MODOS DE FALHAS POTENCIAIS PARA ISOLADORES COMPOSTOS
2023-03-18 18:30Os isoladores compostos possuem certas vantagens sobre os tipos cerâmicos e sua taxa de aplicação tem crescido rapidamente. Por exemplo, na China, estima-se que os isoladores compostos agora representam mais de um terço da população de isoladores em todas as linhas de transmissão. No caso das novas linhas, sua participação em todos os isoladores instalados é mais próxima de 50% e quando se trata de UHV eles são de longe o tipo dominante.
Os primeiros isoladores de composto de silicone estão em serviço há mais de 40 anos, enquanto na China seu histórico de serviço é de cerca de 30 anos. Devido ao seu uso crescente e aos muitos anos de serviço, a pesquisa de metodologias para monitoramento em serviço de defeitos ou danos assumiu uma importância primordial. Existem vários modos de falhas potenciais que representam possíveis ameaças ocultas à operação segura de isoladores compostos, incluindo flashover, envelhecimento e falha mecânica.
Entre a primeira categoria, a descarga atmosférica é normalmente a ameaça mais comum a esses isoladores, principalmente porque depende da distância do arco seco com pouca relação com o material do isolador. Se a distância do arco seco de um isolador composto for a mesma de uma porcelana ou corda de vidro, ele tem basicamente a mesma resistência a descargas atmosféricas. Embora os isoladores compostos não possam aumentar a tensão de relâmpago, eles certamente não diminuirão o desempenho do relâmpago de uma linha. De qualquer forma, o religamento automático nesses casos geralmente é bem-sucedido e, portanto, esse problema potencial tem um impacto comparativamente baixo na confiabilidade da rede.
Devido à hidrofobicidade superior e à propriedade de transferência de hidrofobicidade dos invólucros de borracha de silicone, os isoladores compostos oferecem excelente desempenho contra poluição. Isso se traduz em relativamente poucos flashovers de poluição, o que é uma das principais razões para sua ampla aplicação. Por outro lado, flashovers causados por excrementos de pássaros apresentam um problema muito maior, principalmente porque grandes pássaros liberam 'serpentinas' perto dos topos dos isoladores, ou seja, essencialmente equivalentes a uma seção do condutor 'flutuando no ar', distorcendo muito o E do isolador - distribuição de campo. Além disso, se a serpentina estiver próxima à borda do isolador, a distorção no campo E é ainda maior e mais provável de causar flashover. Isoladores compostos são mais propensos a flashover devido a flâmulas de pássaros do que porcelana ou cordas de vidro, pois têm diâmetros menores. De fato, entre as falhas de flashover registradas como de causa indeterminada, a maioria provavelmente foi desencadeada por pássaros.
A segunda maior categoria de ameaça aos isoladores compostos – envelhecimento – envolve a ocorrência de fenômenos de superfície, como trincas ou fissuras sob intemperismo natural. O envelhecimento da borracha de silicone é frequentemente acompanhado pela diminuição da hidrofobicidade e uma redução correspondente na resistência ao flashover da poluição. No entanto, o envelhecimento também pode ser devido a outros fatores, como bicadas de pássaros que podem danificar os abrigos de silicone ou ventos fortes que podem rasgar os abrigos, dependendo do diâmetro e do design. A falha mecânica, a terceira categoria principal de possível problema, envolve basicamente a fratura do núcleo de um isolador composto, causando a queda do condutor.
Basicamente, o monitoramento em serviço de isoladores compostos envolve inspeção para identificar o tipo e a extensão dos danos associados a esses possíveis modos de falha. No caso de relâmpagos, normalmente está disponível um sistema de localização de relâmpagos que pode ajudar a equipe de manutenção a localizar a torre afetada. Na China, a política das concessionárias de energia é identificar qual isolador composto sofreu descarga atmosférica e substituí-lo para eliminar qualquer risco de danos ocultos resultantes. O monitoramento de corrente de fuga on-line geralmente é usado para avaliar a resistência ao flashover de poluição. Em relação aos flashovers causados por serpentinas de pássaros, a inspeção de passagem é usada para procurar ninhos em torres ou a presença de grandes pássaros perto de linhas. Da mesma forma, quando se trata de envelhecimento e danos aos abrigos de silicone,
A falha por fratura da haste do núcleo FRP interno representa o modo de falha potencial mais grave de um isolador composto e também é o mais difícil de monitorar. Para tornar a situação ainda mais complexa, dois tipos diferentes de fratura foram identificados. Uma delas é a fratura frágil clássica, que tem sido o foco de muitas pesquisas ao longo dos anos e foi simulada com sucesso em laboratório. O outro tipo ocorreu várias vezes na China nos últimos anos e resulta em uma seção de fratura com uma aparência muito diferente. Por exemplo, um isolador composto com esse modo de falha foi removido de uma linha CA de 500 kV na província de Guizhou. Um mês antes da fratura, as medições de IR detectaram um aumento de temperatura localizado neste isolador. Quando a tensão foi aplicada ao isolador fraturado no laboratório, descarga foi detectada no local com o aumento da temperatura. Isso demonstra que esse novo modo de falha de fratura pode ser detectado por meio de inspeção de campo de passagem usando uma combinação de termografia infravermelha e câmera ultravioleta. De fato, vários países já empregam a inspeção de helicópteros com ambos os tipos de equipamentos.
Embora haja atualmente uma variedade de métodos de monitoramento em serviço para isoladores compostos, poucos atendem a todos os critérios de serem simples, eficazes e convenientes. A pesquisa para encontrar melhores técnicas de monitoramento em serviço deve, portanto, continuar a garantir a operação confiável a longo prazo da crescente população de isoladores compostos.