يمكن لعزل عوازل خط الطاقة لأن موادها العازلة تتمتع بمقاومة كهربائية عالية جدًا وقوة عازلة ، مما يمنع التيار الكبير من التدفق بين الموصل المنشط والبرج المؤرض أو الهيكل الداعم.وفي الوقت نفسه ، يحافظ هيكلها الميكانيكي على دعم الموصل ماديًا مع الحفاظ على التخليص الكهربائي المطلوب ومسافة الزحف.

بالنسبة لمشاريع النقل والتوزيع الدولية ، لا يتحدد أداء العزل بمقاومة المواد وحدها. عازل خط الطاقة الموثوق به يجب أن يتحملجهد التشغيل ، الجهد الزائد المؤقت ، نبضات البرق ، الأحمال الميكانيكية ، التلوث ، الرطوبة ، تغيرات درجة الحرارة ، والشيخوخة البيئيةطوال فترة خدمتها.

لذلك ، عند شراء عوازل لمشروع EPC أو مناقصة دولية ، يجب على المشترين تقييممواد عازلة ، خصائص الصمود الكهربائي ، مسافة الزحف ، مسافة الانحناء ، القوة الميكانيكية ، تصميم الملف الشخصي ، المعايير المعمول بها ، وتقارير الاختباركنظام متكامل.

ما هي الوظيفة الأساسية لعزل خط الطاقة ؟

يحتوي عازل خط الطاقة على وظيفتين أساسيتين: فهو يفصل الموصل كهربائيًا عن الهياكل المتأرضة ويدعم الموصل ميكانيكيًا.

يحتاج نظام نقل الطاقة العلوية إلى حمل الطاقة الكهربائية من خلال الموصلات مع الحفاظ على هذه الموصلات معزولة عن:

• أبراج نقل الحركة
• أقطاب
• كروسأرمز
• هياكل المحطات الفرعية
• أسلاك أرضية
• أجهزة موصلة أخرى

هذا يخلق متطلبات هندسية أساسية:

يجب أن يكون الموصل متصلاً ميكانيكياً بالهيكل الداعم دون أن يصبح متصلاً به كهربائيًا.

هذا هو دور العازل.

على سبيل المثال ، في ترتيب تعليق خط النقل النموذجي:

موصل ← سلسلة عازل ← برج

الموصل مدعوم ميكانيكياً بسلسلة العازل ، في حين يمنع الجسم العازل التيار من التدفق من الموصل المنشط إلى البرج المؤرض.

هذا هو السبب في أن العازل ليس مجرد قطعة من مادة غير موصلة. إنه عبارة عنمكونات ميكانيكية وكهربائية تعمل في وقت واحد.

تحتوي المواد العازلة على عدد قليل جدًا من حاملات الشحن التي تتحرك بحرية في ظروف التشغيل العادية ، مما يمنحها مقاومة كهربائية عالية للغاية.يتطلب التيار الكهربائي ناقلات شحن متنقلة.

في الموصلات المعدنية مثل النحاس أو الألومنيوم ، يمكن للإلكترونات التحرك بسهولة نسبيا من خلال المادة.

في مواد عازلة مثل:

• بورسلين كهربائي
• زجاج مقسى
• مطاط سيليكون
• مواد عازلة أخرى

ترتبط الإلكترونات بقوة أكبر داخل المادة.

نتيجة لذلك ، في ظل جهد التشغيل العادي ، لا يوجد مسار سهل لتيار كبير للسفر عبر الجزء الأكبر من العازل.هذا ينتج مقاومة عالية جدًا بين التركيبات الموصلة.

من الناحية المفاهيمية:

مواد موصلة ← العديد من ناقلات شحن المحمول ← تدفق تيار عالي

مواد عازلة ← عدد قليل جدًا من ناقلات شحن الهواتف المحمولة ← تدفق تيار منخفض للغاية

هذا هو السبب الأساسي لماذاعازل خط الطاقة عالي الجهد يمكنه عزل موصل منشط من برج أرضي.

ومع ذلك ، فإن "المقاومة العالية جدًا" لا تعني مقاومة لا نهائية.يمكن لعزل حقيقي تجربة كمية صغيرة من تيار التسرب.الهدف الهندسي هو الحفاظ على هذا التيار منخفضًا بدرجة كافية ومنعه من التطور إلى تفريغ كهربائي ضار.

ما الذي يجعل البورسلين الكهربائي والزجاج مواد عزل جيدة ؟

يتميز البورسلين الكهربائي والزجاج المقسى بمقاومة عالية وقوة عازلة جيدة وخصائص مستقرة في ظل الظروف البيئية التي تواجهها أنظمة الطاقة الخارجية. مواد العزل المختلفة لها خصائص فيزيائية وكهربائية مختلفة.

بورسلين كهربائي

يستخدم الخزف الكهربائي على نطاق واسع في:

• عوازل تعليق
• عوازل الدبابيس
• عوازل العمود
• عوازل آخر خط
• عوازل محطة فرعية

تشمل مزاياه:

• مقاومة كهربائية عالية
• قوة عازلة جيدة
• القوة الميكانيكية
• انخفاض امتصاص الماء عند تصنيعها بشكل صحيح
• مقاومة جيدة للأشعة فوق البنفسجية

زجاج مقسى

الزجاج المقسى هو مادة أخرى مستخدمة على نطاق واسع لعوازل قرص التعليق.

تشمل خصائصه ذات الصلة ما يلي:

• قدرة عزل كهربائية عالية
• شفافية عالية
• مقاومة جيدة للتعرض للأشعة البنفسجية
• قوة ميكانيكية عالية
• أداء مستقر في الهواء الطلق
• تحديد مرئي للوحدات المكسورة

المواد المركبة

تجمع العوازل المركبة بشكل عام:

• قلب بوليمر مقوى بالألياف الزجاجية
• السكن المطاط السيليكون
• تركيبات طرفية معدنية

يأتي سلوكهم العازل من الخصائص العازلة للمواد البوليمرية وهندسة العازل الكامل.

تصف قوة العزل الكهربائي مقدار المجال الكهربائي الذي يمكن أن تتحمله المادة العازلة قبل حدوث انهيار كهربائي.قد يعمل خط الطاقة بعشرات أو مئات أو حتى مئات الكيلو فولت.يجب أن يمنع العازل المجال الكهربائي المطبق من التسبب في انهيار المواد العازلة.كل مادة عازلة لها حد.

إذا أصبح المجال الكهربائي قويًا بما فيه الكفاية ، يمكن للإلكترونات الحصول على طاقة كافية لبدء العمليات التي تسبب انهيارًا كهربائيًا.

هذا يمكن أن يؤدي إلى:

• ثقب داخلي
• فلاشوفر السطح
• الانحناء الكهربائي
• أضرار العزل الدائم

لذلك ، يجب أن يراعي اختيار العازل ليس فقط جهد التشغيل العادي ولكن أيضًا الضغوط الكهربائية غير الطبيعية.

لمشاريع النقل ، يمكن أن تشمل هذه:

• الجهد الزائد المؤقت
• التبديل overvoltages
• نبضات البرق
• حالات الخطأ

هذا هو السبب في أن مواصفات المناقصة الدولية تشمل عادة متطلبات تحمل الكهرباء بدلا من مجرد ذكر جهد النظام.

ما الفرق بين مقاومة العزل وقوة العزل ؟

مقاومة العزل يصف مدى قوة عازل يقاوم تدفق التيار ، في حين يصف قوة عازلة الإجهاد الكهربائي العزل يمكن أن تصمد قبل الانهيار.

هذان المفهومان مرتبطان ولكنهما غير متطابقين.

مقاومة العزل

هذا يتعلق بكمية التيار الذي يتدفق عبر المادة العازلة تحت جهد محدد.

مقاومة أعلى تعني عمومًا تيار تسرب أقل.

قوة عازلة

هذا يتعلق بالحد الأقصى للمجال الكهربائي أو الجهد الكهربائي الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل حدوث الانهيار.

لذلك يمكن أن تتمتع المادة بمقاومة عالية جدًا تحت الجهد العادي ولكنها لا تزال تحتاج إلى سمك وهندسة مناسبين لتحمل الإجهاد الكهربائي العالي.

يمكن أن تنتقل الكهرباء على طول سطح عازل في ظل ظروف معينة ، ولكن تم تصميم العازل بمسافة كافية من الزحف ، وهندسة التشكيل الجانبي ، والتخليص الكهربائي لمنع تصريف السطح الخطر.

هذا هو أحد أهم المفاهيم لفهم العوازل الخارجية.الجزء الأكبر من العازل قد يكون مقاوم للغاية.ومع ذلك ، يتعرض سطحه للبيئة.بمرور الوقت ، قد يتراكم السطح:

• غبار
• ملح
• جزيئات صناعية
• غبار الأسمنت
• التلوث الزراعي
• رواسب الدخان
• ملوثات أخرى

عندما تصبح هذه الملوثات رطبة ، يمكن أن يصبح السطح موصلاً جزئيًا.يمكن أن يتدفق تيار التسرب على طول السطح.إذا أصبح الإجهاد الكهربائي مرتفعًا بما فيه الكفاية ، يمكن أن يتطور الانحناء في النطاق الجاف.في نهاية المطاف ، قوس قد جسر جزء كبير من العزل والسببفلاشوفر.هذا هو السبب في أن عازل خط الطاقة يحتاج إلى أكثر من مادة مقاومة للغاية.كما أنه يتطلب ما هو مناسبهندسة السطح.

لماذا تعد مسافة الزحف والتخليص مهمين ؟

تتحكم مسافة الزحف في مسار التسرب السطحي ، بينما يوفر التخليص الكهربائي أقصر مسافة هوائية بين الأجزاء الموصلة ؛ كلاهما ضروريان للعزل الخارجي الموثوق.غالبًا ما يتم الخلط بين هذين المسافين.

مسافة الزحف

مسافة الزحف هي أقصر مسافة تقاس على طول السطح العازل بين التركيبات الموصلة.

تصبح ذات أهمية خاصة في ظل الظروف الملوثة والرطبة.

تصفية

يرتبط التخليص الكهربائي بأقصر مسافة عبر الهواء بين المكونات الموصلة.

التخليص مهم بشكل خاص عند التعامل مع:

• نبضات البرق
• تبديل العواصف
• إجهاد كهربائي بتردد الطاقة
• ظروف ارتفاعات عالية

ولذلك:هندسة إزالة مسافة الزحف العازلة للمواد = نظام عزل خارجي كامل

بالنسبة لمشروع EPC ، لا يكفي تحديد "الحد الأدنى لمسافة الزحف" دائمًا.يجب أن تحدد المواصفات الهندسية أيضًا الموافقات الكهربائية ذات الصلة وأن تتحمل المستويات.

عوازل الجهد العالياستخدام خصائص المواد المصممة بعناية ، والأبعاد ، والمسافات السطحية ، وأجهزة التكييف ، ووحدات العزل المتعددة لتوزيع وتحمل الإجهاد الكهربائي العالي.

لا يمكن بالضرورة لقطعة واحدة صغيرة من المادة العازلة أن تتحمل المتطلبات الكهربائية لخط نقل الجهد العالي. بدلاً من ذلك ، تستخدم أنظمة النقل هياكل عازل مصممة خصيصًا. لأنظمة التعليق ، يمكن توصيل وحدات أقراص متعددة في سلسلة:

برج ← قرص ← قرص ← قرص ← قرص ← موصل

إضافة وحدات الزيادات:

• طول العزل الكلي
• مسافة الزحف
• القدرة على التحمل الكهربائية

يعتمد العدد الدقيق على تصميم المشروع.

أنظمة العزل عالية الجهد لذلك تعتمد علىتصميم على مستوى النظامبدلا من مجرد استخدام مادة ذات قيمة مقاومة عالية.

لماذا عوازل خط الطاقة مصممة بحظارات ؟

تزيد السقائف من مسار الزحف الفعال مع المساعدة في التحكم في آثار المطر والتلوث والرطوبة على سطح العازل.

إذا كان العازل مجرد قطعة أسطوانية ناعمة من المادة ، فإن مسار تسرب السطح يمكن أن يكون قصيرًا نسبيًا.

تخلق الحظير مسارًا سطحيًا أطول ضمن طول مادي مدمج.

يمكنهم أيضًا التأثير على:

• تصريف المياه
• تراكم التلوث
• ترطيب السطح
• الغسيل الطبيعي
• تشكيل شريط جاف
• أداء وميض التلوث

قد تتطلب البيئات المختلفة تصاميم سقيفة مختلفة.

على سبيل المثال:

• ملفات قياسية
• قطاعات مكافحة التلوث
• ملامح من نوع الضباب
• تصاميم الزحف الطويل

يمكن أن يخلق التلوث طبقة سطحية موصلة تزيد من تيار التسرب وقد يؤدي في النهاية إلى الانحناء في النطاق الجاف والتلوث.يتعرض عازل خارجي باستمرار للبيئة.يمكن أن يتراكم التلوث بمرور الوقت.في ظل الظروف الجافة ، قد لا تسبب طبقة التلوث مشكلة خطيرة على الفور.

ولكن عندما يتم إدخال الرطوبة:

رطوبة التلوث ← الطبقة السطحية الموصلة

يمكن لتيار التسرب الناتج تسخين أجزاء من السطح وإنتاج مناطق جافة.هذه العصابات الجافة لديها مقاومة كهربائية أعلى بكثير من السطح الرطب المحيط.

الجهد ثم يتركز عبر العصابات الجافة.هذا يمكن أن يبدأ أقواس كهربائية.

إذا كانت الأقواس تمتد بما فيه الكفاية:

الانحناء الفرقة الجافة → تمديد قوس → فلاشوفر السطح

هذا هو السبب في شدة التلوث هو الاعتبار الرئيسي عند اختيار عوازل خط الطاقة عالية الجهد.

لماذا لا يفشل الماء دائمًا العازل ؟

تتميز المياه النظيفة عمومًا بموصلية محدودة مقارنة بسطح ملوث ، والعوازل المصممة بشكل صحيح تستخدم الهندسة ومسافة الزحف للتحكم في ترطيب السطح. وهذا تمييز هام. المياه النقية أو النظيفة نسبيا هي موصل فقير مقارنة بالمواد المعدنية. ومع ذلك ، مياه الأمطار الحقيقية في الهواء الطلق ليست نقية تماما. الأهم من ذلك ، قد يحتوي سطح عازل بالفعل على ملوثات. عندما تذوب الرطوبة الملوثات القابلة للذوبان ، يمكن أن تصبح طبقة السطح الناتجة أكثر موصلة.

لماذا يمكن أن يتوقف العازل التالف عن العزل بشكل صحيح ؟

يمكن أن تقلل الأضرار المادية من مسار العزل الفعال ، أو تخلق عيوبًا داخلية ، أو تضعف الدعم الميكانيكي ، أو تخلق ظروف عطل كهربائي.

مواد مختلفة لها خصائص فشل مختلفة.

بورسلين

يمكن أن تؤثر الشقوق أو الثقوب أو العيوب الداخلية أو التلف الميكانيكي على أداء العزل.

زجاج مقسى

يمكن أن يتسبب التلف الشديد في تحطيم الجسم الزجاجي ، مما يجعل الوحدة الفاشلة قابلة للتحديد بصريًا.

عوازل مركبة

الأضرار التي لحقت بالسكن أو اللب أو الأختام أو الواجهات يمكن أن تؤثر على أداء العزل على المدى الطويل.

هذا هو السبب في أن مراقبة الجودة أمر ضروري.

بالنسبة للعطاء الدولي ، يجب على المشترين التحقق من أن الشركة المصنعة لديها إجراءات مناسبة لما يلي:

• فحص المواد الخام
• فحص العمليات
• فحص الأبعاد
• اختبار كهربائي
• اختبار ميكانيكي
• اختبار روتيني
• الفحص النهائي

يجب أن يدعم عازل خط الطاقة الأحمال الميكانيكية مع توفير العزل الكهربائي في وقت واحد ، لذلك الأداء الكهربائي وحده لا يكفي.يمكن لعوازل خط النقل تجربة قوى ميكانيكية كبيرة من:

• وزن الموصل
• شد موصل
• رياح
• الجليد
• التركيب
• ظروف الدائرة القصيرة
• حركة موصل
• حمولات أجهزة سلسلة

عازل تعليق لذلك يؤدي وظيفتين:

عزل كهربائي

و

نقل الحمل الميكانيكي

على سبيل المثال ، قد يكون عازل القرص الخزفي أو الزجاجي به حمل فشل ميكانيكي محدد مثل:

• 40 كيلو
• 70 كيلو
• 100 كيلو
• 120 كيلو
• 160 كيلو
• 210 كيلو
• 240 كيلو
• تقييمات أعلى للتطبيقات الخاصة

لماذا تحتاج عوازل خط الطاقة إلى تحمل البرق ؟

يمكن أن ينتج البرق نبضات جهد أعلى بكثير من جهد التشغيل العادي ، لذلك يجب تصميم نظام العزل الخارجي لتحمل الضغوط النبضية المحددة. قد يعمل خط النقل بشكل مستمر بجهد محدد ، ولكن البرق يقدم حالة كهربائية مختلفة جدًا.

دفعة البرق لديها:

• الجهد العالي جدا
• مدة قصيرة جدًا
• ارتفاع الجهد السريع

وبالتالي يجب أن يكون لنظام العزل قدرة كافية على تحمل الدافع.

هذا هو السبب في أن المواصفات الفنية لعوازل الجهد العالي قد تشمل:

• دفعة البرق تحمل الجهد
• قوة التردد تحمل الجهد
• تبديل الدافع تحمل متطلبات لفئات الجهد المطبقة

بالنسبة لمشاريع EPC ، يجب تنسيق هذه المعلمات مع دراسة تنسيق العزل الشاملة للمشروع.

لماذا يتم اختبار العوازل قبل تسليمها ؟

يتحقق الاختبار من أن العازل المصنّع يلبي متطلبات الأداء الكهربائية والميكانيكية والأبعاد والمواد المطلوبة قبل تثبيته في نظام الطاقة. قد يتطلب مشروع النقل آلاف وحدات العزل الفردية.

فشل في الخدمة يمكن أن يسبب:

• انقطاع الخط
• تكاليف الصيانة
• مخاطر السلامة
• تكاليف الاستبدال
• تأخير المشروع

لذلك ، ضمان الجودة أمر ضروري. وفقًا للمعيار المعمول به ، قد يشمل الاختبار ما يلي:

الاختبارات الكهربائية

• تحمل تردد الطاقة
• تحمل النبضات
• الاختبارات المتعلقة بالثقب حيثما ينطبق ذلك

الاختبارات الميكانيكية

• حمل الفشل الميكانيكي
• التحقق من الحمل الميكانيكي
• الاختبارات الميكانيكية الحرارية عند تحديد

عمليات فحص المواد والأبعاد

• فحص البورسلين
• فحص الزجاج
• فحص تركيبات المعادن
• التحقق من الأبعاد
• فحص الزجاج
• فحص الغلفنة

الاختبارات الروتينية

تُجرى الاختبارات الروتينية أثناء الإنتاج لتحديد الوحدات المعيبة قبل الشحن.

بالنسبة للشراء الدولي ، يجب على المشترين التمييز بين:

اختبارات النوع-إثبات أن التصميم يلبي المتطلبات المحددة.

الاختبارات الروتينية-التحقق من جودة الوحدات المصنعة الفردية أو دفعات الإنتاج حسب الحاجة.

تحدد المادة الكثير من قدرة العزل بالجملة ، بينما يحدد التصميم المادي مدى فعالية العازل في إدارة الإجهاد الكهربائي والتسرب السطحي والتلوث والتعرض البيئي.النظر في 2 عوازل مصنوعة من نفس المادة.

لا يزال بإمكانهم الحصول على أداء مختلف بسبب الاختلافات في:

• القطر
• سقيفة الهندسة
• مسافة الزحف
• التباعد
• الملف الشخصي
• ترتيب المناسب
• الطول الإجمالي

لذلك ، يجب التعامل مع عازل باعتبارهمكون كهربائي هندسي، ليست مجرد كتلة من المواد العازلة.

ماذا يحدث إذا فشل عازل خط الطاقة ؟

يمكن أن يتسبب عطل العازل في حدوث وميض كهربائي أو أعطال في الموصل إلى الأرض أو فقدان ميكانيكي للدعم أو انقطاع الخدمة ، اعتمادًا على وضع الفشل.

تشمل آليات الفشل المحتملة ما يلي:

• ثقب كهربائي
• فلاشوفر السطح
• فلاشوفر التلوث
• الكسر الميكانيكي
• تكسير
• فشل تركيب
• فشل واجهة الأسمنت
• تدهور بيئي شديد

يمكن أن تشمل العواقب ما يلي:

• انقطاع خط النقل
• تلف المعدات
• تدخل الصيانة
• استبدال سلاسل العازل
• مخاطر السلامة
• انخفاض موثوقية الشبكة

وهذا ما يفسر لماذا ينبغي التعامل مع شراء عازل على أنهالموثوقية-قرار شراء حاسمبدلا من شراء الأجهزة البسيطة.

1. لماذا يمكن لعوازل خط الطاقة عزل الكهرباء ؟

تستخدم عوازل خط الطاقة مواد ذات مقاومة كهربائية عالية جدًا وقوة عازلة ، مما يحد بشكل كبير من تدفق التيار بين الموصلات المنشطة والهياكل المؤمنة.

2. ما هي المواد المستخدمة لصنع عوازل خط الطاقة ؟

تشمل المواد الشائعة البورسلين الكهربائي والزجاج المقسى ومواد البوليمر المركبة مثل مطاط السيليكون مع النوى المقواة بالألياف الزجاجية.

3. هل يستطيع عازل إيقاف التيار الكهربائي تمامًا ؟

لا توجد مادة عازلة حقيقية لها مقاومة لانهائية. قد يكون هناك تيار تسرب صغير جدًا ، ولكن العازل مصمم للحفاظ عليه ضمن حدود مقبولة.

4. لماذا يحتاج عازل الجهد العالي إلى مسافة الزحف ؟

توفر مسافة الزحف مسارًا سطحيًا أطول لتيار التسرب وتساعد على تقليل خطر زحف السطح ، خاصة عند وجود التلوث والرطوبة.

5. ما هو الفرق بين مسافة الزحف والتخليص ؟

تتبع مسافة الزحف السطح العازل ، بينما تشير الخلوص إلى أقصر مسافة ذات صلة عبر الهواء بين الأجزاء الموصلة.

6. لماذا تستخدم خطوط النقل أقراص عازل متعددة ؟

يمكن توصيل أقراص متعددة في سلسلة لتوفير طول العزل الإجمالي المطلوب ، ومسافة الزحف ، والقوة الميكانيكية ، وقدرة التحمل الكهربائية للتطبيقات ذات الجهد العالي.

7. لماذا يمكن أن يجعل التلوث عازل موصل ؟

يمكن للملوثات المترسبة على السطح أن تذوب أو تصبح موصلة عند البلل ، مما يخلق مسارًا لتيار التسرب على طول سطح العازل.

8. هل يمكن استخدام كل من الزجاج والبورسلين لخطوط النقل عالية الجهد ؟

نعم. كل من الزجاج المقسى والبورسلين الكهربائي عبارة عن مواد ثابتة لعزل خط النقل ، شريطة أن يلبي المنتج المختار المتطلبات الكهربائية والميكانيكية والبيئية والمعيارية للمشروع.