처음에는 주로 오염 된 서비스 영역에서 사용 되기는했지만, 복합 절연체는 비교적 취급 용이성과 매력적인 구입 비용으로 인해 비교적 깨끗한 환경에서도 응용이 증가하고 있습니다. 최근에는 새로운 AC 라인의 컴팩트 한 설계뿐만 아니라 전압 업그레이드가 복합 절연체가 깨끗한 환경에 적용되는 추가 틈새 영역이되었습니다.
후자의 경우, 절연체 배열은 타워의 축소 된 공간 창에 맞도록 상대적으로 짧게 설계되는 경우가 많습니다. 따라서 최대 E- 필드를 제한하는 것은 여전히 더 중요합니다. 또 다른 응용 분야는 복합 스테이션 포스트 절연체, 특히 플랜지 설계가 복합 라인 절연체와 크게 다르지 않기 때문에 솔리드 코어를 가진 절연체입니다.
그레이딩 링이 장착 된 복합 절연체의 최적 치수를 보장하려면 세 가지 기준을 고려해야합니다.
1. 등급 링&앰프의 전기장 제한; 끝 피팅;
2. 절연체 하우징의 표면을 따라 전기장을 제한합니다.
3. '트리플 포인트'에서 전기장 제한 (공기&앰프, 하우징이 금속 피팅과 만나는 곳).
세 가지 모두 일반적으로 E- 필드 계산에 의해 확인되며, 첫 번째는 IEC 60437 2ndEdition (1997-09)에 설명 된 표준 RIV 테스트에 의해 확인됩니다. 세 번째 기준은 테스트로 확인할 수 없지만 두 번째 기준은 아직 어떤 테스트에서도 확인할 수 없습니다. 그러나 전력 공급 회사는 이제 이러한 검증에 점점 더 관심을 갖고 있습니다.
최대 전기장 기준 설정
복합 절연체의 경우 최대 허용 E- 필드에 대한 데이터는 아직 비교적 적습니다. CIGRE 브로셔 284에 따르면 복합 절연체 표면의 최대 전기장 (즉, 끝단 피팅의 첫 번째 흘림 끝)은 0.6 ~ 1.0kV / mm로 추정됩니다. 그러나이 범위는 아마도 지나치게 낙관적 일 것입니다. 예를 들어, EPRI의 이전 연구에서는 E- 장에 대한 최대 한계가 0.45kV / mm 인 것이 바람직하다고 지적한 반면 STRI의 과거 연구에서는 0.4kV / mm를 제안했습니다. 다른 사람들은 약 0.38 kV / mm에서 임계 E- 필드 레벨을 추정했습니다.
금속 피팅의 최대 E- 필드를 위해 CIGRE 브로셔는 2.2kV / mm의 제한을 권장했습니다. EPRI의 이전 논문에 따르면, 금속 피팅 및 그레이딩 링의 표면 E- 필드에 대해 표시된 값은 2.1kV / mm 여야하며이 값은 종종 설계 목적을위한 참조로 사용됩니다. 그러나 내부 과거 CIGRE 논의에 따르면 일부 유틸리티는 1.6kV / mm까지 낮은 값을 지정하고 있습니다. 이는 아마도 가능한 제조 결함, 서비스 중 등급 링의 부적절한 취급 또는 노화로 인해 약간 손상된 표면을 설명하기 위해 가능합니다. 이전 논문에서 STRI는 1.8kV / mm를 권장했습니다.
STRI&의 최근 데이터; EPRI
보다 최근의 연구는 설계 목적으로 절연체 표면에서 허용되는 전자장의 실제 한계를 결정하기 위해 수행 된 작업을 요약했습니다. 물로 인한 코로나 (1999 년에 처음 발표 됨)에 대한 E- 필드 임계 값 수준을 결정하기위한 EPRI의 초기 작업은 이러한 임계 값을 개선하기위한 소규모 및 전체 규모 테스트를 기반으로 확장되었습니다. 예를 들어, 자연 노화 테스트 (STRI에서)와 인공 노화 테스트 (EPRI에 의해)의 결과는 전기장이 약 0.3 ~ 0.4kV / mm를 초과하는 피복 부분에서 소수성이 감소하는 명확한 경향을 보여주었습니다 (그림 1 참조). 임계 값의 추가 미세 조정은 소규모 및 전체 규모의 실험실 테스트와 서비스 경험 데이터를 기반으로했습니다. 이로 인해 그림 2에 예시 된 다음과 같은 최종 기준이 생겼습니다. 절연체 외피의 평균 전기장은 표면을 따라 10mm 이상 0.42kV / mm를 초과하지 않아야합니다. 이러한 평균화 접근법은 절연체 성능을 제대로 반영하지 못하는 작지만 중요한 기하학적 문제를 피하기 위해 도입되었습니다 (즉, 그러한 지점에서 E- 필드가 급격히 증가 할 것입니다). 엔드 피팅 씰 (즉, 삼중점)의 경우 E- 필드는 0.35kV / mm를 초과 할 수 없습니다. 계산은 3D E- 필드 시뮬레이션을 사용하여 모델링해야하며 실험실 테스트도 고려할 수 있습니다.
마지막으로 많은 실제 응용 프로그램에 다음 기준이 사용되었습니다.
• 그레이딩 링&앰프의 E- 필드 제한; 끝 피팅 : 1.8 kV / mm
• 하우징 표면을 따라 평균 전기장 한계 : 0.42 kV / mm
• 삼중점에서 E- 필드의 한계 : 0.35 kV / mm
접근 방식 설명
프로그램&앰프; 모델링
STRI의 모든 계산은 Comsol Multiphysics 소프트웨어 프로그램을 사용하여 수행되었습니다. 실제 서비스 조건에 대한 이러한 계산의 실제 예는 다음과 같습니다.
절연체 교차 암 모델은 타워 한쪽의 중앙 위상에 장착되었습니다 (그림 6 참조). 위상은 전기장 관점에서 최악의 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 배열되었습니다. 즉, 타워의 같은면에 인접한 두 위상의 근접성으로 인해 중앙 위상이 가장 높은 전기장에 노출됩니다. 클라이언트의 요구 사항에 따라 전압은 Um=420kV로 설정되었습니다. 따라서 중앙 위상에 적용된 전위는 420 / √3kV입니다. 중심 위상 위와 아래 두 위상의 전압은 120 ° 위상 편이에서 420 / √3kV였습니다. 유사한 계산에 대한 이전 경험을 바탕으로 일반적으로 10 ~ 12 개의 셰드 쌍만 모델링되며, 이는 피팅에 가장 가까운 셰드 만 가장 높은 전기장에 노출된다는 것을 보여줍니다. 이러한 가정을 통해 모델링 시간을 줄일 수있었습니다.
이 계산에 고려 된 두 가지 주요 재료는 공기와 실리콘 고무였습니다. 유리 섬유 막대에 사용되는 유전 상수 (상대 유전율)는 실리콘의 경우와 동일합니다. 이러한 방식으로 계산을 단순화하는 가장 중요한 이유는 메시를 더 쉽게 만들고 계산이 더 빠르게 실행될 수 있도록하기 위해서입니다. 그림 3은 일반적인 결과를 보여줍니다.
