当初は主に汚染されたサービスエリアで使用されていますが、複合絶縁体は、比較的クリーンな環境でも、取り扱いの容易さと魅力的な取得コストの比較により、用途が拡大しています。最近では、新しいACラインのコンパクトデザインと同様に電圧のアップグレードは、複合絶縁体がクリーンな環境で適用されている追加のニッチ領域となっています。
後者のアプリケーションの場合、絶縁体の配置は、多くの場合、塔の縮小されたスペースウィンドウに収まるように比較的短く設計されています。したがって、最大 E フィールドを制限することは、依然として重要になります。用途のもう一つの成長領域は、複合局ポスト絶縁体、特にそれらが複合線絶縁体とフランジ設計であまり異ならないので、固体コアを有するものである。
グレーディングリングを装備した複合絶縁体の最適寸法を保証するために、次の3つの基準を考慮する必要があります。
1.グレーディングリング&エンドフィッティングの電界を制限する。
2.絶縁体ハウジングの表面に沿って電界を制限する。
3.「トリプルポイント」で電界を制限する(空気とハウジングが金属フィッティングを満たす場所)。
3つすべてが通常、Eフィールド計算によって検証され、最初のIEC 60437第2版(1997-09)に記載されている標準的なRIVテストによって。第三の基準は、2番目のテストでは検証できないが、まだ検証できない。しかし、電力供給会社は現在、このような検証にますます関心を持っています。
最大E-フィールドの基準の確立
複合絶縁体の場合、最大許容Eフィールドに関して公開されるデータはまだ比較的少ない。CIGREパンフレット284によると、複合絶縁体の表面上の最大Eフィールド(すなわち、端継ぎから最初の小屋の先端)は0.6と1.0 kV/mmの間で推定される。しかし、この範囲はおそらく過度に楽観的です。例えば、EPRIの以前の研究では、Eフィールドの上限は0.45kV/mmが好ましいことが示され、STRIの過去の研究では0.4kV/mmが提案されました。他の人は、わずか約0.38キロV/mmで重要なEフィールドレベルを推定しています。
金属継手の最大Eフィールドについては、CIGREパンフレットは2.2 kV /mmの制限を推奨しました。EPRIの以前の論文によると、金属継手とグレーディングリングの表面Eフィールドに示される値は2.1 kV/mmで、この値は設計目的の基準としてしばしば使用されています。しかし、過去のCIGREの議論によると、一部のユーティリティは、おそらく製造上の欠陥、不適切な取り扱いやサービス中のグレーディングリングの老化によってわずかに損傷を受けた表面を考慮して、1.6 kV /mmの低い値を指定しています。以前の論文では、STRIは1.8 kV / mmを推奨していました。
STRIおよびEPRIからの最近のデータ
より最近の研究は設計目的のための絶縁体表面の許容E-フィールドの実用的な限界を決定するために行われた共同研究を要約した。EPRIによる水誘発コロナのEフィールド閾値レベル(1999年に初めて発表)を決定するための最初の作業は、これらの閾値を洗練するための小規模および本格的なテストに基づいて拡大されました。例えば、自然老化試験(STRI)と人工老化試験(EPRIによる)の両方の結果は、Eフィールドが約0.3〜0.4kV/mmを超えるシースセクションでの疎水性低下の明確な傾向を示した(図1参照)。しきい値をさらに微調整する方法は、小規模および本格的なラボテストと、サービス経験のデータに基づいています。これは、図2に示す次の最終基準に導いた:絶縁体鞘上の平均Eフィールドは、表面に沿って10mm以上の0.42kV /mmを超えることは許されるべきではない。このような平均化アプローチは、絶縁体の性能を適切に反映しない小さくても重要な幾何学的問題を避けるために導入されました(すなわち、そのような点でEフィールドが急激に増加するでしょう)。端継ぎのシール(すなわち三重点)は、E-フィールドが0.35 kV/mmを超えることは許されてはならない。計算は3次元Eフィールドシミュレーションを用いてモデル化する必要があり、実験室での試験も検討できる。
最後に、多くの実用的なアプリケーションに次の基準が使用されました。
• グレーディングリング&エンドフィッティングのEフィールドの制限: 1.8 kV/mm
• 住宅表面に沿った平均Eフィールドの制限: 0.42 kV/mm
• トリプルポイントでのEフィールドの制限:0.35 kV/mm
アプローチの説明
プログラムとモデリング
STRIでの計算はすべて、コンソル多物理ソフトウェアプログラムを使用して行われました。実際のサービス条件に対するこのような計算の実際の例は次のとおりです。
絶縁体クロスアームモデルは、タワーの片側の中心相に取り付けられました(図6)。フェーズは、電界の観点から最悪のシナリオをシミュレートするために配置されました, すなわち、中心相は、タワーの同じ側に隣接する2つのフェーズの近接のために最高のEフィールドに露出されます.クライアントの要件に従って、電圧はUm=420 kVに設定されました。したがって、中心相に適用される電位は420/√3 kVであった。中心相の上下の2つのフェーズの電圧は、120°位相シフトで420/√3 kVであった。通常は10〜12の小屋ペアのみがモデル化され、同様の計算を行った以前の経験に基づいて、継手に最も近い小屋だけが最高の電界にさらされていることが示されました。この仮定を行う場合、モデリング時間を短縮することができました。
この計算に考慮された2つの主な材料は、空気とシリコーンゴムでした。ガラス繊維棒に使用される誘電率(相対誘電率)はシリコーン(すなわち3.0)と同じですが、実際の相対誘電率はシリコーンの方が低いため、計算は若干控えめです。この方法で計算を単純化する最も重要な理由は、メッシュ作成を容易にし、計算を高速化することです。図3は典型的な結果を示す。
