شکست عایقی به دلیل انتخاب نامناسب
در ملاقات CIGRE که در گذشته و در شهر پاریس، به ویژه در جلسه B2، جلسه‌ی مربوط به خطوط هوایی، بحث بسیار زیادی در مورد مسئله روز یعنی “بهترین” تکنولوژی عایق کامپوزیت مطرح گردید. طیفی از پرونده های متناقض با این نوع از عایق ها گزارش شد، که شامل رضایت کامل از یک طرف و همچنین نارضایتی کامل از طرف دیگر بود. تنها توافق این بود که در مقایسه با طرح های قبلی که بیشترین تجربه ی نامطلوب را به خود اختصاص داده بودند، پیشرفت های زیادی صورت گرفته است. اما بعضی از کارشناسان بیشتر به این نتیجه رسیدند که اعتبار آخرین نسل عایق کامپوزیت (پنجمین نسل برای بعضی از تولیدکنندگان) اساسا مشابه نوع سرامیک آن است.
بنابراین، ممکن است بپرسید: چرا بیش از چهار دهه پس از اولین معرفی، هنوز توافقی در خصوص این که آیا فناوری عایق کامپوزیت به بلوغ رسیده است و یا در واقع یک جایگزین معتبر برای عایق های سرامیکی ارائه شده است یا خیر ؟
به نظر من، موضوع اصلی زیر چنین دیدگاه های متناقضی در مورد قابلیت اطمینان بر اساس این واقعیت که عملکرد هر عایق به طور عمده به انتخاب طرح با توجه به محیط خدمات در نظر گرفته شده، بستگی دارد را مطرح می کند. و در مورد عایق کامپوزیتی، این کار همیشه درست انجام نشده است. به عنوان مثال، مشخصات نامناسب یا بیش از حد سطحی از دیدگاه الکتریکی ممکن است منجر به قوس الکتریکی عایق های سرامیکی شود، اما در مورد عایق کامپوزیت می تواند آسیب غیر قابل جبرانی را ایجاد کند.
عایق کامپوزیت تعدادی از مزایای شناخته شده را ارائه می دهند، اما بر خلاف آنچه که در ابتدا ترویج شده بود، آنها “غیر قابل خراب شدن” نیستند، در اصل کاملا برعکس. بنابراین، برای اطمینان از عملکرد قابل مقایسه یا بهتر از از عایق های سرامیکی که انتظار می‌رود ، مراقبت های ویژه در خصوص مشخصات، اداره کردن و نصب آن ها باید مورد توجه قرار گیرد. در حقیقت، اکثر مشکلات مربوط به این عایق ها که من به طور مستقیم در تجزیه و تحلیل شکست در عملکرد آنها مشغول به کار بودم، به علت کمبود نمونه‌ها و انتخاب از دیدگاه الکتریکی بود. طراحی الکتریکی عایق کامپوزیتی نباید صرفا بر اساس عملکرد قوس الکتریکی آن در طی آزمون های کوتاه مدت انجام شود، بلکه باید بر اساس خطر تخریب سطح از تخلیه های جزئی باشد که در مدت طولانی می‌تواند باعث فرسایش و ناکامی می شود.
عایق شکست خورده بعد از ردیابی در آزمایش چرخ
این یک کمبود بحرانی است؛ از آنجا که عایق های کامپوزیت بسیار آسیب پذیر هستند، باید چنین تخلیه های مستمر جزئی و فعالیت های قوس الکتریکی کوچکی روی سطوح یا نزدیک به آن ها وجود داشته باشد. به عنوان مثال، بسیاری از خرابی های مستند شده به علت وجود عایق هایی که بدون الکترودهای محافظ مناسب نصب شده اند، برای محدود کردن گرادیان میدان الکتریکی در نزدیکی ولتاژ بالا خود (و حتی در زمین خود در ولتاژ های بسیار بالای سیستم) می باشد. به طور مشابه، گاهی اوقات شکست ها نتیجه تخمین نادرست آلودگی واقعی محیط خدمات توسط کاربران است. بروشور CIGRE 142-1999 (یک راهنمای مرجع که بسیار توصیه شده است) توضیح می‌دهد که تجربه آزمایشات مربوط به طول عمر و همچنین آزمایشات میدانی تایید کرده است که در شرایط عادی مرطوب سه نوع جریان نشتی در عایق های کامپوزیت وجود دارد:
الف: کلاس کم ارزش و بسیار متناوب؛ ب: یک جریان نسبتا بالای متوسط از چند میلی آمپر، اما دور از مقادیر معمول از شرایط قبل از قوس الکتریکی؛ ج: یک کلاس با ارزش جریانی بالا (به عنوان مثال صدها میلی آمپر)، که نشان می‌دهد که عایق در حال نزدیک شدن به قوس الکتریکی می باشد. در حالی که مقره های سرامیکی طراحی شده به طور عمده در کلاس ” نوع c “، کلاس مربوط به جریان نشتی طراحی می‌شوند، واحد های کامپوزیتی باید به جای آن از جریان های ” نوع b ” طراحی شوند. در حقیقت، تحقیقات نشان داده که در حالی که جریان های کلاس نوع a تأثیر کمی در عملکرد بلند مدت دارند، جریان های کلاس b می توانند منجر به فرسایش شوند – و احتمالا شکست دائمی را به همراه داشته باشند. در نتیجه، همیشه باید حاشیه طراحی کافی بین شدت تحمل و آلودگی محیط زیست واقعی در هر زمان که انتخاب عایق کامپوزیتی صورت می‌گیرد، وجود داشته باشد. نیاز حیاتی برای محدود کردن جریان نشتی در طول عمر مفید با توجه به تأثیر احتمالی تنش های خدمات بر روی سطح هیدروفوبیکی و قابل مرطوب شدن، وجود دارد. بنابراین، در مورد عایق کامپوزیت (یا AC یا DC)، روش معمول مبتنی بر کلاس های آلودگی به صورت آن چه که در IEC 60815 تعریف شده، توصیه نمی شود. در عوض، برای اطمینان از عملکرد خدمات رضایت بخش، باید یک رویکرد آماری انجام شود که برای هر دو پارامترهای محیطی و ویژگی های خاص عایق استفاده شود. به طور خاص، مشخصات مورد نیاز در مورد فاصله خزشی به صورت تنها کافی نیست. به عنوان مثال، کارایی یک نمایه، در صورتی که فاصله‌ی خزشی بیش از حد روی یک قوس خاص مجبور به اعمال باشد، ممکن است بسیار کم شود. علائم مربوط به IEC 60815 به صورت ایده آل بیشتر به عنوان یک ابزار جهت گیری شناخته می شوند، نه به عنوان جایگزینی برای اطلاعاتی که از آزمایش بدست می‌آید.
برای این عایق های کامپوزیتی که قبلا در خطوط نصب شده اند و در جایی که دیر به تغییر مشخصات نیاز دارد، تشخیص بر مبنای اندازه‌گیری جریان نشتی در امتداد واحدهای انتخاب شده، می‌تواند به شناسایی هر گونه نارسایی در طراحی و شستشو کمک کند. میانگین مقادیر جریان نشتی باید به نوع مخرب کلاس “ب” برسد. در حالی که تنها جنبه طراحی الکتریکی، مشخصات مناسب از دیدگاه مکانیکی، البته مهم و شاید حتی بیشتر از مقره های سرامیکی در این ستون در نظر گرفته شده است. باز هم بسیاری از شکست های گزارش شده به ویژه در نسل های جدیدی از عایق های کامپوزیتی به دلیل مشخصه های مکانیکی نادرست و یا مدیریت نامناسب و نصب و راه اندازی اشتباه می باشد که آسیب های دائمی را ممکن می سازد رخ دهد، نادیده گرفته می شود. در اصل، بلوغ و قابلیت اطمینان ذاتی عایق کامپوزیت اکنون می تواند رضایت بخش و در همان سطح بالا مانند عایق های سرامیکی در نظر گرفته شود. با این حال، قابلیت اطمینان در عمل به شدت بستگی دارد که آیا مشخصات دقیق الکتریکی و مکانیکی رعایت شود و همچنین به ویژگی های خاص خود، پاسخ به تنش های خدمات خاص و روش نصب می پردازند یا خیر.