Hur man placerar isolatorer för frånskiljare och transformatorstationer

Många faktorer måste beaktas när man försöker optimera val och dimensionering av isolatorer för transformatorstationstillämpningar. Dessa inkluderar mekaniska, elektriska, miljömässiga, funktionella och ekonomiska överväganden.

Detta redigerade tidigare bidrag till INMR av Marco Nosilati och Davide Momesso från GE Grid Solutions i Italien, i samarbete med oberoende expert, Alberto Pigini, analyserade olika tekniska parametrar för optimerat val av stolpisolatorer, med fokus på EHV- och UHV-frånskiljare.

En isolator definieras som:"en anordning avsedd för elektrisk isolering och mekanisk fixering av utrustning eller ledare som är utsatta för elektriska potentialskillnader". Detta är en mycket generaliserad definition eftersom det finns många typer av stolpisolatorer som används vid transformatorstationer och omvandlarstationer, beroende på applikation, t.ex. bussstöd som utjämnar reaktorstöd, ställverk, samlingsskenor, etc. En frånskiljare är"en mekanisk omkopplingsanordning som i öppet läge ger ett isolerande avstånd i enlighet med specificerade krav". Kraven som ska respekteras för frånskiljarenheter i utomhusapplikationer är många men kan delas in i tre huvudklasser:

• Funktionella & elektriska krav

Frånskiljarens huvudfunktion är att garantera säkerheten. I öppet tillstånd måste den därför ge ett synligt och pålitligt öppet gap; i stängt tillstånd måste den klara normal- och felström utan avbrott eller onormala osäkra situationer. En frånskiljare måste också utformas för att undvika urladdningar över friluftsgapet och till jord.

• Mekaniska krav

Ur mekanisk synvinkel måste frånskiljaren, förutom sina egna driftsbelastningar (vikt, driftkrav), även bära externa belastningar. På UHV-utrustning är jordbävningen den allvarligaste av dessa. En mycket exakt design måste därför uppnås om det finns seismiska krav. Andra laster som också bör beaktas är kortslutning, hög vind och terminallaster.

• Miljökrav

Eftersom de utsätts för fri luft måste frånskiljare tåla alla möjliga miljöfaktorer, inklusive svår is (viktigt eftersom detta kan helt förändra isolatorernas prestanda) och kraftigt regn (vilket ökar utsläppsrisken). Framför allt är påverkan av föroreningar, som är en viktig dimensionerande faktor för isolatorer och kan leda till utsläpp till jord.

Eftersom alla dessa krav är nära kopplade till isolatorprestanda är stolpisolatorer en av de viktigaste komponenterna i en frånskiljare. Samtidigt kopplas ytterligare krav till förskjutning under belastning under drift, vilket innebär att frånskiljare har en mer kritisk fråga att hantera jämfört med annan utrustning, nämligen rörelse av de mekaniska delarna som krävs för att öppna och stänga. Som sådan är en viss grad av styvhet nödvändig för att denna utrustning ska fungera korrekt.

Det finns ett generellt mål inom elförsörjningsbranschen att åstadkomma kompakta och kostnadseffektiva utomhustransformatorstationer. Stationstolpsisolatorteknik kan bidra till detta mål genom att begränsa nödvändiga ljusbågsavstånd för samlingsskenor, frånskiljare och andra apparater. Detta kan uppnås genom att optimera efterisolatordesignen genom att välja de mest lämpliga materialen, förbättra mekanisk hållfasthet och styvhet, minska antalet staplar och mellanflänsar samt optimera skjulprofilen och krypfaktorn. När det gäller UHV-tillämpningar är den största utmaningen för stolpisolatorer höjden, särskilt eftersom föroreningsmiljön ofta kräver långa krypavstånd. Mekaniska krav från böjnings- och torsionsbelastningar gör bara denna utmaning mer komplex och kan också avsevärt öka svårigheten att tillverka sådana enheter.

PS: Artikel från inmr som väljer stolpisolatorer för frånskiljare.