السلسلة المكسورة للعوازل المركبة وأسبابها وطرق التحليل المقابلة لها

في الوقت الحاضر ، يتم استخدام عدد كبير من العوازل المركبة في خطوط نقل شبكة الطاقة ، وهو ما يمثل حوالي 50 بالمائة من استهلاك عازل الخط. من بينها ، تمثل الأبراج الخطية نسبة أعلى. تستخدم جميع الأبراج الخطية تقريبًا في المناطق شديدة التلوث عوازل مركبة. لقد نجح العازل المركب في حل مشكلة وميض التلوث الذي أصاب شبكة الطاقة لسنوات عديدة من خلال الأداء الممتاز لمكافحة التلوث ، ولكن مشكلة كسر السلسلة تحدث من وقت لآخر. بالنسبة للأبراج أحادية السلسلة ، بمجرد أن تنكسر سلسلة من العوازل المركبة ، غالبًا ما يتسبب ذلك في سقوط الخط ، مما سيشكل تهديدًا كبيرًا للأمان الاجتماعي. بالنسبة للأبراج ذات الأعمدة المتعددة ، بمجرد انكسار السلسلة ، فإنها ستحدث تأثيرًا أيضًا على الأبراج والعوازل الأخرى ، مما يؤثر على موثوقية الخط. نظرًا لأن معدل الرحلة بسبب مضة التلوث قد انخفض بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، فقد أصبح كسر السلسلة مشكلة مهمة تواجهها العوازل المركبة.

تؤدي العديد من الأسباب إلى كسر سلسلة عازل مركب ، وهناك العديد من الاختلافات في المظهر ونتائج الاختبار. بمجرد حدوث الكسر ، من المهم جدًا العثور بدقة على سبب العلاج اللاحق. في الوقت نفسه ، يجب تلخيص أسباب الكسر ، والتي لها أهمية مهمة بالنسبة للعوازل المراد توصيلها في شبكة الطاقة. لذلك ، جنبًا إلى جنب مع أشكال السلاسل المقطوعة التي اتصل بها الأفراد ، سنتحدث عن أسباب السلاسل المقطوعة وكيفية تحليلها والتحقق منها. قد تكون هناك أسباب لسلاسل مقطوعة لم تتم تغطيتها. نرحب بك لترك رسالة أو إرسال بريد إلكتروني للمناقشة.

1. التصنيف وخصائص الكسر لسلاسل العازل المركبة المكسورة

يمكن تقسيم أشكال السلسلة المكسورة للعوازل المركبة إلى ثلاث فئات: تمزق القوة الخارجية ، والكسر الهش ، والكسر الفاسد. من بينها ، هناك حالات قليلة جدًا من تمزق القوة الخارجية ، والكسر الهش والكسر الفاسد هما النوعان الرئيسيان من الأوتار المكسورة.

1.1 تمزيق القوة الخارجية

غالبًا ما تكون أسباب تمزق القوة الخارجية هي الرياح القوية الشديدة ، والتجمد الشديد للخطوط ، وقفزات إزالة الجليد.

بشكل عام ، الجزء الميكانيكي المتحكم في القوة من العازل هو بشكل عام عنق رأس الكرة ، أي عندما يتعرض فقط لضغط الشد ، غالبًا ما يكون رأس الكرة أول من ينكسر. ومع ذلك ، عند التعرض للعمل المشترك للضغط الالتوائي أو إجهاد الشد أو الضغط الانضغاطي ، يكون جزء التوصيل بين التركيب المعدني والقضيب الأساسي للعازل المركب هو الأكثر هشاشة ، وبالتالي يكون موضع الكسرغالبًا ما يقع في الجزء المتصل من التركيب والقضيب الأساسي.

القضيب الأساسي مصنوع من ألياف زجاجية عالية القوة. عندما يتضرر جزئيًا ثم يتمزق بفعل مشترك من الإجهاد الالتوائي وضغط الشد ،غالبًا ما يكون كسر قضيب اللب غير متساوٍ ، وبعض الألياف على شكل مكنسة ، والكسر ليس له آثار كربنة.شكل 1.

الشكل 1 الشكل 1 كسر نموذجي من تمزق القوة الخارجية

1.2 كسر هش (تآكل إجهاد)

الكسر الهش هو النوع الرئيسي لكسر السلسلة في التطبيق المبكر للعوازل المركبة ، وتكون عملية الكسر مصحوبة بعملية تآكل إجهاد.من المحتمل أن يكون موقع الكسر في الجزء الداخلي من التركيبات النهائية وبالقرب من توصيل التركيبات الطرفية والقضيب الأساسي.

الميزة الأكثر وضوحًا للكسر الهش هي أن معظم الكسر مسطح وسلس ، ويكون القسم عموديًا على محور قضيب اللب.يظهر الشكل النموذجي للكسر في الشكل 2.

(أ) الكسر المسطح

(ب) صعد الكسر ، وكل خطوة تكون مسطحة.

الشكل 2 التشكل النموذجي للكسر للكسر الهش للعازل المركب

1.3 كسر بسبب التآكل (كربنة قضيب اللب)

أصبح الكسر الناتج عن التآكل هو الشكل الرئيسي لكسر سلسلة العازل المركب في السنوات الأخيرة ، ويرافق كسر سلسلة العازل من خلال عملية تفريغ داخلية طويلة الأجل.يقع الكسر بشكل عام بالقرب من نهاية الجهد العالي للعازل المركب.

الملامح الرئيسية للكسر الفاسد هي الكربنة (اسوداد) لقضيب اللب ، وفي نفس الوقت ، يكون الكسر غير متساوي وهناك سحب سلك واضح.يظهر شكل الكسر النموذجي في الشكل 3.

الشكل 3 الشكل 3 مورفولوجيا الكسر النموذجي للكسر الهش للعازل المركب

2. أسباب وعملية تطور الأوتار المكسورة

من بين الأنواع الثلاثة للخيوط المكسورة ، يكون احتمال تمزق القوة الخارجية ضئيلًا للغاية ، والعملية بسيطة وسهلة التحليل مع الظروف الجوية القاسية. لذلك ، تقدم هذه الورقة فقط أسباب الكسر الهش والكسر المتعفن وعملية التطوير وطرق التحليل.

2.1 كسر هش

عادة ما يكون الكسر الهش مصحوبًا بعملية التآكل الإجهادي. يتحمل العازل وزن السلك ويكون تحت الشد. عندما يدخل قضيب اللب السائل الحمضي لسبب ما ، فإن السائل الحمضي سوف يؤدي إلى تآكل قضيب اللب. القضيب الأساسي غير المقاوم للأحماض المستخدم في العوازل المركبة المبكرة تحت ضغط. في ظل العمل المشترك للتآكل ، تظهر التشققات تدريجياً في القضيب الأساسي ، وتتوسع الشقوق تدريجياً حتى لا يتحمل القضيب الأساسي المتبقي قوة الشد والكسر.

يمكن أن نرى مما سبق أن هناك شرطين رئيسيين للكسر الهش: فشل الختم ، والقضيب الأساسي هو قضيب أساسي غير مقاوم للأحماضبالإضافة إلى ذلك ، يؤدي توليد الشقوق إلى تسريع حدوث الكسر الهش بشكل كبير. وفقًا للحالات الفعلية ، تشتمل عملية تطوير الكسر الهش على الفئتين التاليتين:

(1) فشل الختم - القضيب الأساسي رطب - يتم إنشاء التفريغ الداخلي - إنتاج المادة الحمضية - تآكل الإجهاد - يعاني قضيب اللب من كسر هش ؛

(2) عيوب التصنيع المتبقية في النهاية (هيكل الوتد) - فشل الختم - دخول المواد الحمضية في الغلاف الجوي - تآكل الإجهاد - كسر هش لقضيب اللب.

يحتاج الهيكل الإسفيني إلى دفع إسفين إلى نهاية القضيب الأساسي ، والذي يسهل ترك شقوق صغيرة في القضيب الأساسي. عندما يكون الختم طبيعيًا ، يكون تمدد الشقوق الصغيرة بطيئًا جدًا. بمجرد فشل الختم ، ستصبح الشقوق المذكورة أعلاه نقطة البداية لتآكل الإجهاد. يمكن العثور على النوع المحدد لهيكل الإسفين في مقالتي الأخرىهيكل عازل خط النقل {0}} (عازل تعليق من نوع القرص الخزفي / الزجاجي ، عازل مركب معلق من النوع القضيبي).

(أ) هيكل إسفين داخلي

(ب) يتم دفع الإسفين الداخلي لتقسيم قضيب اللب.

الشكل 4 هيكل الإسفين الداخلي والأضرار التي لحقت بالقضيب الأساسي

هناك ثلاثة أنواع من حالات فشل الختم:

(1)فشل ختم النهاية:تشقق مانع التسرب ، أو تلف طرفه أثناء التثبيت ، مما تسبب في فشل مانع التسرب.

(2)فشل الختم بسبب فشل الغمد:

A. مادة الغمد رديئة ، والغمد تآكل بسبب التفريغ الخارجي ؛ سيكون هناك تفريغ إكليلي على سطح العازل المركب في الطقس الممطر ، ويتم حرق النهاية بسهولة بواسطة قوس درجة الحرارة العالية عندما يضربها البرق. في الحالات المذكورة أعلاه ، من السهل التصدع ، مما يتسبب في تبلل قضيب اللب.

B. التكوين غير الصحيح لحلقة الموازنة سوف يتسبب في تفريغ حاد للكورونا ويؤدي إلى تآكل الغمد ؛ إذا تم تثبيت حلقة الموازنة بشكل غير صحيح أو لم يتم تحديد المعلمات بشكل صحيح ، فإن نهاية الجهد العالي ستنتج تفريغ إكليلي حاد ، وسيؤدي التأثير طويل المدى إلى إتلاف الغمد ويسبب أن يصبح قضيب اللب رطبًا.

(3) توجد مشكلة في واجهة قضيب الغمد الأساسية، والرطوبة تدخل القضيب الأساسي من خلال الانتشار.

2.2 الكسر بسبب التآكل

في الوقت الحاضر ، تستخدم معظم العوازل المركبة في العملية قضبانًا أساسية مقاومة للأحماض ، لذلك تم تقليل احتمال حدوث كسر هش بشكل كبير ، وأصبح الكسر المتعفن هو الشكل الرئيسي لكسر سلسلة العازل. غالبًا ما يكون الانحلال مصحوبًا بتفريغ طويل الأجل داخل قضيب اللب ، وتتسبب الطاقة المتولدة تدريجيًا في تغيير هيكل القضيب الأساسي. من ناحية أخرى ، يتحلل الراتنج الذي يلف ويصلح الألياف الزجاجية ، ويصبح هيكل الألياف الزجاجية ناعمًا. من ناحية أخرى ، فإن الألياف الزجاجية متفحمة ، والخصائص الميكانيكية ملحوظة. انزل حتى يفشل القضيب الأساسي في تحمل الحمل والكسر.

في هذه العملية ، تتطور العيوب الداخلية على طول الاتجاه الشعاعي للقضيب الأساسي ، وتتطور أيضًا في الاتجاه المحوري ، ويتم إنشاء قناة تفريغ داخلية في قضيب اللب ، وتكون شدة المجال الكهربائي في النهاية كبيرة للغاية ، مما يتسبب في غمد ليخترق من الداخل إلى الخارج. تظهر الصورة النموذجية في الشكل 5.

(أ) تمدد العيب داخل قضيب اللب

(ب) لكمة غمد قضيب الأساسية

الشكل 5 تمدد العيب داخل القضيب الأساسي مكسورًا بسبب التآكل

وفقًا لأصل التفريغ الداخلي للقضيب الأساسي ، يمكن تقسيم الانحلال إلى الفئتين التاليتين:

أصل التفريغ الداخلي لهذا النوع من الكسر هو فشل الختم النهائي وتلف الغمد ، والأسباب هي نفس الكسر الهش السابق.يمكن ملاحظة أنه حتى إذا تم استخدام قضيب اللب المقاوم للأحماض ، طالما فشل الختم ، فسيظل الخيط مكسورًا!

(2) هناك عيوب داخلية في القضيب الأساسي - اختراق الماء - التفريغ المتولد بالداخل - تتولد المواد الحمضية - تآكل الغلاف - زيادة التفريغ الداخلي - الكربنة لقضيب القلب ؛

إن العيوب الداخلية للقضيب الأساسي ناتجة بشكل عام عن واجهة غمد قضيب القلب الضعيفة ، مثل ضعف الترابط ، وثقوب الهواء المتروكة في الواجهة ، وما إلى ذلك. سيؤدي الارتباط الضعيف إلى إزالة الترابط وتوليد فجوات هوائية داخلية. هناك العمليات الرئيسية التالية لمثل هذه السلاسل المقطوعة:سطح الغمد سليم ، لكن الرطوبة تدخل القضيب الأساسي.

3. طريقة تحليل السلسلة المكسورة

من السهل الحصول على الخيط المكسور الناتج عن تمزق القوة الخارجية من معلومات الأرصاد الجوية ، لذلك تتم مناقشة تحليل الكسر الهش والكسر المتعفن فقط هنا. عند حدوث سلسلة مكسورة ، حدد أولاً ما إذا كانت السلسلة المكسورة هشة أو فاسدة وفقًا لشكل الكسر وموضع الكسر ، ثم حدد عنصر الاختبار المقابل للتحقق وفقًا للأسباب المحتملة المذكورة أعلاه.

3.1 كسر هش

إذا تم الحكم عليه على أنه كسر هش ، وفقًا لما ذكر أعلاه ، فقد يكون ناتجًا عن فشل الختم بالإضافة إلى قضيب قلب غير مقاوم للأحماض ، أو قد يكون ناتجًا عن عيوب التصنيع المتبقية في النهاية بالإضافة إلى فشل الختم بالإضافة إلى عدم قضيب أساسي مقاوم للأحماض.

(1) فشل الختم بالإضافة إلى قضيب قلب غير مقاوم للأحماض

التحقق من فشل الختم النهائي:تخضع مجموعة المنتجات نفسها لاختبار ضيق وتشريح تركيبات عازلة مكسورة واكتشاف مكونات الصدأ الداخلية.

اختبار الختم هو تطبيق 70 في المائة من الحمل الميكانيكي المقنن على العازل المركب لمدة 96 ساعة ، ثم لف النهاية بمنفذ اختراق لمدة 20 دقيقة. تحقق مما إذا كان الملون يخترق النهاية وعمق الاختراق عن طريق الفحص البصري والتشريح. تعتبر الأختام النهائية مقبولة طالما أن عمق الاختراق لم يصل إلى القضيب الأساسي.

الشكل 6 اختبار الختم النهائي - الفحص التشريحي لعمق الاختراق بعد التغليف المخترق

غالبًا ما يكون فشل الختم في النهاية مثالاً على ذلك. قد لا يتمكن اختبار الختم لنفس مجموعة المنتجات من تحديد المشكلة. ومع ذلك ، إذا كان هناك فشل في الختم في النهاية ، فسوف يستغرق الأمر فترة من الوقت حتى تحدث عملية تآكل الإجهاد بشكل كامل. لذلك ، غالبًا ما يحدث التآكل داخل التركيبات النهائية. لذلك ، فإن تشريح نهاية العازل المكسور والكشف عن مكونات الصدأ هما أكثر الوسائل المباشرة والفعالة.

التحقق من فشل الختم بسبب مادة الغمد الرديئة: إجراء اختبارات التتبع والمقاومة الكهربائية للتآكل لمواد غلاف المظلة على نفس مجموعة المنتجات.

إن مقاومة مادة غطاء المظلة للتتبع واختبار التآكل الكهربائي هي قطع العازل إلى عينة مسطحة بسماكة معينة ، وإجراء الاختبار بطريقة التتبع الثابت للجهد. جهد الاختبار AC 4.5kV ، ويمكن للعينة أن تتحمل 6 ساعات دون تآكل. يعتبر الاختبار ناجحًا إذا لم يتجاوز العمق 2.5 مم.

الشكل 7 عينات تخضع لاختبارات التتبع ومقاومة التآكل الكهربائي

التحقق من فشل ختم الغلاف الناجم عن التركيب غير الصحيح لحلقة التصنيف:تحقق مما إذا كانت حلقة التصنيف مثبتة بشكل عكسي ، وما إذا كان موضع التثبيت صحيحًا ، وقم بإجراء حساب التحقق من المجال الكهربائي في مخطط التكوين الخاص بحلقة الدرجات.

التحقق من فشل الختم الناجم عن ضعف واجهة قضيب غمد الأساسية:قم بإجراء اختبار نفاذية القضيب الأساسي ، واختبار انتشار الماء لغمد القضيب الأساسي ، واختبار ارتفاع درجة حرارة حزام الجهد لتحمل تردد الطاقة ، واختبار ارتفاع درجة الحرارة الحاد لنفس مجموعة العوازل ، اختبار الموجة ، التشريح.

التحقق من مقاومة حمض قضيب الأساسية:قم بإجراء اختبار مقاومة الأحماض لقضيب اللب للعوازل المكسورة أو المنتجات من نفس الدفعة.

اختبار المقاومة الحمضية للقضيب الأساسي هو تقشير جزء من غمد العازل لكشف القضيب الأساسي ، ثم لفه بحمض النيتريك 1mol / L بعد الطحن ، وتطبيق شد معين لمدة 96 ساعة في نفس الوقت . قيمة الشد هي نتاج منطقة قضيب اللب و 300 ميجا باسكال ، مثل 96 ساعة. بعد عدم تلف قضيب اللب وعدم وجود صدع كبير على السطح ، يعتبر أن قضيب اللب مطلوب لمقاومة الأحماض. (المعروف أيضًا باسم قضيب اللب المقاوم للأحماض)

لمزيد من المعلومات التفصيلية حول طرق ومعايير الاختبارات المذكورة أعلاه ، يرجى الرجوع إلى "19519-2014 تعريف وطرق الاختبار ومعايير القبول لعوازل الخط العلوي بجهد اسمي يزيد عن 1000 فولت لأنظمة التيار المتردد ذات الوضع المعلق والشد عوازل مركبة ".

(1) عيوب التصنيع المتبقية في النهاية بالإضافة إلى فشل الختم بالإضافة إلى قضيب اللب غير المقاوم للأحماض

التحقق من فشل الختم وقضيب اللب غير المقاوم للأحماض هو نفسه كما هو مذكور أعلاه. يمكن التحقق من عيوب التصنيع النهائي عن طريق اختبار حمل التلف الميكانيكي لنفس دفعة المنتجات ، ولكن غالبًا ما تكون عيوب التصنيع النهائي حالات معزولة ، ومن الصعب تتبع المصدر بدقة من خلال الاختبار. يمكن مساعدته من خلال الهيكل النهائي وموضع الكسر. إذا كانت النهاية تتبنى هيكلًا إسفينيًا وكان الكسر موجودًا داخل طرف التركيب ، وقريبًا من نهاية الإسفين الذي يتم دفعه ، فهذا يعني أن هناك احتمالًا أكبر لحدوث عيوب في التصنيع بالداخل.

3.2 الكسر بسبب التآكل

إذا تم الحكم عليه على أنه كسر هش ، وفقًا لما سبق ، فقد يكون ناتجًا عن تفريغ داخلي طويل الأجل ناتج عن تلف الختم ، أو قد يكون ناتجًا عن عيوب داخلية في قضيب اللب ، والتي تتآكل من خلال الغمد من الداخل إلى الخارج ، مما يتسبب في حدوث تفريغ داخلي طويل الأمد مما يؤدي إلى كسر السلسلة.

(1) تلف الختم بالإضافة إلى التفريغ الداخلي طويل الأجل

طريقة التحقق من فشل الختم النهائي وفشل الغلاف هي نفسها كما في القسم السابق 3.1.

إذا وجد أن هناك ثقبًا في القضيب الأساسي ، فسيكون المفتاح للحكم على ما إذا كان الثقب ناتجًا عن سبب خارجي يؤدي إلى فشل ختم الغمد ، أو ناتج عن عيب داخلي وثقب. يمكننا أن نبدأ من اختلاف التركيب بين داخل الحفرة وخارجها. بشكل عام ، الجانب الذي يحتوي على نسبة أعلى من المكونات المتفحمة لديه احتمالية أكبر لبدء وقت التفريغ مبكرًا ، ومن المرجح أن تبدأ الفتحة من هذا الجانب.

(2) عيوب داخل القضيب الأساسي

في السنوات الأخيرة ، كانت هناك حالات من العيوب الداخلية في قضيب اللب ، ويرجع ذلك أساسًا إلى ضعف واجهة قضيب الغمد الأساسية.التحقق من الواجهة المعيبة:قم بإجراء اختبار نفاذية القضيب الأساسي ، واختبار انتشار الماء لغمد قضيب اللب ، واختبار ارتفاع درجة حرارة حزام الجهد ، واختبار ارتفاع درجة الحرارة الحاد لنفس دفعة اختبار موجة العوازل ، والتشريح.

اختبار النفاذية للقضيب الأساسي هو قطع قضيب اللب إلى عينة طولها 10 مم ، ويكون اتجاه القطع عموديًا على قضيب اللب ، وتلميع كلا الطرفين بورق الصنفرة ، ووضعه في محلول ميثيلين أحمر أو بنفسجي. يخترق الطرف العلوي ، ويقاس الوقت الذي يستغرقه المحلول لاختراق القضيب الأساسي إلى الأعلى.

الشكل 8 اختبار النفاذية

اختبار انتشار الماء لقضيب اللب مع غمد هو قطع قضيب اللب إلى عينة بطول 3 0 مم ، ويكون اتجاه القطع عموديًا على قضيب اللب ، والرمل على كلا الطرفين بورق الصنفرة ، والغليان بتركيز 0.1 بالمائة من محلول كلوريد الصوديوم لمدة 100 ساعة ، ثم قم بتطبيق جهد تيار متردد 12 كيلو فولت لمدة دقيقة واحدة ، قم بقياس تيار التسرب.

الشكل 9 قسم اختبار انتشار المياه

إن اختبار ارتفاع درجة حرارة حزام الجهد عند تردد الطاقة هو تطبيق أعلى جهد تشغيل على العازل لمدة 30 دقيقة ، واستخدام الأشعة تحت الحمراء لقياس ارتفاع درجة حرارة العازل.

بالنسبة لاختبار الموجة شديدة الانحدار ، تم غلي العازل لمدة 42 ساعة ، وتم تطبيق جهد نبضي بانحدار 1000 كيلو فولت / لنا -1500 كيلو فولت / ميكرو ثانية لمدة 25 مرة.

التشريح هو إزالة الغمد بسكين أو بقوة خارجية ، ومراقبة الحالة السطحية للقضيب الأساسي بعد نزع الغمد.

الشكل 10 عينة بعد التشريح

لمزيد من المعلومات التفصيلية حول الاختبارات المذكورة أعلاه ، يرجى الرجوع إلى "{{0} تعريف ، وطرق الاختبار ومعايير القبول لعوازل الخط العلوي ذات الجهد الاسمي الذي يزيد عن 1000 فولت لأنظمة التيار المتردد ذات العوازل المركبة المعلقة والشد".

بعد استبعاد مشكلة الختم ، إذا كان أي من الاختبارات المذكورة أعلاه غير طبيعي بشكل كبير ، فيمكن الحكم على أن العازل من المحتمل أن يواجه مشاكل في الواجهة.كانت السمات غير الطبيعية الهامة لكل تجربة هي:

اختبار نفاذية قضيب اللب: يتم اختراق قسم الاختبار للقضيب الأساسي بواسطة محلول الميثيلين في غضون 15 دقيقة.

قضيب اللب مع اختبار انتشار الماء الغمد: يتجاوز تيار التسرب للقضيب الأساسي 1mA ؛

تردد الطاقة يتحمل اختبار ارتفاع درجة حرارة حزام الجهد: أثناء اختبار المحاكاة المخبرية ، يكون ارتفاع درجة الحرارة لقضيب القلب كبيرًا ، ويزداد ارتفاع درجة الحرارة تدريجياً مع تمديد وقت الضغط ؛ إذا كان مجرد ارتفاع طفيف في درجة الحرارة ، فقد يكون الغمد رطبًا ، لكن لا توجد مشكلة داخل قضيب اللب.

اختبار الموجة الحادة: الانهيار الداخلي للقضيب الأساسي ؛

التشريح: تتعرض مساحة كبيرة من سطح قضيب اللب بشكل مباشر.

فيما يتعلق بالحكم على مشاكل واجهة العازل المركب ، يمكن العثور على مزيد من المعلومات في مقالتي الأخرى:مشاكل واجهة العازل المركب واكتشافها.