MODES DE DÉFAILLANCES POTENTIELLES POUR LES ISOLANTS COMPOSITES
2023-03-18 18:30Les isolateurs composites possèdent certains avantages par rapport aux types céramiques et leur taux d'application a augmenté rapidement. Par exemple, en Chine, on estime que les isolateurs composites représentent désormais plus d'un tiers de la population d'isolateurs sur toutes les lignes de transmission. Dans le cas des nouvelles lignes, leur part de tous les isolateurs installés est plus proche de 50 % et en ce qui concerne les UHT, ils sont de loin le type dominant.
Les premiers isolateurs composites en silicone sont en service depuis plus de 40 ans, tandis qu'en Chine, leur historique de service est d'environ 30 ans. Compte tenu de leur utilisation croissante et de leurs nombreuses années de service, la recherche de méthodologies de surveillance en service des défauts ou des dommages a pris une importance primordiale. Il existe un certain nombre de modes de défaillance potentiels qui représentent des menaces cachées possibles pour le fonctionnement sûr des isolateurs composites, y compris le contournement, le vieillissement et les défaillances mécaniques.
Parmi la première catégorie, la foudre est généralement la menace la plus courante pour ces isolateurs, principalement parce qu'elle dépend de la distance de l'arc sec avec peu de relation avec le matériau de l'isolant. Si la distance à l'arc sec d'un isolateur composite est la même que celle d'une chaîne en porcelaine ou en verre, il a fondamentalement la même résistance à la foudre. Bien que les isolateurs composites ne puissent pas augmenter la tension d'amorçage de foudre, ils ne réduiront certainement pas les performances de foudre d'une ligne. Quoi qu'il en soit, le réenclenchement automatique dans de tels cas réussit généralement et, par conséquent, ce problème potentiel a un impact relativement faible sur la fiabilité du réseau.
En raison de la propriété supérieure d'hydrophobicité et de transfert d'hydrophobicité des boîtiers en caoutchouc de silicone, les isolateurs composites offrent d'excellentes performances en matière de pollution. Cela se traduit par relativement peu de flashovers de pollution, ce qui est l'une des principales raisons de leur application étendue. D'un autre côté, les contournements provoqués par les excréments d'oiseaux présentent un problème beaucoup plus important, principalement parce que les grands oiseaux libèrent des "banderolles" près du sommet des isolateurs, c'est-à-dire essentiellement équivalentes à une section du conducteur "flottant dans l'air", déformant ainsi considérablement l'E d'un isolateur. -répartition sur le terrain. De plus, si la flûte d'oiseau est proche du bord de l'isolant, la distorsion dans le champ E est encore plus grande et plus susceptible de provoquer un contournement. Les isolateurs composites sont plus sujets au contournement dû aux serpentins d'oiseaux que les cordes en porcelaine ou en verre, car ils ont des diamètres de hangar plus petits. En effet, parmi les échecs de flashover enregistrés comme dus à une cause indéterminée, la plupart sont susceptibles d'avoir été déclenchés par des oiseaux.
La deuxième grande catégorie de menace pour les isolateurs composites - le vieillissement - implique l'apparition de phénomènes de surface tels que la fissuration ou la fissuration sous les intempéries naturelles. Le vieillissement du caoutchouc de silicone s'accompagne souvent d'une diminution de l'hydrophobicité et d'une réduction correspondante de la résistance à l'embrasement de la pollution. Cependant, le vieillissement peut également être dû à d'autres facteurs tels que le picage des oiseaux qui peut endommager les abris en silicone ou les vents forts et soutenus qui peuvent déchirer les abris en fonction du diamètre et de la conception. La défaillance mécanique, la troisième catégorie principale de problème possible, implique essentiellement la rupture du noyau d'un isolant composite, provoquant la chute d'un conducteur.
Fondamentalement, la surveillance en service des isolateurs composites implique une inspection pour identifier le type et l'étendue des dommages associés à ces modes de défaillance possibles. En cas d'embrasement éclair, un système de localisation de la foudre est généralement disponible pour aider le personnel de maintenance à localiser la tour affectée. En Chine, la politique des compagnies d'électricité est d'identifier quel isolateur composite a subi un coup de foudre et de le remplacer afin d'éliminer tout risque de dommages cachés en résultant. La surveillance en ligne des courants de fuite est alors généralement utilisée pour évaluer leur tenue au contournement de pollution. En ce qui concerne les contournements provoqués par les banderoles d'oiseaux, l'inspection au passage est utilisée pour rechercher des nids sur les tours ou la présence d'oiseaux de grande taille à proximité des lignes. De même, lorsqu'il s'agit de vieillissement et d'endommagement des abris en silicone,
La défaillance par rupture de la tige centrale interne en FRP représente le mode de défaillance potentiel le plus grave d'un isolateur composite et est également le plus difficile à surveiller. Pour rendre la situation encore plus complexe, deux types de fracture singulièrement différents ont maintenant été identifiés. L'une est la fracture fragile classique, qui a fait l'objet de nombreuses recherches au fil des ans et a été simulée avec succès en laboratoire. L'autre type s'est produit à plusieurs reprises en Chine ces dernières années et se traduit par une section de fracture d'aspect très différent. Par exemple, un isolateur composite avec ce mode de défaillance a été retiré d'une ligne 500 kV AC dans la province de Guizhou. Un mois avant la rupture, des mesures IR avaient détecté une augmentation de température localisée sur cet isolant. Lorsqu'une tension a été appliquée à l'isolant fracturé en laboratoire, une décharge a été détectée à l'emplacement ayant la température accrue. Cela démontre que ce nouveau mode de rupture de fracture peut être détecté par une inspection sur le terrain au passage utilisant une combinaison de thermographie IR et de caméra UV. En effet, plusieurs pays utilisent maintenant l'inspection par hélicoptère avec les deux types d'équipement.
Bien qu'il existe actuellement une variété de méthodes de surveillance en service pour les isolateurs composites, peu répondent à tous les critères de simplicité, d'efficacité et de commodité. La recherche pour trouver des techniques améliorées de surveillance en service doit donc se poursuivre pour assurer un fonctionnement fiable à long terme de la population croissante d'isolateurs composites.