कंपोजिट इंसुलेटर के लिए ग्रेडिंग रिंग्स का इष्टतम आयाम

हालांकि शुरू में मुख्य रूप से प्रदूषित सेवा क्षेत्रों में उपयोग खोजने, समग्र इंसुलेटर अपेक्षाकृत स्वच्छ वातावरण में बढ़ते आवेदन के रूप में अच्छी तरह से हैंडलिंग और आकर्षक अधिग्रहण लागत की उनकी तुलनात्मक आसानी के कारण देखा है । हाल ही में, वोल्टेज अपग्रेडिंग के साथ-साथ नई एसी लाइनों का कॉम्पैक्ट डिजाइन अतिरिक्त आला क्षेत्र बन गए हैं जहां स्वच्छ वातावरण में कंपोजिट इंसुलेटर लगाए जा रहे हैं।

बाद के अनुप्रयोगों के मामले में, इंसुलेटर व्यवस्था अक्सर टावरों की कम अंतरिक्ष खिड़की में फिट होने के लिए अपेक्षाकृत कम डिजाइन की जाती है। इसलिए, अधिकतम ई-फील्ड को सीमित करना अभी भी अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है। आवेदन का एक और बढ़ता क्षेत्र समग्र स्टेशन पोस्ट इंसुलेटर हैं, विशेष रूप से एक ठोस कोर वाले हैं क्योंकि ये समग्र लाइन इंसुलेटर से फ्लैंज डिजाइन में ज्यादा भिन्न नहीं होते हैं।

ग्रेडिंग रिंग्स से लैस कंपोजिट इंसुलेटर के इष्टतम आयाम को आश्वस्त करने के लिए तीन मानदंडों को ध्यान में रखना होगा:

1. ग्रेडिंग रिंग और एंड फिटिंग पर इलेक्ट्रिक फील्ड को सीमित करना;
2. इंसुलेटर आवास की सतह के साथ बिजली के क्षेत्र को सीमित करना;
3. 'ट्रिपल पॉइंट' पर इलेक्ट्रिक फील्ड को सीमित करना (जहां हवा और आवास धातु फिटिंग से मिलते हैं)।

इन तीनों को सामान्य रूप से ई-फील्ड गणनाओं द्वारा सत्यापित किया जाता है, जो आईईसी 60437 2 संस्करण (1997-09) में वर्णित मानक आरआईवी परीक्षण द्वारा पहला है। तीसरे मापदंड को एक परीक्षण द्वारा सत्यापित नहीं किया जा सकता है जबकि दूसरा अभी तक किसी भी परीक्षण से सत्यापन योग्य नहीं है । हालांकि बिजली आपूर्ति कंपनियां अब इस तरह के सत्यापन में तेजी से रुचि ले रही हैं ।

अधिकतम ई-फील्ड के लिए मानदंडों की स्थापना

कंपोजिट इंसुलेटर के मामले में अधिकतम अनुमत ई-फील्ड पर अभी भी तुलनात्मक रूप से कम आंकड़े प्रकाशित किए गए हैं । CIGRE ब्रोशर २८४ के अनुसार, एक समग्र इंसुलेटर की सतह पर अधिकतम ई-फील्ड (यानी अंत फिटिंग से पहले शेड की नोक पर) ०.६ और १.० kV/mm के बीच अनुमानित है । लेकिन यह सीमा शायद पीढ़ी आशावादी है । उदाहरण के लिए, ईप्री द्वारा पूर्व अनुसंधान में यह दर्शाया गया था कि 045 केवी/मिमी के ई-क्षेत्र पर अधिकतम सीमा बेहतर है जबकि एसटीआरआई में पिछले शोध में 04 केवी/मिमी का प्रस्ताव किया गया था । अन्य ने केवल 038 केवी/मिमी के बारे में महत्वपूर्ण ई-फील्ड स्तर का अनुमान लगाया है।

धातु फिटिंग पर अधिकतम ई-फील्ड के लिए, CIGRE ब्रोशर २.२ kV/mm की सीमा की सिफारिश की । EPRI से एक पूर्व कागज के अनुसार, धातु फिटिंग और ग्रेडिंग के छल्ले पर सतह ई क्षेत्र के लिए इंगित मूल्य २.१ kV/mm होना चाहिए और इस मूल्य अक्सर डिजाइन प्रयोजनों के लिए एक संदर्भ के रूप में इस्तेमाल किया जा रहा है । आंतरिक पिछले CIGRE चर्चाओं के अनुसार, तथापि, कुछ उपयोगिताओं के रूप में १.६ kV/mm के रूप में कम मूल्यों निर्दिष्ट कर रहे है-शायद संभव विनिर्माण दोषों के लिए खाते में, सतहों कि थोड़ा अनुचित हैंडलिंग या सेवा में ग्रेडिंग के छल्ले की उंर बढ़ने से क्षतिग्रस्त हो गए हैं । इससे पहले के एक पेपर में एसटीआरआई ने 18 केवी/एमएम की सिफारिश की थी।

एसटीआरआई और ईप्री के हालिया आंकड़े

डिजाइन प्रयोजनों के लिए इंसुलेटर सतहों पर अनुमेय ई-क्षेत्र के लिए एक व्यावहारिक सीमा निर्धारित करने के लिए हाल ही में किए गए शोध संक्षेप में काम किया गया। पानी प्रेरित कोरोना (पहली बार १९९९ में प्रकाशित) के लिए ई-फील्ड सीमा के स्तर को निर्धारित करने के लिए EPRI द्वारा प्रारंभिक कार्य का विस्तार इन थ्रेसहोल्ड को परिष्कृत करने के लिए छोटे और साथ ही पूर्ण पैमाने पर परीक्षणों के आधार पर किया गया था । उदाहरण के लिए, दोनों प्राकृतिक वृद्धावस्था परीक्षणों (एसटीआरआई में) और कृत्रिम वृद्धावस्था परीक्षणों (EPRI द्वारा) के परिणामों ने म्यान वर्गों पर कम हाइड्रोफोबसिटी के लिए एक स्पष्ट प्रवृत्ति दिखाई, जहां ई-फील्ड लगभग ०.३ से ०.४ केवी/मिमी से अधिक है (चित्र 1 देखें) । इसके अलावा दहलीज की ठीक ट्यूनिंग छोटे पैमाने पर और पूर्ण पैमाने पर प्रयोगशाला परीक्षणों के साथ-साथ सेवा अनुभव से डेटा पर आधारित किया गया है । यह निम्नलिखित अंतिम मापदंड के लिए नेतृत्व किया, चित्र 2 में सचित्र: इंसुलेटर म्यान पर औसत ई क्षेत्र सतह के साथ 10 मिमी से अधिक के लिए ०.४२ kV/mm से अधिक की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए । इस तरह के एक औसत दृष्टिकोण छोटे अभी तक महत्वपूर्ण ज्यामिति मुद्दों से बचने के लिए शुरू किया गया था, जो ठीक से इंसुलेटर प्रदर्शन को प्रतिबिंबित नहीं करते है (यानी ऐसे बिंदुओं पर ई-फील्ड में तेजी से वृद्धि होगी) । अंत फिटिंग सील (यानी ट्रिपल प्वाइंट) के लिए के रूप में, ई क्षेत्र के लिए ०.३५ kV/mm से अधिक की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए । गणना 3-डी ई-फील्ड सिमुलेशन का उपयोग कर मॉडलिंग की जानी चाहिए और प्रयोगशाला परीक्षण पर भी विचार किया जा सकता है।

अंत में, कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए निम्नलिखित मानदंडों का उपयोग किया गया:

ग्रेडिंग रिंग और एंड फिटिंग पर ई-फील्ड की सीमा: 1.8 kV/mm
• आवास की सतह के साथ औसत ई-फील्ड की सीमा: 0.42 kV/mm
• ट्रिपल पॉइंट पर ई-फील्ड की सीमा: 0.35 kV/mm

दृष्टिकोण का स्पष्टीकरण

कार्यक्रम और मॉडलिंग

एसटीआरआई में सभी गणनाएं कॉमसोल मल्टीफिजिक्स सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का उपयोग करके की गई थीं। वास्तविक सेवा शर्तों के लिए इस तरह की गणना का एक व्यावहारिक उदाहरण इस प्रकार था:

इंसुलेटर क्रॉस आर्म मॉडल को एक टावर के एक तरफ सेंटर फेज पर फिट किया गया था (जैसा कि अंजीर 6 में) था । चरणों को एक इलेक्ट्रिक क्षेत्र के दृष्टिकोण से सबसे खराब स्थिति का अनुकरण करने के लिए व्यवस्थित किया गया था, यानी टॉवर के एक ही तरफ निकटवर्ती दो चरणों की निकटता के कारण केंद्र चरण उच्चतम ई-क्षेत्र के संपर्क में है। ग्राहक की आवश्यकता के अनुसार, वोल्टेज Um= 420 kV के लिए निर्धारित किया गया था। इसलिए केंद्र चरण में लागू विद्युत क्षमता 420/√3 केवी थी । केंद्र चरण के ऊपर और नीचे दो चरणों पर वोल्टेज 120 डिग्री चरण की पारी के साथ 420/√3 केवी था। केवल 10 से 12 शेड जोड़े आम तौर पर मॉडलिंग कर रहे हैं, इसी तरह की गणना के साथ पहले के अनुभव के आधार पर, जो पता चला है कि केवल फिटिंग के निकटतम उन शेड उच्चतम बिजली के क्षेत्र के संपर्क में हैं । इस धारणा को बनाने से मॉडलिंग का समय कम हो गया ।

इस गणना के लिए ध्यान में रखा गया दो मुख्य सामग्री हवा और सिलिकॉन रबर थे । ग्लास फाइबर रॉड के लिए उपयोग किया जाने वाला डाइइलेक्ट्रिक कॉन्स्टेंट (सापेक्ष अनुमति) सिलिकॉन के समान है, यानी 3.0, लेकिन चूंकि सिलिकॉन के लिए वास्तविक सापेक्ष अनुमति कम है, इसलिए गणना थोड़ी रूढ़िवादी है। इस तरीके से गणना को सरल बनाने का सबसे महत्वपूर्ण कारण मेशिंग को आसान बनाना और गणना को तेजी से चलाने की अनुमति देना है। चित्र 3 विशिष्ट परिणाम दिखाता है।