l-akbar effett ta 'liwi. Pereżempju, fil-każ ta 'swiċċ tal-waqfien tal-arja fil-pożizzjoni miftuħa b'arblu estiż għal kollox hemm mumenti ta' liwi għoljin fil-parti ta 'fuq tal-iżolatur (ara Fig . 5).
Fig. 5: Swiċċ ta’ 500 kV, arblu miftuħ.
Swiċċ tipiku tal-waqfien tal-arja ta' 500 kV huwa mmuntat 4.6 m 'il fuq fuq struttura u fil-pożizzjoni miftuħa l-iswiċċ jista' jkun 9.75, jiġifieri distanza totali ta '14.35 m mil-livell tal-art sal-quċċata tal-arblu. L-ottimizzazzjoni tas-saħħa meħtieġa fil-quċċata ta 'iżolatur tista' tipprova żona kritika ta 'tnaqqis tal-materjal peress li t-tnaqqis tal-piż huwa fejn il-massa hija l-aktar 'il bogħod mill-mument tal-liwi.
ShedWeight
Il-profil tal-barrakka huwa mezz biex tiżdied id-distanza ta' creepage, iżda l-barrakki jikkontribwixxu piż għal iżolatur. Fil-passat, barrakki tipikament kienu sa 19 mm fil-qalba li jonqsu sa 12 mm fil-ponta. B'xjenza materjali mtejba, id-daqs tal-barrakka jista 'jitnaqqas, li jirriżulta fi tnaqqis ta' 20% fil-piż tal-barrakka.
Taqsimiet Mnaqqsa
L-iżolaturi huma magħmula minn sezzjonijiet singoli jew multipli imbarrati flimkien. L-iżolaturi huma tipikament kostruzzjoni ta 'biċċa waħda sa 750 kV BIL. Iżolaturi ta 'vultaġġ għoli jistgħu jkunu magħmula minn ħafna sezzjonijiet skond il-livell tal-vultaġġ. Il-konċentrazzjonijiet tal-istress jinstabu fil-ġonot fejn il-fittings tal-ħadid fondut huma kkonsolidati fuq il-porċellana. Id-dijametru tal-porċellana fit-twaħħil jiżdied minħabba l-livelli ta 'stress ikkonċentrat. It-tnaqqis tan-numru ta 'sezzjonijiet se jnaqqas il-postijiet ta' stress għoli kif ukoll il-piż tal-fittings addizzjonali (ara Fig. 6).
Fig. 6.
Materjal
L-iżolaturi tal-porċellana huma ċeramika teknika li fiha taħlita ta 'kaolin, alumina, feldspar u silika (kwarz). IEC 60672-3 jirreferi għal tliet tipi ewlenin: C-110, C-120 u C-130. C-110 huwa magħruf bħala porċellana tal-kwarz filwaqt li C-120 u C-130 huma porċellani tal-alumina. C-120 fih 20% -30% alumina filwaqt li C-130 normalment ikollu kontenut ta 'alumina akbar minn 30%. Żieda fis-saħħa tissarraf fl-ogħla proporzjon ta 'saħħa għall-piż. Il-valuri tas-saħħa murija fit-Tabella 1 huma minimi u jistgħu jinqabżu ħafna. Iżolaturi manifatturati bit-tafal C-130 b'livelli ogħla minn dawk minimi jistgħu joffru sa 40% tnaqqis fil-piż.
Tabella 1: IEC 60672-3 1984
Proċess ta' Produzzjoni
Il-manifattura ta 'materjali tat-tafal għandha firxa wiesgħa b'mod inerenti ta' saħħiet materjali li jirriżultaw. Varjazzjoni bħal din tista' sseħħ fi ħdan lott jew bejn lottijiet. Il-kisba ta 'saħħa konsistenti tal-ġisem hija diffiċli, speċjalment jekk il-proċessi ma jkunux ikkontrollati sewwa. Tabilħaqq, intwera li s-saħħa tal-materjali taċ-ċeramika jista 'jkollha aktar minn 35% devjazzjoni standard. Iktar ma tkun kbira d-devjazzjoni, iktar ikun itqal id-disinn tal-iżolatur meħtieġ biex jiġi żgurat li jintlaħaq it-Tagħbija Mekkanika Speċifikata (SML). It-tnaqqis tad-devjazzjoni standard inaqqas direttament il-piż tal-parametri tad-disinn ta 'kwalunkwe manifattur partikolari. Per eżempju, disinn ta 'iżolatur b'SML ta' 10 kN u std. dev. ta' 3.5 kN ifisser li d-disinn għandu jkun tali li l-medja hija 17 kN. Min-naħa l-oħra, jekk std. dev. huwa biss 1 kN, id-disinn jista 'jkun ibbażat fuq medja ta' 12 kN. Dan jista 'jirriżulta fi tnaqqis ta' madwar 40% fil-piż tal-iżolatur (ara Figuri 7 u 8).
Fig. 7: Devjazzjoni standard kbira.
Fig. 8: Devjazzjoni standard żgħira.
Biex tifhem aħjar il-kawżi possibbli ta 'varjazzjonijiet fis-saħħa tal-ġisem, huwa meħtieġ li tkun taf aktar dwar kif jiġu prodotti l-iżolaturi tal-porċellana. Ħafna huma manifatturati bil-metodu imxarrab jew tal-plastik, fejn ir-riċetti tat-tafal jitkejlu u jitħalltu ma 'l-ilma biex jinħoloq il-materjal bażi, imsejjaħ slip. Mitħna tal-ballun itħan iż-żlieq biex tiżgura daqs xieraq tal-partiċelli u fiha madwar 50% ilma. Slip imbagħad jiġi ffiltrat biex jitneħħew kontaminanti naturali misjuba fit-tafal, kemm jekk organiku jew tal-ħadid. Iż-żlieq imbagħad jiġi ppressat f'kejkijiet tal-filtru f'madwar 22% umdità u dawn huma mqattgħin u estrużi fi blokki. Fl-aħħarnett, blanks ċilindriċi jew pugs huma estrużi. Fuq perjodu ta '5 sa 6 ġimgħat, il-vojt huwa mdawwar u mnixxef għal inqas minn 1% kontenut ta' umdità. Biex tinżamm is-saħħa tal-ġisem konsistenti, dawn il-passi kollha li jwasslu għall-prodott lest għandhom ukoll jiġu ġestiti b'mod konsistenti. Id-daqs tal-partiċelli, il-kompożizzjoni kimika, il-kontenut tal-ilma tal-kejkijiet tal-filtru, l-ebusija tal-vojt u t-tekniki tat-tnixxif kollha jiddeterminaw il-prevedibbiltà tas-saħħa tal-ġisem. Il-passi multipli tat-tnixxif tat-tafal imxarrab - mill-ippressar ta 'kejkijiet tal-filtru għall-użu ta' nixxiefa li jippreparaw iżolaturi mdawra għall-isparar - huma passi ewlenin ta 'produzzjoni għall-iżolaturi tal-porċellana, forsi l-aktar kritiċi fit-tnixxif li jieħdu l-forma mdawra mxarrba minn kontenut ta' umdità ta '18% għal inqas minn 1%. Dan minħabba li l-barrakki rqaq u l-qalba ħoxna jeħtieġ li jinxef bl-istess rata, anke jekk barrakki relattivament irqaq huma ferm aktar probabbli li joħorġu l-ilma. Jistgħu jkunu meħtieġa sa 6 ġimgħat biex jinxef iżolatur bil-mod u ħafna manifatturi għandhom kontrolli xierqa fis-seħħ biex jiżguraw dan. Huma meħtieġa impjegati li għadhom tas-sengħa u attenzjoni kostanti għad-dettall.
Tidwir (ritratt tal-lemin) u tnixxif ta 'iżolaturi tal-porċellana magħmulin minn proċess tal-plastik/imxarrab.
Ġie żviluppat metodu ta 'manifattura alternattiv għall-iżolaturi tal-porċellana u jelimina ħafna passi fil-proċess tat-tnixxif diskuss hawn fuq. Benefiċċju importanti offrut huwa proċess ferm aktar konsistenti li jgħin inaqqas ir-riskju ta 'varjazzjoni possibbli fis-saħħa tal-materjal. Dan il-metodu, imsejjaħ iżostatiku, jibda bit-tnixxif taż-żlieq għal trab fin, li mbagħad jiġi ppressat taħt forza kbira f'ċilindru niexef. Il-vantaġġ inerenti huwa li tkun kapaċi tipproduċi blanks ċilindriċi niexfa fi żmien relattivament qasir. Fil-fatt, iżolaturi prodotti bl-użu tal-metodu iżostatiku għandhom ħin ta 'produzzjoni ta' inqas minn ġimgħatejn kontra 6 ġimgħat jew aktar meħtieġa għall-produzzjoni mxarrba/plastik. Barra minn hekk, it-tidwir isir niexef. Dan jelimina jinxtorob minn profili mdawra imxarrba għal stat imnixxef/lest għall-isparar u jirriżulta f'tolleranzi aktar stretti. Il-blanks ippressati niexfa m'għandhom l-ebda orjentazzjoni partikolari tal-qamħ, kif jinstab fil-blanks estrużi mxarrbin. Peress li korp imxarrab jiġi estruż permezz tal-gerżuma tal-estrużur, il-fluss tat-tafal jista 'jkun ħafna aktar bil-mod tul il-ħitan minħabba frizzjoni bejn it-tafal u l-ħajt tal-estrużur. Intern għall-vojt, shear se jseħħ li jikkawża stress intern, li jista 'jwassal għal fallimenti fil-forn u jnaqqas is-saħħa mekkanika. Jiddependi minn fejn fil-vojt jiġi l-iżolatur, dawn iż-żoni ta 'shear jistgħu jispiċċaw ħdejn il-wiċċ. Karatteristika notevoli hija l-camber li jifforma bħala iżolatur tal-porċellana qed jitnixxef.
Konklużjonijiet
It-titjib tal-prestazzjoni tal-iżolaturi tal-porċellana taħt kundizzjonijiet ta 'servizz sismiku huwa possibbli prinċipalment permezz ta' metodi ta 'tnaqqis tal-piż. L-ottimizzazzjoni tad-disinn ibbażata fuq applikazzjoni attwali speċifika bl-użu ta 'materjali ta' saħħa għolja kif ukoll iż-żamma ta 'proċess ta' manifattura konsistenti se tiżgura l-aħjar prestazzjoni possibbli.