Stupanj_zagadenja

Visokonaponski izolatori

214

nastavak tabele 4.4.

Faza No

Stanje Opis procesa

11 Obnavljanje

hidrofobinosti

Lukovi preko suhih zona i korona dovode do daljeg gubitka hidrofobinosti, erozije povrine i trackinga. Dugotrajna ak-tivnost lukova, meutim, ne dovodi do unitenja svih rezervi molekula niske molekularne teine, poto ona istodobno do-vodi do prekidanja polimernih lanaca vee duljine u dubini materijala (regeneracija molekula niske molekularne teine); ovi lanci difundiraju na povrinu i obnavljaju hidrofobinost nakon to se zaustavi proces starenja44.

12 Obnavljanje

hidrofobinosti

Procesi navedeni od 5 do11 kontinuirano traju za vrijeme mokrog perioda. Nakon to se izolator osui, proces starenja prestaje i povrina, zahvaljujui difuziji lanaca niske mole-kularne teine i orbatu promjene strukture, obnavlja svoju hidrofobinost.

13 Ponovno vlaenje

Kad otpone naredni period vlaenja iznova e se aktivirati proces starenja. Ako je dolo do potpune obnove hidrofobi-nosti, procesi starenja zapoet e sa koracima 5 i 6, a u slua-ju da se ima nekompletno obnovljena hidrofobinost, starenje e se reaktivirati u nekoj od narednih faza.

14 Kvar

Ciklus se nastavlja. Performanse izolatora ovisit e o formu-laciji gume i dizajnu izolatora. Ako je vodljivost sloja zaga-enja vrlo visoka, moe doi do prijeskoka preko povrine izolatora. Pojava prijeskoka ne dovodi do ozbiljnog utjecaja na stanje hidrofobinosti povrine izolatora45. Ako se radi o loe dizajniranom izolatoru ili se radi o kuitu s nedovolj-nom debljinom materijala to pokriva fiberglasnu jezgru, ero-zija moe dovesti do izravnog izlaganja jezgre utjecajima okolia. Formiranje azotne kiseline, zbog ozona koji je prisu-tan kao posljedica korona pranjenja i duika to ga ima u okolnom zraku, moe prouzroiti pad vodia zbog pucanja fi-berglasne jezgre46.

4.2 ISPITIVANJE PERFORMANSI IZOLATORA RELEVANTNIH ZA NJIHOV RAD U UVJETIMA ZAGAENE ATMOSFERE*

4.2.1 Stupanj zagaenja

U nastojanju da se omogui utvrivanje performansi izolatora u standardiziranim uvje-tima zagaenja, razvijen je veliki broj razliitih laboratorijskih testova u kojima se putom * Ova razmatranja odnose se iskljuivo na konvencionalne izolatore i u prvom redu na interna-

cionalno standardizirane procedure ispitivanja; procedure za ispitivanje prijeskonih karakteris-tika polimernih kompozitnih izolatora nisu do danas doivjele standardizicaiju, a u 4.2.3 ovaj problem bit e posebno razmatran.

Problem zagaenja

215

vjetakog zagaivanja i vlaenja izolatora simuliraju uvjeti u kojima se oni nalaze tokom realne eksploatacije. Rezultati ovih testova ne mogu, meutim, dati nikakvu indikaciju o tome koji je tip izolatora potrebno instalirati u prirodno zagaene uvjete na danom loka-litetu bez da se obave mjerenja stupnja zagaenja tog lokaliteta. Bez obzira na razliitost vrsta zagaenja to se mogu sresti u eksploataciji elektroener-getskih objekata, efekti koje zagaenje proizvodi u smislu direktnog odraza na perfor-manse vanjske visokonaponske izolacije mogu biti ocijenjeni pomou slijedee dvije ka-rakteristike nataloenog sloja zagaenja:

vodljivost u vlanim uvjetima odreena rastvorivou zagaivaa u vodi; sposobnost zadravanja vlage na povrini izolatora.

S obzirom na injenicu da je vrijednost puzajue struje proporcionalna vodljivosti, za oekivati je da e performanse izolatora biti tim slabije to je vea vodljivost njegove povrine. S druge strane, trajanje aktivnosti parcijalnih pranjenja na povrini izolatora pojaava se s porastom koliine na njoj prisutne vode: to je vea koliina zagaivaa, posebice nerastvorivih zagaivaa, prisutna na povrini izolatora, to se voda na njoj lake zadrava. Prema tome, za oekivati je da e performanse izolatora slabiti s poras-tom koliine nerastvorivog zagaenja nataloenog na njegovoj povrini. Iskustvo poka-zuje da rastvorivi zagaivai imaju mnogo znaajniji utjecaj na performanse izolatora u uvjetima zagaene atmosfere. Zbog toga to se za mnoge lokalitete pretpostavlja da je utjecaj nerastvorivih zagaivaa zanemariv,* do danas nije uinjen nikakav pokuaj da se u meunarodnim standardima izvri klasifikacija razliitih regiona prema stupnju (koli-ini) nerastvorivog zagaivaa nataloenog na povrini izolatora. Meutim, kad je u pitanju rastvoriva komponenta sloja zagaenja, meunarodni i mnogi nacionalni standardi definirali su veliinu koja se koristi za ocjenu stupnja zaga-enja danog lokaliteta, bez obzira na to o kojoj je stvarnoj vrsti zagaenja rije. Radi se o gustoi ekvivalentnog taloga kuhinjske soli (Equivalent Salt Deposition Density ESDD): koliina (mg) natrij hlorida (NaCl) potrebna da proizvede istu onu vodljivost to se dobije mjerenjem vodljivosti proizvedene skidanjem stvarnog zagaenja s povri-ne izolatora i njegovim rastvaranjem u poznatoj koliini vode, te njezinim dijeljenjem s vrijednou povrine s koje je to zagaenje skinuto. Postupak za utvrivanje ESDD prikazan je na Sl. 4.23. U posudu se stavi izvjesna koliina destilirane vode, A (cm3). S povrine izolatora skida se kompletna koliina zagaivaa (runo, pomou etke ili vlane vate odnosno spuve) i stavlja u pripremljenu posudu. Nakon cijeenja vate (spuve) i mijeanja u vodi, dobije se rastvoreni zagaiva i izmjeri njegova specifina volumna vodljivost, , na temperaturi vode, t (oC). Korite-

* Na lokacijama kao to su one koje se nalaze u blizini rudnika, cementara, tvornica papira i sl.,

nerastvorljivi zagaivai mogu sniziti prijeskoni napon za ak 25% u odnosu na onaj to se ima u istim uvjetima47.


216

njem dijagrama* sa Sl. 4.24 odreuje se korekcioni faktor, k, za izmjerenu temperaturu vode, t.

Sl. 4.23 Metoda skupljanja zagaivaa48

0 5 10 15 20 25 30 35

TEMPERATURA, oC

Sl. 4.24 Temperaturni korekcioni faktor za rastvor NaCl48

Izmjerena specifina vodljivost, , na temperaturi, t, svodi se na vodljivost kod tem-perature 20oC:

k

=20 . (4.48)

Za tako dobivenu vodljivost, 20, s dijagrama na Sl. 4.25 oita se ekvivalentna kon-centracija soli, D (%). * Radi se o poznatoj Kohlrauschevoj formuli:

k = 1 + 0,0228 (t 20) + 0,000084 (t 20)2

KO

RE

KC

ION

I FA

KT

OR

, k

1,5

1,0

0

Problem zagaenja

217

0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0

KONCENTRACIJA RASTVORA NaCl %, B

Sl. 4.25 Kriva koncentracija vodljivost za NaCl kod 200C48

Gustoa ekvivalentnog taloga soli ESDD (mg/cm2) dobije se iz slijedee jed-nadbe:

=

2cm

mg

S

AB10ESDD , (4.49)

gdje je:

A koliina destilirane vode, (cm3); B ekvivalentna koncentracija soli NaCl, (%); S povrina izolatora s koje je skinut talog zagaenja, (cm2).

Kod utvrivanja stupnja zagaenja danog lokaliteta prema gustoi ekvivalentnog ta-loga soli, gore opisana procedura provodi se obino na nekoliko izolatora (kompletni izo-latori ili odvojeno gornje i donje povrine; ne sa metalnih i cementnih dijelova). Mjerenja se ponavljaju tako esto kako bi se ustvrdio maksimalni nivo izmeu perioda prirodnog spiranja zagaivaa. Koliina nerastvorivog taloga (non-soluble material deposit density NSD) mjeri se prema proceduri prikazanoj na Sl. 4.26 i iskazuje u mg/cm2 (teina nerastvorivog materijala/povrina izolatora s koje je uzet talog).

SPE

CIF

IN

A V

OL

UM

NA

VO

DL

JIV

OS

T

S/cm

na

20%

C

10000

5000

3000

1000

500

300

100

50

10

03,1)204107,5(

D

=


218

Sl. 4.26 Mjerenje gustoe nerastvorivog taloga

Opisane procedure mjerenja ESDD i NSD nisu provedive na izolatorima koji se nalaze pod naponom, tj. trae skidanje izolatora sa stupa (postrojenja). Zbog toga su razvijene razliite vrste ureaja za utvrivanje stupnja zagaenja, od kojih je jedan (najee ko-riten) prikazan na Sl. 4.27.

Sl. 4.27 Ureaj za mjerenje gustoe zagaenja49

Ureaj sa Sl. 4.27, koji se sastoji iz etiri cilindra okrenuta na etiri strane svijeta, instalira se na istu strukturu kao izolator, omoguujui periodiko mjerenje rezultantne

140

mm

280 mm

posuda koja se mi-jenja, zatvara i nosi u laboratorij

45 mm

340 mm ulaz zagaenja

zagaenje se ovdje skuplja

standardizirani antimagleni izolator

za mjerenje stupnja zagaenja

140

mm

280 mm

suenje

vaganje

filter papir

rastvoreni zagaiva ostatak

filter papir ostatak

1,37 m

Problem zagaenja

219

vodljivosti sakupljenog taloga. Pri tome se koriste empiriki ustvrene relacije izmeu koliine taloga i stupnja zagaenja. Utvrivanje stupnja zagaenja danog lokaliteta predstavlja podlogu za izbor izolato-ra to e biti instalirani na tom lokalitetu. Njegovo poznavanje, naime, omoguuje da se u skladu s dokumentom IEC 6081550 (Guide for Selection of Insulators in Respect of Polluted Conditions, 1986.) odredi kojem nivou zagaenja pripada lokalitet o kojemu je rije, te u skladu s tim, prema istom dokumentu ustvrdi minimalno potrebna duljina klizne staze izolatora (mm/kV). Tabela 4.5. Tabela 4.5*: Klasifikacija nivoa zagaenja i odgovarajue minimalno potrebne duljine klizne staze Dijapazon ESDD

(mg/cm2) Klasifikacija nivoa

zagaenja Minimalna specifina klizna staza

(mm/kV) fazafaza

0 0,06 I slabo 16

0,10 0,20 II srednje 20

0,30 0,60 III jako 25

> 0,60 IV vrlo jako 31

Pored toga, poznavanje ESDD danog lokaliteta prua mogunost da se, izmeu vie ponuenih varijanti, izvri izbor najboljeg izolatora za dani lokalitet.

Sl. 4.28 Prijeskone karakteristike tri razliita tipa dizajna kapastih izolatora dobivene u testu vjetakog zagaenja1

* IEC 60815 odnosi se samo na konvencionalne staklene i porculanske izolatore.

0,01 155

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

0,1

KR

ITI

NI

PRIJ

ESK

O

NI

NA

PON

(U

50)

k

V/m

dul

jine

lanc

a

N.B.: Gornja i donja povrina uniformno prekriveni slojem zagaenja

ESDD (mg/cm2)


220

Ako ima na raspolaganju prijeskone karakteristike izolatora razliitih dizajna dobi-vene u testu vjetakog zagaenja, budui korisnik, nakon to je odredio poloaj svog lokaliteta na apcisi dijagrama kakav je naprimjer onaj sa Sl. 4.28, jednostavno zakljuu-je koji e tip dizajna izabrati. Konano, zahvaljujui tome to postoji jednoznana korespondencija izmeu ESDD i veliina koje karakteriziraju intenzitet zagaenja u testovima s vjetakim zagaenjem: slanost magle (kg/m3) u testu slane magle, odnosno specifinu povrinsku vodljivost (S) u testu s vrstim stranim slojem Sl. 4.29 mogue je, nakon poznavanja ESDD danog lokaliteta, od proizvoaa traiti da oprema koju nudi proe proceduru ispitivanja u uvjetima vjetakog zagaenja koji, s aspekta vodljivosti povrinskog sloja, upravo od-govaraju uvjetima eksploatacije.

Sl. 4.29 Korespondencija izmeu ESDD i veliina to karakteriziraju stupanj zagaenja u

testovima vjetakog zagaenja51

4.2.2 Testovi s vjetakim zagaenjem konvencionalni izolatori

4.2.2.1 Opa razmatranja Problem izbora odgovarajue vanjske izolacije komponenata elektroenergetskog sis-tema za regione u kojima se ima izraen utjecaj atmosferskog zagaenja na njene perfor-manse, u prvim decenijama nakon to se pokazao veoma ozbiljnim, rjeavan je utvriva-njem performansi izolacije u uvjetima ambijenta (prirodno zagaeni i prirodno vlaeni izolatori, odnosno prirodno zagaeni i vjetaki vlaeni izolatori). Dugogodinja praksa, meutim, pokazala je da ovakva ispitivanja, premda veoma skupa i dugotrajna, ne daju zadovoljavajue rezultate. Razlog lei u injenici to je na ovaj nain teko i nepouzdano ustvrditi relativne karakteristike izolatora (usporedba raz-liitih rjeenja i izbor najboljeg rjeenja). Problem zapravo predstavlja nemogunost da se ispitivanje uini repetibilnim i reproducibilnim, tj. da na danom izolatoru ponovimo uvjete to su glede zagaenja i vlaenja vladali na onom to je prethodno ispitivan na danom lokalitetu, odnosno da na razliitim lokalitetima imamo jednake uvjete.

slanost (magle)

specifina povrinska vodljivost

ekvivalentna gustoa slanog taloga

Problem zagaenja

221

Zbog toga je postalo jasno da izlaz treba traiti u uvoenju laboratorijske ispitne teh-nike (testovi s vjetakim zagaenjem i vlaenjem) koja e omoguiti dobivanje istih re-zultata na istom izolatoru kad god se ispitivanja ponove, bilo u istoj ili razliitim stan-dardiziranim laboratorijima. Bilo je, meutim, isto tako jasno da to, samo po sebi nije i dovoljno, nego da nuan preduvjet valjanosti nekog metoda laboratorijskog ispitivanja predstavlja adekvatno simuliranje stvarnih uvjeta ambijenta u kojemu e izolacija biti ugraena. Poto su laboratorijska ispitivanja s vjetakim zagaivanjem i vlaenjem du-gotrajna i skupa, jasno je da je ekonomski neopravdano provoditi ispitne programe koji ukljuuje sve mogue faktore to utjeu na performanse izolatora. To je razlogom pa se u komercijalno primjenljivim testovima (standardizirani testovi) kontroliraju samo dva najvanija faktora: povrinska vodljivost sloja zagaenja i proces vlaenja. Meutim, usprkos njihovim naprijed navedenim nedostacima, jo uvijek ostaje pot-reba za provoenjem ispitivanja u uvjetima ambijenta. Ova ispitivanja koriste se za utvri-vanje valjanosti i kalibraciju novih metoda laboratorijskog ispitivanja. Od posebnog su interesa ovakva ispitivanja i onda kad se istrauje ponaanje izolacije na novom napon-skom nivou, odnosno ponaanje novih tipova izolatora. Mada se moe kazati da je inenjer, koji pred sobom ima zadatak izbora izolacije za regione sa zagaenom atmosferom, esto u dilemi koju e od ispitnih procedura odabrati (danas ih ima vie nego to je potrebno), ipak je jedno sigurno: ak i kad je u pitanju samo jedna odreena lokacija, ne postoji ispitna procedura koja je kadra precizno simulirati sve bitne promjenljive veliine u uvjetima ambijenta koji mogu biti uzrokom prijeskoka. Kad se pogleda situacija to je glede prijeskoka izazvanog utjecajima atmosferskog zagaenja i vlaenja imamo u prirodnim uvjetima, onda moemo kazati da su, izuzima-jui rijetke izuzetke, na povrini izolatora uvijek prisutni vrsti rastvorivi materijali. Za simulaciju ove injenice u laboratorijskim uvjetima se kao vrsti rastvorivi materijal re-dovito koristi kuhinjska sol (NaCl), a kao vezivno sredstvo u mnogim postupcima koristi se dodatni nerastvorivi materijal. Svi laboratorijski postupci to su danas u primjeni mogu se svrstati u dvije osnovne grupe:

testovi u kojima se izolacija prikljuena na izvor napajanja podvrgava strogo od-reenim uvjetima ambijenta;

testovi u kojima je izolacija, prije primjene napona, prekrivena slojem vjetakog zagaenja.

U sluaju kad se radi o testovima to pripadaju drugoj grupi, vlaga je u sloju zagae-nja prisutna na jedan od slijedea dva naina:

kontinuirano vlaenje u komori s vjetaki proizvedenom maglom; sloj nanesenog vjetakog zagaenja uini se vlanim prije prikljuenja ispitnog

napona. Mada smo ve naveli kriterije kojima treba udovoljiti laboratorijski postupak vje-takog zagaenja, treba naglasiti jo jedan vrlo vaan moment. Naime, za utvrivanje


222

uspjenosti promatranog postupka, osim zahtjeva za dobrom simulacijom odreenih pri-rodnih situacija, vrlo bitno je i znati koliko su te situacije este u eksploataciji i koliko su, po svojim opasnim posljedicama, sline onim prirodnim situacijama to se odigrava-ju u uvjetima konkretnog ambijenta. S obzirom da pogonska iskustva upuuju na saznanje kako su po izolaciju najtei oni uvjeti u kojima je ona potpuno prekrivena slojem zagaenja, tako da sloj zagaenja nije utjecan djelovanjem kie i vjetra, to niti jedan laboratorijski test ne sadri bilo kakav ciklus pranja kiom. Cilj svakog laboratorijskog testa je ustanoviti prijeskonu karakteristiku ispitivanog objekta u formi ovisnosti izdrljivog napona o intenzitetu zagaenja. U tu svrhu moe biti koritena bilo koja od tri nie navedene mjerne metode:

utvrivanje maksimalnog intenziteta zagaenja koje moe da podnese ispiti-vani objekt, a da ne doe do pojave prijeskoka pri konstantnom prikljuenom naponu;

utvrivanje maksimalnog napona koji moe izdrati ispitivani objekt, a da ne doe do pojave prijeskoka; pri tome se kod svih vrijednosti ispitnog napona, u toku danog ciklusa ispitivanja, ima nepromijenjen intenzitet zagaenja;

utvrivanje napona (intenziteta zagaenja) koji odgovara 50%-tnoj vjerovatnosti pojave prijeskoka za dani intenzitet zagaenja (za dani napon).

U Tabeli 4.6 dan je kratki opis standardiziranih testova s vjetakim zagaenjem. Pored toga dane su i neke od njihovih karakteristika standardna devijacija prijesko-nog napona kod danog intenziteta zagaenja, te podaci o njihovoj repetibilnosti i re-producibilnosti. U stupcu broj 16 Tabele 4.6 nalazi se empiriki ustvrena vrijednost koeficijenta n koji zapravo predstavlja eksponent struje u voltamperskoj karakteristici luka to gori pre-ko suhe zone (vidi jednadbu 4.5):

Ea = K I-n, (4.50)

gdje je:

Ea gradijent napona u luku; I puzajua struja; K, n konstante.

Relevantnost ovog koeficijenta za prijeskone karakteristike izolatora u uvjetima zagaene atmosfere moe se objasniti slijedeim razmatranjem: s porastom povrinske vodljivosti raste puzajua struja, tako da e u skladu s jednadbom (4.50) opadati gradijent na-pona u luku sve dok ne dostigne vrijednost gradijenta u preostalom mokrom dijelu izolatora, Ep, kad prema Hamptonovom kriteriju otpoinje irenje luka preko povrine izolatora. Prema tome, jasno je da e se izmeu prijeskonog napona i povrinske vodljivosti imati ista relacija kao to je ona to postoji izmeu napona i struje u luku (naravno uz uvjet da

Problem zagaenja

223

Tabela 4.6: Detalji vezani za pojedine ispitne procedure51

Procedura Klasa Zagaenje Metoda nanoenja zagaenja

Metoda vlaenja

Primjena napona

Maks. vrijeme testiranja (min)

Maks. broj

testiranja na sloju

1 2 3 4 5 6 7 8

Slana magla

Kontro-lirani

ambijent Slana voda

Ambijent vodene magle

Slana magla

Konstantan od poetka primjene

magle

60

Metil celuloza

Ranije nataloeni

sloj

Rastvor od 30 g metil celuloze,

25 g krede u jednom litru vode

Uronjavanje i stabiliziranje tokom 30 mi-nuta na 80%

RH da bi se po-stigla zahtijeva-

na vodljivost

Nema dodanog vlaenja

Konstan-tan 0-5 mi-nuta nakon stabilizi-

ranja

5 1

Kieselguhr Ranije

nataloeni sloj

So u ras-tvoru od

100 Kisel-gura, 10 g aerosila u 1 litru vode

Prskanje izolatora i suenje

Magla dobive-na isparava-

njem vode da bi se nakon 15-20 minuta dobila maksimalna -

vodljivost.

Konstan-tan kad se postigne maksi-

malna vod-ljivost

15 5

irenje luka obavezno dovodi do pojave prijeskoka). To znai da za prijeskono napre-zanje, Ec, moemo pisati:

Ec = Ep = Ea = K -n (4.51)

K konstanta,

to predstavlja opi oblik prijeskone karakteristike izolatora u uvjetima zagaene at-mosfere. Jednadbu (4.51) moemo napisati u logaritamskoj formi

log Ec = log K n log (4.52) tako da u bilogaritamskoj skali prijeskona karakteristika predstavlja pravac (vidi Sl. 4.28).


224

nastavak Tabele 4.6.

Parametar intenziteta zagaenja

Kriterij testa Jedinini korak

Tipini rang stupnja zagaenja

Standardna devijacija napona %

Ponov-ljivost

%

Repro-ducibil-nost %

Koeficijent n iz funkcije

Ec=K- (jedn. 4.51)

9 10 11 12 13 14 15 16

Slanost magle kg NaCl po

m3 rastvo-ra (kg/m3)

Izdrljiva sla-nost: maksi-malna vrijed-nost za 3 ili vie izdrlji-

vih testova od ukupnog testa

x2

slanost 2,5-225 2-4 ~4 ~8 0,2

Vodljivost sloja

nakon sta-bilizacije

(S)

Izdrlj. vod-ljivi U50% iz 8-12 testova koritenjem

up and dawn metode

2x vod-ljivost

ili 5-10% napona

5-10 5-10 dobra 0,3-0,4

Maksi-malna

vodljivost sloja (S)

Idrljivi na-pon (U10%) raunat iz 3 do 5 testova koritenjem

up and down metode

2x vod-ljivost

5-60 ~8 ~10 ~0,4

Na Sl. 4.30 prikazane su prijeskone karakteristike dugog tapnog izolatora tipa NB KL 75/27 dobivene koritenjem razliitih laboratorijskih testova.

2 4 6 8 10 20 40 60 80 100 S

Sl. 4.30 Usporedba razliitih ispitinih procedura51

1 test sa slanom

maglom;

2 test s metil celulozo-

m;

3 test s kieselgurom

(kV)

300

100

60

40

1

2

3

Problem zagaenja

225

4.2.2.2 Kratak opis standardiziranih testova 4.2.2.2.1 Test slane magle Ovaj test razvijen je tokom ezdesetih godina ovog stoljea zahvaljujui suradnji is-traivaa iz Velike Britanije, Italije i Francuske. S obzirom da u ovim zemljama postoji veliki broj prijenosnih linija, koje se nalaze u blizini morske obale, podvrgnutih vlaenju slanom vodom, smatrano je da bi test to simulira ovaj nain vlaenja mogao biti koris-tan alat u procesu dizajniranja i izbora izolacije za uvjete zagaene atmosfere. U testu slane magle izolatori se prvo oiste, prikljue na ispitni napon, a zatim pod-vrgavaju djelovanju spreja slane magle iz rasprivaa (Sl. 4.31) postavljenih na definira-nim rastojanjima u odnosu na objekt ispitivanja.

Sl. 4.31 Raspriva to se koristi u testu slane magle50

U prvom dijelu ispitivanja provodi se tzv. predkondicioniranje, pri emu se izolator dri pod naponom 20 minuta, odnosno sve dok ne nastupi prijeskok; ukoliko ne doe do prijeskoka napon se die u koracima od 10% specificiranog ispitnog napona, svakih 5 minuta, sve dok ne nastupi prijeskok. Nakon prijeskoka izolator se ponovno stavlja pod napon koji se podie, im je bre mogue, do vrijednosti jednake 90% poetnog prijes-konog napona, a zatim u koracima od 5% sve do prijeskoka. Poslije to se dogode eti-ri prijeskoka, komora za ispitivanje se oslobodi slane magle, izolator opere obinom vo-dom i postaje spreman za provoenje testa podnosivosti. Test podnosivosti ima za cilj potvrditi specificiranu podnosivu slanost na specifi-ciranom ispitnom naponu. Izolator je zadovoljio danu specifikaciju ukoliko se tokom tri

komprimirani zrak

rastvor


226

uzastopna testa, od kojih svaki traje po jedan sat, ne dogodi niti jedan prijeskok. Ukoliko se dogodi samo jedan prijeskok, obavlja se etvrti test, a smatra se da je izolator proao specificirane uvjete ukoliko se tokom njegovog trajanja (jedan sat) ne dogodi prijeskok. Test slane magle, zahvaljujui jednostavnom procesu vlaenja, predstavlja brz i efi-kasan nain za utvrivanje relativnih performansi izolatora, tj. usporedbu izolatora razli-itog profila. Meutim, upravo zbog nedostataka vezanih za proces vlaenja njegova je primjena u procesu dizajniranja i izbora izolacije ograniena. Naime, mehanizam vlae-nja u testu slane magle odvija se putom sudara kapljica magle s povrinom izolatora, tj. na nain tipian za vlaenje kiom. Upravo zbog toga je ovo vlaenje ovisno o profilu izo-latora: izolatori s velikom duljinom zatiene klizne staze ostaju djelomice suhi to ima direktnog utjecaja na rezultate testa. Svaka korelacija izmeu izdrljive slanosti i stvar-nog zagaenja u pogonu jako je ovisna o profilu izolatora i mjestu njegova instaliranja, tako da ju je nemogue generalizirati za sve lokacije i sve profile izolatora.

4.2.2.2.1.1 Testovi s vrstim stranim slojem kieselgurom

Ovaj test razvijen je u Njemakoj 53, 54 i opisan u VDE 0448, a kasnije postao dio IEC 60507. Kieselgur je mineral to sadri fosilizirane diatomite (prirodni silikatni ma-terijali u formi praha, otporni na hemikalije i temperaturu) i ima veliku mo povrinske apsorpcije. On se mijea u vodi s aerosolom (koloidna suspenzija vrstih i tenih estica u gasu), kvarcom u formi veoma sitnih estica i natrijhloridom, tako da se dobije sus-penzija to se u formi spreja nanosi na povrinu izolatora i zatim sui. Vlaenje ispitivanog objekta obavlja se pomou rasprene vode ili pare na nain da se osigura ravnomjerna raspodjela generirane magle du cjelokupne duljine objekta ispi-tivanja i u njegovoj okolici. Tokom procesa vlaenja ustvruje se vrijednost ukupne vod-ljivosti povrinskog sloja mjerenjem puzajue struje pri naponu koji iznosi 2 kVef po metru duljine klizne staze izolatora. Specifina povrinska vodljivost sloja, s, rauna se mnoenjem izmjerene vodljivosti, G, s faktorom oblika izolatora (vidi Dodatak 2):

==L

o

s )1(D

dl1GGK

, (4.53)

gdje je:

G ukupna vodljivost sloja; L duljina klizne staze; D(l) dijametar izolatora na poziciji gdje klizna staza iznosi l; K faktor oblika izolatora.

Izolator se ostavlja u ispitnoj poziciji u komori za maglu sve dok se ne dostigne mi-nimum specifine povrinske vodljivosti, kad se u vremenu to ne prelazi pet sekundi primjenjuje ispitni napon i odrava sve do pojave prijeskoka ili u trajanju od 15 minuta ukoliko se prijeskok ne dogodi. Ova procedura ponavlja se tri puta, odnosno etiri puta

Problem zagaenja

227

ukoliko se u prethodna tri testa dogodi prijeskok. Za ovu seriju testova relevantna je maksimalna vodljivost izmjerena tokom prvog testa i ova se vrijednost koristi za odrei-vanje referentne specifine povrinske vodljivosti sloja. Podnosiva vodljivost definirana je na isti nain kao podnosiva slanost u testu slane magle.

4.2.2.2.1.2 Test s metilcelulozom

Ovaj test izumljen je takoer u Njemakoj55, ali je, zbog prisustva ljepljive praine iz termoelektrana koje koriste lignit u dijelovima eke, usavren od strane eke inenjerke Dane Kohouteve56. Ova situacija ilustrira krajnje odstupanje od realnosti u testovima s vrstim stranim slojem, tj. koritenje materijala za formiranje vjetakog sloja kojeg je potpuno nemogue nai na izolatorima instaliranim u uvjetima realnog ambijenta. Sloj vjetakog zagaenja formira se nanoenjem suspenzije koja se sastoji iz 30 g metilceluloze i 25 g kalcijkarbonata rastvorenih u 1000 g vode. Suspenzija se nanosi kao sprej ili se izolator uranja u rastvor nakon njegovog dvodnevnog stajanja. Nakon toga izolator se, sve dok se ne dostigne zahtijevana specifina povrinska vodljivost sloja, dri u atmosferi (komora) ija vlanost premauje 80%. Ova procedura traje najmanje trideset minuta. Postupak odreivanja specifine povrinske vodljivosti, primjena napona i kriterij prolaznosti u ovom testu isti su kao u testu s kieselgurom. Razlika se sastoji jedino u tome to se ovdje nakon primjene napona ne vri nikakvo dalje vlaenje povrine izolatora.

4.2.2.3 Analiza razliitih ispitnih postupaka

4.2.2.3.1 Valjanost

Valjanost nekog ispitnog postupka za laboratorijsko ispitivanje prijeskonih karakte-ristika izolacije predviene za rad u uvjetima zagaene atmosfere ogleda se u tome koli-ko je on kadar ustvrditi sposobnost dane izolacije da se odupre prijeskoku izazvanom utjecajima ovakvih atmosferskih uvjeta. Prema tome, mogua su dva puta za ocjenu va-ljanosti postupka:

(a) utvrivanjem injenica koje e odgovoriti na pitanje koliko dana ispitna procedu-ra dobro simulira faktore koji su relevantni za prijeskok u uvjetima ambijenta;

(b) utvrivanje razlika izmeu performansi izolacije dobivenih koritenjem dane pro-cedure i performansi dobivenim u uvjetima ambijenta.

Naravno da bi aspekt valjanosti bio zadovoljen ako ispitna procedura zadovoljava obje navedene ocjene. Kad je u pitanju prvi od dva naina za ocjenu valjanosti (nazovimo ga pitanje simu-lacije), onda je jasno da su s te strane gledano primarni faktori primjena ispitnog napona i primjena zagaenja i vlaenja. U tom emo smislu prvo i izvriti ocjenu ovog aspekta.


228

4.2.2.3.1.1 Primjena napona

Imajui u vidu injenicu da se u normalnim pogonskim uvjetima prijeskok prouzro-en zagaenjem dogaa pri konstantnom prikljuenom naponu, jasno je to se preporu-uje utvrivanje prijeskonih karakteristika radije obavljati kod konstantnog napona nego u uvjetima brzog podizanja napona sve do pojave prijeskoka51. Za ovakav stav postoji i vrsto fizikalno uporite: stanje koje se ima na povrini izolatora predstavlja sloenu funkciju naponskog nivoa i vremena njegove primjene; struja proizvodi toplinski efekt koji moe dovesti do poveanja povrinske vodljivosti sloja zagaenja (faktor dva ili vei), a zatim dovesti do lokalnog snienja vodljivosti zbog isparavanja promjena sve-ukupne vodljivosti, irine i eventualno pozicije suhih zona bit e funkcija napona i vre-mena njegove primjene. Kako je to pokazano u 57, ovaj utjecaj moe dovesti do promje-ne prijeskonog napona danog izolatora ak i za 100%. S druge strane, potrebno je na-glasiti da se primjenom postupka u kojemu se napon brzo podie do prijeskoka postiu veoma male utede u vremenu trajanja testa51. Za aspekt simulacije uvjeta to vladaju u eksploataciji, bitan je takoer i moment u kojemu se na ispitivani objekt prikljuuje ispitni napon. Primjena konstantnog napona prije nego to zapone proces vlaenja odgovara uvjetima u kojima se u realnom siste-mu nalaze izolatori na ije se povrine nataloio sloj zagaenja i puzajue struje preko kojih rastu s napredovanjem procesa vlaenja. Ovakvi uvjeti imaju se u standardiziranim procedurama52 slane magle i proceduri (a) u metodi vrstog stranog sloja (Kieselgur metoda). U sluaju druge standardizirane procedure (b), u metodi vrstog stranog sloja (metoda s metilcelulozom), kao i u sluaju nekih drugih nestandardiziranih procedura, ispitivani objekt je ve navlaen prije nego se na njega primijeni ispitni napon. Mada je i ovo simulacija jedne realne situacije (ukljuivanje dijela sistema u kojemu su izolatori prekriveni slojem zagaenja tokom beznaponske pauze primili vlagu iz okolne atmosfere), pitanje je koliko je ta situacija esta u praksi, odnosno je li ta situacija tea od one to je simuliraju test slane magle, odnosno procedura s kieselgurom. Mada je na ovo pitanje teko odgovoriti eksplicitno, ipak se na bazi usporedbe rezultata ispitivanja u testu s me-tilcelulozom i kieselgurom (4050% vii prijeskoni naponi u testu s metilcelulozom49 vidi Sl. 4.30), odnosno rezultata testa sa slanom maglom 58, prema kojima se u testu sla-ne magle s maglom primijenjenom prije prikljuenja napona imaju vii naponi nego u slu-aju magle primijenjene na izolatore koji se nalaze pod naponom, moe zakljuiti da su uvjeti to ih simuliraju testovi, u kojima se ima kontinuirano vlaenje, tei od onih to ih simuliraju testovi s mokrim slojem zagaivaa koji se tokom trajanja ispitne procedure ne podvrgava daljem vlaenju.

4.2.2.3.1.2 Primjena zagaenja i vlaenja

Kao to je ve kazano, sve ispitne procedure koriste kao zagaiva rastvor NaCl u vodi. Osim metode slane magle, koja ne koristi nikakvo vezivno sredstvo, sve ostale me-tode koriste neki inertni materijal kieselgur, aerosil, kaolin, tonako prah, plivajuu kre-du i sl. kako bi se sloj zagaivaa uinio debljim. Mada prirodni zagaivai, ak i

Problem zagaenja

229

morska voda, sadre i druge aktivne komponente (CaCl2, MgCl2, CaSO4 npr.), injenica da se one u vodi ponaaju slino kao NaCl opredjeljuje ovakav sastav vjetaki formira-nog zagaivaa. Kad je u pitanju jednostavni slani rastvor koji se koristi u testu slane magle, treba rei da je on, osim dobre simulacije morskog zagaenja, koje obino ne sadri inertne mate-rijale, vrlo prikladan i za simuliranje mnogih industrijskih taloga kod kojih se imaju re-lativno tanki slojevi s malom koliinom inertnog materijala. Meutim, za simuliranje cementa ili industrijskog pepela bolji su talozi koji sadre inertni poveziva, jer se tako formiraju deblji slojevi koji su kadri zadrati veu koliinu vode. Razmjetaj zagaivaa preko povrine izolatora ovisi o ispitnoj proceduri. U testu slane magle kreira se takav ambijent magle to okruuje izolator koji omoguuje taloe-nje slane vode na isti onaj nain na koji se to dogaa u sluaju prirodne magle. Postupak stvaranja slane magle precizno je specificiran i efekti promjene parametara magle su de-taljno prostudirani. Raspodjela veliine kapljica jednaka je onoj to je tipina za prirod-nu maglu. Prema tome, raspodjela specifine povrinske elektrike vodljivosti predstavlja rezultantu aerodinamikog, hidrodinamikog, elektrostatskog i termikog efekta. Radi se, dakle, o dinamikim talozima koji nisu uniformni. Za razliku od testa slane magle, u testovima s vrstim stranim slojem imamo pret-hodno primijenjene, to je mogue vie uniformne, taloge statiki talozi. Na taj nain se, osim odstupanja od realnosti, dovode u neravnopravan poloaj oni profili iji je di-zajn aerodinamian, odnosno povrine koje osiguravaju hidrofobinost, neljepljivost, te veoma glatke ili nagete povrine koje potpomau spiranje zagaivaa. Postavlja se takoer pitanje realnosti pretpostavke da uniformno naneseni sloj zaga-enja predstavlja tee uvjete (daje nie vrijednosti prijeskonih napona) od onih to se imaju u sluaju neuniformnog sloja zagaenja. Teorijska kao i eksperimentalna razmat-ranja ovog fenomena daju kontradiktorne zakljuke. Boylett i Maclean59 smatraju da se kod neuniformnog sloja, na dijelovima s manjom specifinom povrinskom vodljivou, zbog lokalne koncentracije naprezanja, ima bre irenje luka, to dovodi do porasta vje-rovatnosti nastanka prijeskoka. S druge strane, Swift60 pekulira s injenicom da na ma-lim regionima s velikom specifinom povrinskom vodljivou dolazi do apsorpcije top-line, te da oni zbog toga djeluju kao barijere za prijeskok. Neka eksperimentalna istrai-vanja61, 62, 63 potvruju tanost pretpostavke Boyletta i Macleana, dok je Swiftova pret-postavka podrana rezultatima to ih je saopio Nasser64. Testovi s vrstim stranim slojem imaju jo jedan nedostatak. On se odnosi na injenicu da tokom napredovanja testa dolazi do promjene fizikog stanja prethodno nanesenog sloja, tako da se referentna specifina povrinska vodljivost sloja mijenja s vremenom, to valjanost ovih testova ograniava na veoma kratki poetni period vremena testiranja. Bez obzira na navedene nedostatke u standardiziranim testovima s vrstim stranim slojem se, iz praktinih razloga, propisuje nanoenje to je mogue uniformnije raspore-enog sloja zagaenja. U laboratorijskim testovima s vjetakim zagaenjem koriste se razliite metode vlae-nja povrine izolatora: ista magla, slana magla, slani sprej i isti sprej. Svaka od ovih


230

metoda ima svoje nedostatke. U metodi iste magle teko je odravati nisku temperaturu zraka u komori za maglu i u sluaju da se magla generira iz pare. Ako temperatura zraka raste, na povrini izolatora nee se kondenzirati vlaga. Metoda slanog spreja dovodi do simultane primjene zagaenja i vlaenja: on moe ne dopustiti da se na povrini izolatora stvori odgovarajua akumulacija zagaenja pot-rebna za nastanak prijeskoka; osim toga ovdje je teko ustvrditi nivo zagaenja u trenut-ku prijeskoka. isti sprej moe dovesti do spiranja zagaivaa s povrine izolatora prije nego to doe do razvoja luka. Vlaenje rosom, premda esto sretano u prirodi i odgovorno za mnoge prijeskoke u eksploataciji, veoma je teko reproducirati u laboratoriji, tako da ga ne specificira niti jedna od standardiziranih procedura. Opisane razlike u testovima s vjetakim zagaenjem glede primjene napona te nai-na primjene zagaenja i vlaenja uzrokom su razliitih mehanizama prijeskoka u razlii-tim testovima. Na Sl. 4.32 prikazane su, u svrhu ilustracije, neke mogunosti odvijanja procesa prijeskoka.

Sl. 4.32 Shematski prikaz razliitih mehanizama prijeskoka10

4.2.2.3.1.3 Usporedba rezultata ispitivanja u laboratoriji s rezultatima ispitivanja u uvjetima ambijenta

Idealno gledajui, valjanost neke ispitne procedure moe se provjeriti usporedbom rezultata ispitivanja dobivenih u toj proceduri s rezultatima ispitivanja provedenim u uv-jetima ambijenta, ako se ispitivanja obave na to je mogue veem broju vrsta izolatora i ako se za svaku vrstu izolatora ustvrdi stupanj korelacije. Nije potrebno naglaavati da je, s obzirom da zahtijeva podatke o prijeskocima to se deavaju u uvjetima ambijenta, ovakav nain utvrivanja valjanosti teak i dugotrajan proces.

1 Klasini prijeskok kod niskog intenziteta

vlaenja

2 Djelomino ili potpuno premotavanje kapljicama vode kod visokog intenziteta

vlaenja

3 Prijeskok u zraku pod kiom

Problem zagaenja

231

to se tie metode slane magle, moemo rei da je njena valjanost bila predmetom velikog broja istraivanja, kako pojedinanih, tako i opsenih zajednikih, to su ih oba-vili francuski, britanski i italijanski istraivai. Tako je verificirana valjanost testa slane magle ne samo u priobalnim regionima (Brighton UK, Martigues Francuska, S Cate-rina Italija)58, 65, 66, 67, nego i u nekim mjestima u unutranjosti gdje se ima industrijsko zagaenje (Croydon UK, Brugherio Italija)58, 68. Pri ovom su mjerenja vrena na raz-liitim tipovima izolatora za dalekovode i izolatore za trafostanice, na naponima od 132 do 400 kV. Za veliki broj izolatora ustvrena su dobra slaganja izmeu rezultata dobive-nih na terenu i rezultata dobivenih u laboratoriji, mada je pokazano da se izolatori s dob-rim aerodinamikim oblikom ponaaju neto loije u laboratoriji nego na terenu, dok je za izolatore sa sloenijim oblikom rebara situacija obrnuta. Metoda sa metilcelulozom se, kao to smo ve kazali, moe smatrati podesnom kad je u pitanju situacija da se vlana i hladna zagaena izolacija prikljuuje pod napon, to je i eksperimentalno potvreno u jednom od radova Kohutove 69. Valjanost Kieselgur metoda verificirana je za uvjete industrijskog zagaenja u ispit-noj stanici Friesenheimer Insel kod Manneima70.

4.2.3 Testovi s vjetakim zagaenjem kompozitni polimerni izolatori

4.2.3.1 Uvod

Standardizirani laboratorijski testovi za ispitivanje kompozitnih polimernih izolatora prikazani u Tabeli 3.2 predstavljaju samo alat za eliminiranje loe dizajniranih izolatora, tako da se za izolatore koji prou ovaj test ne moe garantirati dugorona pouzdanost, posebice u situacijama kad su oni tokom eksploatacije izloeni utjecajima jakog atmos-ferskog zagaenja. Testovi za utvrivanje performansi izolatora u uvjetima zagaene atmosfere razmatrani u 4.2.2 nisu ukljueni u testove iz Tabele 3.2. Oni se, naime, zbog hidrofobine naravi novih polimernih kuita, smatraju neprimjenjivim za kompozitne polimerne izolatore, dok drugi, za kompozitne polimerne izolatore prihvatljiviji testovi, do danas nisu doivjeli internacionalnu standardizaciju. S druge su strane brojna istrai-vanja 7179 pokazala da su prijeskoni naponi kompozitnih polimernih izolatora, koji su doivjeli starenje u eksploataciji, znatno nii od onih to se imaju kod novih izolatora. Studije ponaanja kompozitnih polimernih izolatora u uvjetima prirodnog i vjetakog zagaenja pokazuju, ovisno o vrsti izolatora i uvjetima okolia, da prijeskok ili fizika deterioracija mogu biti limitirajui faktori za performanse kompozitnih izolatora. Prema tome, za kompozitne polimerne izolatore potrebno je ustvrditi dva kriterija za ocjenu njihovih performansi:

izolacijska sposobnost; prihvatljive performanse glede otpornosti na tracking i eroziju pod djelovanjem

povrinskih pranjenja.


232

Kad se radi o novim kompozitnim polimernim izolatorima njihove povrine su veoma hidrofobine, tako da se imaju male vrijednosti puzajuih struja (Sl. 1.53 zona I). Kombinirani utjecaji prirodnog starenja, prisustva zagaenja i ciklusa vlaenja dovo-de do porasta puzajue struje, te do privremenog ili stalnog gubitka hidrofobinosti (Sl. 1.53 zona II). Pojava lukova preko suhih zona u domeni 2 moe dovesti do erozije povrine izolatora, poto su kod ovih struja stabilni korijeni luka kadri u polimerni materi-jal injektirati znaajne koliine energije. S daljim porastom intenziteta puzajue struje (Sl. 1.53 zona III) korijeni luka pos-taju pokretljiviji tako da se snizuje koliina energije koju oni injektiraju u lokalizirane regione na povrini, meutim raste vjerovatnost za nastanak prijeskoka. Dugotrajne performanse kompozitnih polimernih izolatora u uvjetima prirodnog zaga-enja odreene su vjerovatnou da se puzajua struja nae u domeni 2 (povean rizik od pojave trackinga/erozije i predigra za domenu 3) i domeni 3 (povean rizik od prijeskoka). Da bi se kvantificirali ovi rizici potrebne su nove informacije iz ispitnih stanica instaliranih u uvjete ambijenta glede ovisnosti struja vrijeme kod razliitih stupnjeva zagaenja.

4.2.3.2 Kondicioniranje za testove s vjetakim zagaenjem

Hidrofobina narav novih kompozitnih polimernih izolatora (kao to smo ve kazali, kad se radi o novim izolatorima svi oni, bez obzira na materijal kuita, imaju hidrofo-binu povrinu) predstavlja najveu potekou u razvoju odgovarajueg standardizira-nog testa u kojemu bi bilo mogue ocijeniti njihove performanse u uvjetima zagaene atmosfere. Radi se u prvom redu o injenici da i sama primjena sloja vjetakog zaga-enja, na nain koji e dovesti do slabljenja ili ak potpunog unitenja inherentnog im svojstva hidrofobinosti, naravno, negativno utjee na rezultate ovog testa. Primjena bilo koje od procedura to su standardizirane za konvencionalne izolatore dovodi ih po-novno u podreen poloaj u odnosu na konvencionalne izolatore. Iznova je u pitanju hidrofobinost: pranjenja kao i prijeskoci forsirani tokom ovih testova na nain to ne odgovara onome kojega se ima u sluaju kompozitnih polimernih izolatora dovode do gubitka hidrofobinosti i snienja prijeskonog napona izolatora tokom provoenja sa-mog testa. Konano, ako se radi o kompozitnim polimernim izolatorima na bazi silikon-ske gume, svojstvo transfera hidrofobinosti kroz sloj zagaenja i oporavak izgubljene hidrofobinosti trae vrijeme koje im je u prirodnim uvjetima esto doputeno isto to trebao bi im omoguiti i test to pretendira oponaati te uvjete. Kondicioniranje kompozitnih polimernih izolatora definira se kao tretman koji prethodi kratkotrajnim testovima za utvrivanje njihovih performansi. Danas se ovo kondicioni-ranje praktiki vie odnosi na prirodu testa zagaenja, koji se u tu svrhu provodi, nego na procese prirodnog zagaivanja i starenja. Potreba za kondicioniranjem u testovima s vrstim stranim slojem proizlazi iz injenice da povrina novih kompozitnih polimernih izolatora, zahvaljujui svojstvu hidrofobinosti, prilikom nanoenja spreja zagaenja, odnosno uro-njavanja izolatora u suspenziju zagaivaa, ne ostaje prekrivena ravnomjernim slojem zagaenja. U cilju postizanja ravnomjernog sloja i sprjeavanja nastanka uzajamno izoli-ranih otoka s velikom povrinskom vodljivou, tokom naknadnog vlaenja, kompozitni

Problem zagaenja

233

polimerni izolatori moraju se podvrgnuti procesu kondicioniranja. Isto tako je u testu slane magle, u svrhu snienja specifine povrinske otpornosti kompozitnih polimernih izola-tora, potrebno obaviti neku formu njihovog kondicioniranja. Na taj nain omoguuje se nastanak prijeskoka tokom naknadno provedenih testova, kao i postizanje konzistentnih i repetibilnih rezultata testa. Ukoliko se ne obavi odgovarajue kondicioniranje, onda se, zbog nastanka prijeskoka u formi serijski spojenih pranjenja u zraku i pranjenja preko povrine izolatora (Sl. 4.32), imaju velike varijacije u rezultatima testa. Standardizirana procedura u testu slane magle, koja se odnosi na konvencionalne izolatore52, predvia da se prije provoenja testa podnosivosti, obavi procedura predkondicioniranja. Ova proce-dura, meutim, nije jo uvijek formalno prihvaena za kompozitne polimerne izolatore. Osim pitanja vezanih za postupak kondicioniranja, specifinost kompozitnih poli-mernih izolatora, posebice onih kod kojih je mogu oporavak izgubljene hidrofobinosti, odnosi se na pitanje vremena to proe od trenutka kad se zavri proces kondicioniranja do poetka provedbe testa zagaenja. Ovo vrijeme nije specificirano za konvencionalne izolatore, meutim, za one kompozitne polimerne izolatore kod kojih je mogu proces obnove hidrofobinosti, vrijeme oporavka, u cilju postizanja repetibilnih i reproducibil-nih rezultata, moralo bi biti specificirano. U Tabeli 4.7 prikazane su razliiti procesi kondicioniranja to su razvijani s ciljem da se na kompozitnim polimernih izolatorima obave testovi vjetakog zagaivanja s vrstim stranim slojem. Tabela 4.7: Razliiti metodi kondicioniranja prije obavljanja testa s vrstim stranim slojem80

Metoda kratkotrajnog kondicioniranja Hidrofobinost povrine nakon kondicioniranja 1: nepoznata; 2: hidrofilina

Referenca

Pranje i ponovno viestruko nanoenje sloja zagaivaa + dodavanje tensida u suspenziju

1/2 81

Primjena cementnog sloja 2 82

Podvrgavanje niskim temperaturama + kondenzacija A 83

Pranje alkoholom + dodavanje alkohola u suspenziju 1/2 84, 85, 86

Struganje s najlonskim etkama 2 87

Podvrgavanje pjeanoj struji 2 87, 88

Izlaganje UV zraenju u trajanju od 1000 h 2 89

Podvrgavanje termikom ciklusu u trajanju od 1000 h 2 89

Trljanje mokrom spuvom 1 90

Trljanje sa spuvom namoenom u suspenziju 1 91

Trljanje sa spuvom namoenom u suspenziju + trljanje sa spuvom namoenom u obinu vodu

1 93

Zagaenje + izlaganje magli (1 h) kod maksimalnog radnog napona

1 91

Podvrgavanje ciklusu starenja (slana magla, UV zraenje, kia, napon) tokom jedne sedmice

1/2 75


234

Osim metoda navedenih u Tabeli 4.7, u svrhu kondicioniranja izolatora obavljanje testa podnosivosti, vreni su pokuaji s kondicioniranjem u procesu prirodnog starenja, kao i provoenje prethodnih testova sa slanom ili istom maglom. Nedavno je predloena jedna nova metoda92 koja, u cilju simuliranja uvjeta u eksploata-ciji u kojima atkivnost pranjenja i sam sloj zagaenja dovode do deterioracije hidrofobi-nosti povrine izolatora, kombinira zrakom noene taloge i intermitirajue periode vlaenja. Svi gore navedeni postupci kondicioniranja, osim onih to se odnose na procese pri-rodnog starenja, mogu se kritizirati zbog njihove nerealistinosti i izazivanja oteenja povrine koja nisu reprezentativna slika stanja u eksploataciji. Da bi se izvrila usporedba razliitih metoda kondicioniranja s ponaanjem izolatora koji su proli proces prirodnog starenja, koriteni su izolatori instalirani na razliitim lokacijama u USA76 i izmjereni prijeskoni napon, specifina povrinska vodljivost i ESDD. Rezultati ovih istraivanja govore da niti jedna od metoda kondicioniranja ne dovodi do promjena slinih onim to se imaju na izolatorima koji su u eksploataciji proveli nekoliko godina. Razvijene su, meutim i procedure kondicioniranja koje omoguuju nanoenje taloga bez da se narui hidrofobinost polimerne povrine. Jedna od njih odnosi se na postupak u kojemu se na povrinu nanosi talog od suhe soli95 (rasprivai i rastojanja podeeni su tako da se sprej slane magle osui u momentu kad doe na povrinu izolatora); nakon toga ispitivani objekt se u vremenu od 100 minuta, vlai u standardiziranoj proceduri iste magle. U nedavno predloenoj proceduri96, ija ideja je za konvencionalne izolatore predloena jo u kasnim pedesetim godinama97, zagaiva se na suhu povrinu izolatora, umjesto forsiranim uniformnim nanoenjem, dovodi u uzastopnim ciklusima noen stru-jom zraka; nakon toga vri se vlaenje maglom i kiom. Ova procedura poznata je pod nazivom Dust Cycle Method. Drugi postupci koriste tehniku viestruke primjene zagai-vaa u formi spreja98, odnosno suhog kaolina 99, 100 kao interfejsa na koji se uniforman sloj zagaenja moe nanijeti bez da se promijene karakteristike povrine. Steena iskustva pokazuju da intenzitet vlaenja (koliina vode u jedinici vremena) u testovima podnosivosti to slijede nakon procesa kondicioniranja imaju znaajnog efek-ta na prijeskone napone izolatora od silikonske gume: veim intenzitetima vlaenja od-govaraju nii prijeskoni naponi . Slini efekti ustanovljeni su tokom provoenja testa slane magle101, 102, poto intenzitet vlaenja utjee na nivo aktivnosti pranjenja, hidro-fobinost povrine, pa, prema tome, i na prijeskone, odnosno podnosive napone dobivene u laboratorijskim testovima. Pokuaji s modifikacijom intenziteta vlaenja (snienje in-tenziteta standardiziranog u IEC 60507 sa 250 na 500 ml/min) pokazali su se uspjenim102: dobivene su relativne performanse ispitivanih izolatora identine onim to su ih dala ispitivanja u prirodnim uvjetima u ispitnoj stanici u Brightonu101.

4.2.3.3 Testovi s vjetakim zagaenjem

Razvoj odgovarajueg testa za utvrivanje performansi kompozitnih polimernih izo-latora u uvjetima zagaene atmosfere ve vie od jednu deceniju predstavlja znaajan i izazovan tehniki problem. Sutina ovog problema lei u injenici da je za postizanje reprezentativnosti testa (simuliranje uvjeta u kojima se realno nalazi izolator u eksploa-taciji) potrebno zadovoljiti dva vrlo vana uvjeta:

Problem zagaenja

235

ukljuiti utjecaj hidrofobinosti povrine izolatora na njegove performanse u uvje-tima zagaenja; ako se radi o hidrofobinoj povrini onda njena hidrofobinost ne smije biti dovedena u pitanje prije nego to test otpone;

ustvrditi utjecaj starenja kompozitnih polimernih izolatora na njihove performanse u uvjetima zagaenja, poto je ovaj utjecaj od veoma bitnog znaaja za njihovo dimenzioniranje.

Pokuaji da se testovi razvijeni za konvencionalne izolatore primjene i za kompozit-ne polimerne izolatore nisu dali eljene rezultate iz prostog razloga to je njihova do-slovna primjena znaila unitavanje svojstva hidrofobinosti, ili prije nego se izolatori podvrgnu ispitivanju, (kondicioniranje za test sa vrstim stranim slojem) ili tokom pro-voenja testa (test slane magle). Kao to je ve kazano, u posljednjim godinama ine se znaajni istraivaki napori s ciljem da se razviju postupci kondicioniranja koji povrinu izolatora ne dovode u ovakvo stanje, odnosno procedure testiranja koje ne zahtijevaju prethodno kondicionira-nje Tabela 4.8. Reprezentativnost ovih procedura nije, meutim, jo uvijek potvrena, Tabela 4.8: Pregled razliitih testova zagaenja za kompozitne polimerne izolatore80

Metoda Kondicio-niranje

Vrijeme trajanja testa

Komentar

IEC 60507 slana magla52

DA1)

sati

U sluaju da se primjeni isti intenzitet vla-enja kao to ga propisuje IEC 60507, zbog velike koliine vode, dobiju se razliite re-lativne performanse od onih utvrenih u testovima s prirodnim zagaenjem 101, 102.

Modificiranjem procedure kondicioniranja mogue je postii reprezentativnost testa.

ista magla, vje-tako zagaenje IEC 60507

DA2)

sati dani Nanoenje vrstog stranog sloja nije repre-zentativno. Vlaenje istom maglom je reprezentativno.

Prirodno zagaenje NE sati dani Dobra reprezentativnost

Metod ciklusa praine (Dust Cycle Method)96

NE

dani3)

Reprezentativnost jo uvijek nije potvrena.

Metod suhog sla-nog taloga (Dry Salt Layer)95

NE

sati dani

Reprezentativnost jo uvijek nije potvrena.

1) Pretkondicioniranje koje se koristi kod konvencionalnih izolatora negativno utjee na re-

petibilnost i reproducibilnost rezultata testa. 2) Moe se izvesti i pretkondicioniranje koje ne dovodi do izmjene karakteristika povrine

suhi kaolin95. 3) Nakon to se pojednostavi ispitna procedura trajanje se moe skratiti na sati dani.


236

tako da danas ne postoji standardiziran laboratorijski test za ocjenu performansi kompo-zitnih polimernih izolatora u uvjetima zagaene atmosfere. U Tabeli 4.8 dan je pregled nekih ispitnih procedura koje su se koristile ili i danas koriste kao nestandardizirani testovi za ove namjene.

4.2.3.4 Problem predstavljanja rezultata testa

Rezultati testa prijeskoka u uvjetima zagaenja za konvencionalne izolatore predstav-ljaju se jednostavno u formi prijeskone karakteristike: prijeskoni (izdrljivi) napon u funkciji stupnja zagaenja. Stupanj zagaenja odreuje se mjerenjem ekvivalentne gus-toe nataloene soli (ESDD) vidi 4.2.1. Primjena ove jednostavne metode za kom-pozitne izolatore je upitna iz razloga to hidrofobinost njihove povrine omoguuje samo djelomino rastvaranje zagaivaa (voda nije kadra potpuno prodrijeti u sloj zagaenja), tako da sve zagaenje prisutno na povrini izolatora nije ukljueno u proces prijeskoka. Prema tome, skidanje kompletnog zagaenja tokom mjerenja ESDD daje krive rezultate ocjene stupnja zagaenja stvarna vodljivost ima niu vrijednost od one to je ustvre-na mjerenjem ESDD. Dakle, kad je rije o konvencionalnim izolatorima, onda je apcisa prijeskone karakteristike neovisna varijabla, tako da je prijeskoni (izdrljivi) napon funkcija jedne varijable. Kod kompozitnih polimernih izolatora, na povrini imamo situa-ciju ija je priroda dinamika uvjeti se mijenjaju s vremenom. Osnovni razlog za ovo je hidrofobinost povrine: postoji izvjesna hidrofobinost, koja se zbog djelovanja pra-njenja moe izgubiti, da bi se nakon izvjesnog vremena ponovno uspostavila. Jasno je, prema tome, da su varijable koje mogu opisati stanje povrine (specifina povrinska vodljivost, ESDD, puzajua struja i hidrofobinost) uzajamno povezane. Niti jedna od njih ne moe se uzeti kao neovisna varijabla i uzeti za apcisu na dijagramu kojeg smo navikli imati za konvencionalne izolatore. Sve ove parametre potrebno je, dakle, promat-rati zajedno prijeskoni (izdrljivi) napon je multivarijabilna funkcija. Najjednostavnije je postupiti tako to e se eliminirati hidrofobinost ona je uzro-nik svih problema. Neki testovi to se danas koriste za utvrivanje prijeskonih karak-teristika kompozitnih izolatora u uvjetima zagaenja, kao to smo ve kazali, upravo to i postiu. Rezultat je jasan: na ovaj nain nismo kadri ustvrditi stvarne karakteristike kompozitnih polimernih izolatora u uvjetima zagaenja. Vjerujemo da e napori to ih na ovom polju ulau, kako proizvoai i korisnici, tako i istraivake laboratorije, uni-verzitetske i inenjerske asocijacije irom svijeta, ubrzo ponuditi zadovoljavajue rjee-nje ovog veoma akutnog problema vanjske visokonaponske izolacije.

4.3 MJERE ZA SPRJEAVANJE PRIJESKOKA U UVJETIMA ZAGAENE ATMOSFERE

4.3.1 Uvod

Prijeskoci na vanjskoj izolaciji prouzroeni zagaenjem predstavljaju u mnogim dije-lovima svijeta osnovnu zapreku u ostvarivanju kontinuiteta opskrbe elektrinom energijom.

Documents

Stupanj_zagadenja