مواد پلیمری برای عایق‌های فشار قوی
ممکن است تعجب آور باشد ولی برخی از عایق های نوع پلیمری از سال ۱۹۶۰ در خطوط ولتاژ بالا و در پست های برق مورد استفاده قرار گرفته اند. بیشترین موفقیت آنها در ارائه مزایای واقعی در مقابل فن‌آوری‌های سرامیکی سنتی این است که آن ها هم اکنون نیز به طور قابل توجه و در حال رشد، سهم بازار عایق را در دست دارند. چندین محفظه مختلف پلیمری طی سال ها مورد آزمایش قرار گرفته است و نتایج بسیار متفاوتی به همراه داشته اند. به عنوان مثال، در ابتدا پلیتترا فلورو اتیلن (یا تفلون) امیدوارکننده به نظر می‌رسید و از آن برای ساخت عایق ها در ایتالیا در حدود سال ۱۹۶۵ استفاده می شد. اما سال ها بعد به دلیل نامناسب بودن رها شد. سایر پلیمرهایی که ادعای عملکرد برتر از پرسلن یا شیشه را داشتند شامل پلاستیک اتیلن پروپیلن (EPR) ، مونومر اتیلن پروپیلن دین (EPDM) ، پلاستیک سیلیکونی (SR) و همچنین آلیاژهای مختلف این پلیمرها بودند.
در حالی که معمولاً به هر یک از این خانواده‌های نام برده شده بر اساس پلیمر فله اصلی خود مراجعه می شود، لازم به ذکر است که هر ماده عایق با استفاده از “دستور العمل” خاص خود تدوین می شود. به منظور بهینه سازی آن از نظر هزینه ، تولید و عملکرد ، مواد خاصی از قبیل پرکننده ها ، رنگ کننده ها و سایر مواد افزودنی به پلیمر فله اصلی اضافه می‌شوند. در واقع، یک مسئله که این روزها تنها تا حدی برطرف می شود، ایجاد بهترین وسیله برای به دست آوردن اثر انگشت قابل اعتماد از هر ماده است. این بهترین راه برای اطمینان دادن به هر مشتری است که عایق های ارسال شده به آنها دقیقاً به همان روشی است که گواهینامه های تست نوع و تجربه میدانی برای آنها ارائه شده است.
EPR ، EPDM و SR (در فرمولاسیون های اختصاصی مختلف) از نظر مقاومت در برابر فشارهای الکتریکی، شیمیایی ، زیست محیطی و مکانیکی جزء مناسب ترین پلیمرها بین سایر موارد با ثبت شایستگی سفارشات مختلف هستند. به عنوان مثال ، SR یک ماده انتقال آبگریز (HTM) است. این بدان معنی است که نه تنها آبگریزی ذاتی را نشان می دهد بلکه توانایی بازگرداندن آبگریزی در سطح با زمان بازیابی کم، در صورت ایجاد اشکالات موقت به دلیل شرایطی مانند مرطوب شدن سنگین، را دارد. این موضوع عمدتا به دلیل این مزیت است که SR بر سایر پلیمرها غلبه کرده است و در واقع تبدیل شده است به عنوان “استاندارد” برای اکثر برنامه های فشار قوی AC و DC – به ویژه هنگامی که عملکرد در آلودگی افزایش بیابد. تجربه میدانی به طور کلی برای کاربردهای خط و پست های برق مثبت بوده و از این طریق ترجیح بازار را تقویت می کند.
تنظیمات آزمایش
در عین حال ، لازم به ذکر است که برخی از تجربه ها نشان می دهد که عایق SR ممکن است همیشه در محیط های بسیار سخت انتظارات کاربر را برآورده نکند (به عنوان مثال آن هایی که دارای رسوبات محلول و همچنین غیر محلول بالا در مقره ها و همچنین خیس شدن مکرر توسط مه هستند). در چنین شرایطی ، بازیابی آبگریزی ممکن است به اندازه کافی سریع انجام نشود ، و چنین موضوعی به طور موثر این مزیت را باطل می کند. این رفتار توسط آزمایشات پیری آزمایشگاهی شدید (شاید خیلی شدید) که در آن طرح ها و مواد عایق مختلف به مدت ۱۰۰۰ ساعت در معرض شرایط تنش مختلف از جمله مه نمکی ، باران ، مه تمیز ، دوره خشک شدن و اشعه ماوراء بنفش قرار گرفتند تأیید شد (شکل ۱). مقایسه عایق های مختلف پلیمری پس از آزمایش های پیری AC و DC در گزارش CIGRE 33-104 “بررسی عملکرد عایق های کامپوزیت در شرایط آلوده” در جلسه عمومی در سال ۱۹۹۴ ارائه شده است.
نمونه هایی از زوال عایق بعد از ۲۰۰۰ ساعت آزمایش تحت ولتاژ DC
شکل ۲ نمونه هایی از تخریب عایق ها را که تحت ولتاژ DC تجربه شده اند، نشان می دهد. برای به دست آوردن نشانه ای از وضعیت عایق پس از پیری، مقاومت در برابر آلودگی با استفاده از روش “تخلیه الکتریکی و قوس سریع” در شرایط شوری ( Sa = 80کیلوگرم بر متر مکعب) تعیین شد. مقایسه عایق ها از نظر فاصله خاص خزشی (USCD) مورد نیاز تحت ولتاژ DC در شکل ۳ ارائه شده است. در چنین شرایط شدید شبیه سازی شده مشخص شد که عملکرد عایق های EPDM و EPR در واقع از عملکرد SR برتر است. احتمالاً این امر به این دلیل است که مقاومت در برابر ردیابی و فرسایش توسط یک ماده پلیمری از انتقال آبگریزی در این نوع از محیط ها مهمتر است.
مقایسه عملکرد عایق ها تحت شرایط مه نمکی (Sa = 80 kg / m3)کلاهک و پین USCD به عنوان مرجع در نظر گرفته شده است.
سرانجام ، مواردی وجود دارد که اتخاذ عایق های کامپوزیتی نه با عملکرد برتر آلودگی، بلکه از نظر ملاحظات دیگر، مانند ایمنی ، مورد تأکید قرار گرفته است. در حقیقت این مورد به طور فزاینده ای در مورد برنامه های کاربردی پست های برق AC در محیط های نسبتاً تمیز اتفاق می افتد، جایی که طراحی الکتریکی، بیشتر با عملکرد کلیدزنی به نسبت شرایط آلودگی اهمیت دارد. در حالی که ممکن است عایق های سیلیکونی بهترین راه حل را نیز در این مورد ارائه دهند، اما مقایسه فنی و اقتصادی “رویکرد استاندارد SR” با گزینه های جایگزین مواد پلیمری (نه لزوماً در بین موارد ذکر شده در بالا) نباید از قبل دور ریخته شود. “استاندارد” بیش از حد می تواند نوآوری را محدود کند.