Tillverkar högkvalitativa isolatorer av härdat glas

Kvalitet är ett mått på excellens och jämförs inom elkraftsindustrin med hjälp av en mängd olika nationella eller internationella standarder som ANSI, IEEE, IEC, ASTM, etc. Även om det naturligtvis är avgörande att uppfylla dessa standarder, har de flesta kommit att inse att standarder dessa dagar har kommit att representera endast minimikrav på prestanda i en ansökan. Av denna anledning vill tillverkare såväl som användare ytterligare differentiera produktkvaliteten med hjälp av förbättrade specifikationer. Kvalitet handlar också om tillverkning. I detta avseende fokuserar standarder och ständiga processförbättringar på kontroller och repeterbarhet med målet noll defekter. I slutändan måste kvalitet representera produktförmåga och livslängd förutom överensstämmelse med grundläggande standarder och kundspecifikationer.  

Tillverkningen av isolatorer av härdat glas kan anses bestå av två nyckelsteg: tillverkning av glasskalet och sedan montering av metallbeslag på det skalet. Tillverkningen kräver specialiserad utrustning och endast ett fåtal tillverkare över hela världen har resurserna och erfarenheten att utföra båda stegen i en enda produktionsanläggning. I detta avseende är det användbart att studera kvalitet inte bara när det gäller tillverkningen av det härdade glasskalet utan även senare under den slutliga monteringen av isolatorn.

Det härdade glasskalet utgör själva isolatorn. Även om beslagsenheten och dess cementering är viktiga, måste detta skal förbli intakt under hela livslängden för att säkerställa produktens funktionalitet. Dessutom bör förekomsten av skalbrott som inte orsakats av någon yttre händelse vara sällsynt när det väl är monterat. Till exempel är branschens allmänna förväntningar att mindre än 1 per 10 000 installerade enheter per år ska splittras spontant. Som sådan är förekomsten av självförstöring en aspekt av tillverkningen som fabriken måste sträva efter att minimera.

Förutom det kritiska skalet inkluderar hårdvarukomponenterna i en isolator av härdat glas:

1. Kepsar                                                                                                              

Locket upptill är ett hylsbeslag i segjärn som har galvaniserats och monterats med en låsstift i rostfritt stål.

2. Pins

Det nedre stiftbeslaget är en smidd stålkulanslutning som är galvaniserad och belagd med bituminös tjära. En offerzinkkrage kan också läggas till för utökad prestanda, särskilt i svåra servicemiljöer.

Bock/tungbeslag används ibland vid lägre spänningar.

3. Råglas & Ugn

Tillverkningen av glasskalet börjar med viktiga råvaror och ingredienser, inklusive kiseldioxid, aluminiumoxid, natriumkarbonat, natriumsulfat, kalksten, kaliumklorid och dolomit. Cullet (ibland kallat fröglas) är glas som återvinns från tidigare tillverkning och läggs till dessa råvaror för att säkerställa konsistens från batch till batch. Blandning av dessa material är specifik för varje tillverkare och ser mindre variationer i element som bryts från lokala källor eller används i ugnen. Dessa naturliga variationer i mineraler står för den lilla skillnad som observeras i färgen på det isolerande glaset.

Ugnar är vanligtvis storskaliga med en kapacitet som överstiger 100 ton. För konsistens är det viktigt att bibehålla temperaturen och även att regelbundet övervaka kemin i produktionen samt blandningen av råvaror som matas in. Ugnen är den första möjliga källan till inneslutningar – defekter i glaset som så småningom kan orsaka spontan splittring. Till exempel kan eldfasta tegelstenar med tiden börja suga av materialet i glasblandningen. Ugnar måste därför stängas av för underhåll med några års mellanrum och fodras om.

Formning av skal

Detta sker på en automatiserad press med en exakt mängd smält glasklocka införd i formhåligheten och pressad (se fig. 1). Måtten på varje enskilt skal, dvs höjd och diameter, definieras av standarder men geometri och skalprofil kan skilja sig från en leverantör till en annan.

Härdningsprocess

Efter formningen går skalet igenom en speciell process där det överförs från pressen till en härdningslinje, passerar genom en homogeniseringsugn för att hålla glaset vid en konstant hög temperatur. Glashärdning åstadkoms genom att snabbt kyla det varma glaset med hjälp av tryckluft på nyckelställen längs skalet för att uppnå jämn kylning. Detta resulterar i att glaset har en varm centrumtemperatur men en relativt sval yta. Glasstrukturen efter härdning ser centrum i spänning medan ytan är i kompression och detta ökar det mekaniska och elektriska motståndet samt hållbarheten hos de glasisolerande delarna. För att uppnå jämnt hög kvalitet i detta kritiska steg krävs en mycket automatiserad och noggrant kontrollerad materialhanteringsprocess.

Termisk cykel

Efter härdning överförs skal genom en föreskriven termisk cykel, där de termiskt chockas med målet att extrahera potentiellt defekta skal. Skalen värms upp till cirka 300°C och släpps sedan i kallt vatten, vilket effektivt sänker temperaturen på glaset till 120°C. Otillräckligt härdade glasskal kollapsar av den plötsliga värmechocken. Varje skal är termiskt testat minst en gång och vid behov kan hela processen upprepas. Den termiska chockcykeln är i grunden en viktig kvalitetskontroll eftersom varje skal som poppar är en"Nej gå"medan skal som överlever är ett "Go". De glasskal som kollapsar under termisk cykling återvinns, med fragment som samlas in och läggs tillbaka till produktionsprocessen i form av cullet (fröglas).

Driften av ugnen är"24/7"och därför snabbare än monteringsprocessen. Av denna anledning hålls färdiga skal i lager tills de är klara för montering. Cap & Pin Montage Glasskal är cementerade i locken medan stift och zinkhylsor cementeras in i skalet med aluminiumoxidcement. Även här används automatisering för att säkerställa en exakt uppmätt mängd cement och uppnå exakt längdtolerans. Den cementerade enheten härdas sedan genom att cykla genom ett timmeslångt bad i vatten vid cirka 70°C. Efter härdning utsätts varje isolator av härdat glas för elektriska och mekaniska rutinprovningar samt slutliga visuella kontroller.

Rutinmässigt elektriskt test: kontinuerlig övertändning i 4 minuter,

Rutinmässigt mekaniskt test: hålls vid 50 % av SML-betyget för>3 sek.

Provtagningstester utförs sedan på varje monterat parti av isolatorer. Detta inkluderar verifiering av alla kritiska dimensioner, hyls-/kulmåttsöverensstämmelse, verifiering av låssystemet, galvaniseringskontroll, M&E-test och impulspunktionstest.

Validering & testrapporter

Färdiga isolatorer är föremål för design- eller kvalifikationstestning enligt industristandarder, inklusive ANSI C29-2B, IEC 60383, CSA-411-1-16 och GOST 6490-93. Kunder kan också lägga till ytterligare testkriterier utöver dessa standarder till sina specifikationer för att ytterligare kvalificera slutlig isolatorprestanda.

Testrapporter för varje isolatordesign bör vara specifika för den fabrik där isolatorn tillverkas. Om en leverantör har två fabriker som tillverkar samma isolatortyp, bör det finnas separata konstruktions-/kvalifikationsrapporter för varje isolator som är specifik för den anläggning där den tillverkades. För produkter som monterats på annan plats ska testrapporterna för dessa innehålla referenser till vilken fabrik som tillverkat skalet. Om de härdade glasskalen kommer från två fabriker bör det kräva separata testrapporter (dvs. specifika för den fabrik som tillverkade skalet).

Slutsatser

När man överväger kvaliteten på en isolator av härdat glas, bör utvärdering och kvalificering vara grundlig och inkludera alla aspekter av produktionen. Det bör vara extra uppmärksamhet på var det härdade glasskalet tillverkas och även på hur den processen upprätthålls för att förhindra att defekta skal någonsin används vid montering av färdiga isolatorer. Detta beror på att även om montering av locket och stiftet är viktigt, kommer kvaliteten på det härdade glaset att ha en större inverkan på isolatorprestanda på lång sikt. Testrapporter bör vara specifika för den fabrik där isolatorn tillverkas men bör också referera till var skalet har tillverkats. Detta skulle kräva specifika fabriksmärkningar. Åtminstone bör det härdade glaset ha märkningar ingjutna i kroppen, inklusive M&E-klassificering, partikodreferens, och fabriksidentifiering (ID). Dessa markeringar ska vara läsbara och permanenta. ID för fabriken där isolatorn är monterad ska vara märkt på locket på isolatorn – även läsbar och permanent. Även när det tillverkas i samma fabrik hjälper det att ha sådana markeringar på både skalet och locket att identifiera när skalet tillverkades och när det monterades. Att lägga till fabriks-ID-märkningar till skalet är enkelt, med liten inverkan på produktkostnaden men det ger en högre kvalitetssäkring för isolatorerna. De olika industristandarderna (t.ex. ANSI, IEC, CSA) kräver inte specifikt fabriks-ID på ett skal men kanske borde. Även när det tillverkas i samma fabrik hjälper det att ha sådana markeringar på både skalet och locket att identifiera när skalet tillverkades och när det monterades. Att lägga till fabriks-ID-märkningar till skalet är enkelt, med liten inverkan på produktkostnaden men det ger en högre kvalitetssäkring för isolatorerna. De olika industristandarderna (t.ex. ANSI, IEC, CSA) kräver inte specifikt fabriks-ID på ett skal men kanske borde. Även när det tillverkas i samma fabrik hjälper det att ha sådana markeringar på både skalet och locket att identifiera när skalet tillverkades och när det monterades. Att lägga till fabriks-ID-märkningar till skalet är enkelt, med liten inverkan på produktkostnaden men det ger en högre kvalitetssäkring för isolatorerna. De olika industristandarderna (t.ex. ANSI, IEC, CSA) kräver inte specifikt fabriks-ID på ett skal men kanske borde.