Ảnh hưởng của nhiệt độ lên cách điện polymer

nhiệt-độ-dây-dẫn,-môi-trường-và-cách-điện-polymer

Có thể là với sự ra đời của dây dẫn nhiệt độ cao mới (HTLS), yếu tố giới hạn nhiệt độ mà dây dẫn có thể hoạt động sẽ chuyển từ độ võng sang phần cứng đường dây và các thành phần liên quan.

Một trong những thành phần được coi là dễ bị tổn thương nhất khi nhiệt độ cao là chất cách điện bằng polymerr. Các nhà sản xuất chất cách điện bằng polymerr thường quy định nhiệt độ hoạt động xung quanh tối đa là 50°C, điều đáng lo ngại là nhiệt độ ruột dẫn cao vượt quá giá trị này.

Mục tiêu của báo cáo này là phác thảo ngưỡng nhiệt độ ruột dẫn tối đa cho phép đối với cách điện bằng polymerr ở đường dây trên cao.

Tham khảo: Các loại cách điện đường dây trên cao.

Lời mở đầu

Nhiệt độ hoạt động của ruột dẫn cao có thể dẫn đến cách điện polymer phải tải nhiệt độ cao và do đó có thể lần lượt làm:

  • Giảm khả năng chịu tải cơ học của chất cách điện;
  • Dẫn đến sự xuống cấp ngắn hạn hoặc dài hạn của vật liệu polymer và các bề mặt giữa chúng, bao gồm cả thanh sợi thủy tinh và vật liệu cao su.

Do đó, Sumitomo Electric Industries, Nghiên cứu Thử nghiệm Năng lượng Điện Quốc gia & Trung tâm Ứng dụng (NEETRAC) và EPRI đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc nhiệt độ dây dẫn hoạt động cao lên trên cách điện polymerr.

  • Sumitomo đã khảo sát nhiệt độ của các thành phần cách điện polymer được kết nối với dây dẫn ở phạm vi nhiệt độ cụ thể là 147, 184, 210, 235, 292°C.
  • NEETRAC đã đánh giá 5 cách điện có nhãn hiệu khác nhau (Sediver, Ohio Brass, NGK, Maclean, K-line) dưới tác động của nhiệt độ dây dẫn bằng cách xem xét đặc tính cơ học trước và sau quá trình lão hóa. NEETRAC cũng đã điều tra các mức nhiệt độ cách điện của hệ thống treo polymer sẽ được tiếp xúc nếu được kết nối với dây dẫn hoạt động ở nhiệt độ 250°C.
  • Thử nghiệm EPRI thực hiện nhằm mục đích thiết lập nhiệt độ tối đa mà chất cách điện polymer chịu được nếu dây dẫn hoạt động ở nhiệt độ 200°C.

1. Tóm tắt điều kiện thử nghiệm

Thử nghiệmRuột dẫnPhần cứngNhà sản xuất cách điệnTải trọng áp dụngNhiệt độ ruột dẫnMục tiêu thử nghiệm
SumitomoZTACIR 240 mm²Link & shackleKhông rõKhông147, 184, 210,
235, 292°C
Xác định
nhiệt độ của cách điện phải chịu
NEETRACACSR “Drake”
402.8 mm
Socket
directly
attached
to
conductor
shoe
Sediver
Ohio
Brass
NGK
MacLean
K-line
1361kg – 6804 kg250°CXác định
nhiệt độ của cách điện phải chịu

Xác định có bất kỳ tổn thất cơ học do nhiệt độ chu kỳ và tải

Xác định hằng số thời gian liên quan

EPRIACSR “Ibis” 234 mm2Socket
directly
attached
to
conductor
shoe
Sediver0, 11.3 và
235.9 kg
200°CXác định
nhiệt độ của cách điện phải chịu

Xác định hằng số thời gian liên quan

2. Thí nghiệm của Sumitomo

Phương thứchử nghiệm được thể hiện trong hình bên dưới. Cách điện được thử nghiệm là một thiết bị được sản xuất tại Nam Phi. Nhiệt độ của dây dẫn thay đổi bằng cách thay đổi cường độ dòng điện chạy qua ruột dẫn. Nhiệt độ ở trạng thái ổn định của các thành phần khác nhau được đo bằng cách sử dụng cặp nhiệt điện.

thí-nghiệm-nhiệt-độ-cách-điện-polymer-của-sumitomo
thí-nghiệm-nhiệt-độ-cách-điện-polymerr-của-sumitomo

Kết quả cho thấy nhiệt độ của cách điện polymer vẫn dưới 33°C, tức là 16°C trên môi trường xung quanh, đối với nhiệt độ của dây dẫn ZTACIR 240 mm² cao tới 290°C. Tuy nhiên, điều kiện tải trọng kéo dọc trục không được biết và các giá trị được ghi lại ở phần cuối có vẻ thấp.

3. Thí nghiệm của NEETRAC

Các thuộc tính cơ bản cho mỗi nhãn hiệu chất cách điện được xác định bằng cách thực hiện một tiêu chuẩn Thử nghiệm độ bền kéo dọc trục trên một mẫu gồm năm chất cách điện của mỗi nhãn hiệu.

thí-nghiệm-nhiệt-độ-cách-điện-polymer-theo-NEETRAC
thí-nghiệm-nhiệt-độ-cách-điện-polymerr-theo-NEETRAC

Quá trình lão hóa trong phòng thí nghiệm được sử dụng để mô phỏng ảnh hưởng của nhiệt độ và chu kỳ tải lên chất cách điện. Hai mẫu của mỗi nhãn hiệu chất cách điện đã được thử nghiệm. Chu kỳ thử nghiệm sau đã được sử dụng:

  • Tải trọng kéo 1361 kg  – 12% định mức cuối cùng cho cách điện;
  • Sử dụng dòng điện xoay chiều tăng nhiệt độ ruột dẫn lên 250°C;
  • Tăng tải trọng cơ học lên 6804kg – 60% đánh giá cuối cùng cho cách điện;
  • Chu kỳ tải cơ học từ 1,361 kg đến 6804 kg mỗi 1 giờ;
  • Chu kỳ nhiệt độ của dây dẫn giữa môi trường xung quanh đến 250°C mỗi 5 giờ;
  • Thực hiện các chu kỳ tải và nhiệt độ liên tục trong tối thiểu108 giờ;
  • Giảm tải về 0 và loại bỏ dòng điện ở cuối chu kỳ lão hóa.
kết-quả-nhiệt-độ-polymer-theo-NEETRAC
kết-quả-nhiệt-độ-polymerr-theo-NEETRAC

Nhiệt độ trạng thái ổn định trung bình của đầu nối cách điện đối với từng loại cách điện khi nhiệt độ ruột dẫn 250°C được thể hiện trong bảng trên. Lưu ý rằng nhiệt độ môi trường là 21°C.

4. Thí nghiệm của EPRI

Thử nghiệm bao gồm một đoạn cáp Ibis – dài 4,57 m với diện tích mặt cắt ngang 234 mm2 – mắc nối tiếp giữa các đầu cuối thứ cấp của dòng điện.

Thí-nghiệm-của-EPRI
Thí-nghiệm-của-EPRI

Cần có dòng điện 1050A để tạo ra nhiệt độ ruột dẫn là 200°C. Bảng này cho thấy sự chênh lệch 8°C giữa thử nghiệm với không tải trọng và có tải trọng. Với một tiếp xúc cơ học tốt, cuối cùng ống nối tăng 27°C so với nhiệt độ môi trường khi nhiệt độ ruột dẫn là 200°C.

kết-quả-thí-nghiệm-nhiệt-độ-polymer-theo-epri
kết-quả-thí-nghiệm-nhiệt-độ-polymerr-theo-epri

Kết quả

Nhiệt độ của đầu nối cách điện polymer gần nhất với thanh sợi thủy tinh duy trì dưới 47°C với nhiệt độ 27°C môi trường xung quanh, nhiệt độ ruột dẫn 200°C.

Hằng số thời gian đối với nhiệt độ của ruột dẫn là 36 phút trong khi đầu cách điện là 78 ​​phút. Điều này ngụ ý rằng dây dẫn sẽ phải được chạy ở nhiệt độ tăng cao trong một thời gian dài trước khi đầu nối cuối phải chịu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ định mức.

 

Theo A. Phillips  T10/2007

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

.
.