Test de vague raide vs test d'impulsion de foudre pour les isolateurs en verre trempé

Pour les acheteurs deIsolateurs en verre haute tension,L'essai de vague raide et l'essai d'impulsion de foudre ne sont pas des essais électriques interchangeables. Bien que les deux appliquent des tensions d'impulsion pour simuler des conditions transitoires sévères, ils sollicitent un isolant en verre de différentes manières et fournissent des informations différentes sur ses performances électriques et sa qualité de fabrication.

LeEssai d'impulsion de foudre évalue principalement la capacité externe de tenue de représentation et de flashover d'isolation de l'isolateur, Tandis que leTest d'impulsion raide-front peut être beaucoup plus sensible aux défauts internes et le risque de perforation dans les unités isolantes en céramique ou en verre.

Pour les appels d'offres internationaux et les projets EPC, la bonne question n'est donc pas simplement de savoir si un fournisseur a effectué un test d'impulsion, maisQuel test d'impulsion a été effectué, selon quelle norme, à quelle tension et forme d'onde, et quel critère d'acceptation était.

Pour les isolateurs de ligne aérienne en céramique et en verre supérieurs à 1 000 V, le CEI 60383-1:2023 est une norme de référence importante couvrant les définitions, les méthodes d'essai et les critères d'acceptation. L'édition actuelle inclut spécifiquement un test de ponction impulsionnelle dans l'air parmi ses modifications techniques. Le CEI 61211:2004 est également spécifiquement consacré à l'essai de piqûre d'impulsion dans l'air pour les unités en céramique et en verre d'isolateur de la classe B.

Un test d'impulsion de foudre utilise une impulsion de type foudre normalisée pour évaluer les performances d'isolation sous une poussée de foudre simulée, tandis qu'un test d'impulsion à front raide utilise une augmentation de tension beaucoup plus rapide pour imposer une contrainte électrique plus sévère qui peut révéler des faiblesses associées à la perforation et à la construction interne.

ATest d'impulsion de foudre, Souvent appelé unEssai de tenue d'impulsion de foudreOuEssai standard d'impulsion de foudre, Utilise une forme d'onde d'impulsion standardisée couramment exprimée comme1.2/50 μs. La première valeur représente le temps avant approximatif et la seconde représente le temps à la demi-valeur sur la queue de l'impulsion. Le CEI 60071-1 définit la tension standard de tenue d'impulsion de foudre dans le cadre de la coordination d'isolation.

AEssai de vague raide, Plus précisément appelé unEssai d'impulsion raide-avant, Applique une impulsion avec un taux beaucoup plus rapide de montée en tension. Pour les isolateurs en céramique et en verre, le test de front raide est associé à la performance de perforation par impulsion et vise à exposer les faiblesses qui peuvent ne pas être évidentes lors d'un test de flashover par impulsion de foudre conventionnel.

Cette distinction est particulièrement importante lors de l'achatIsolateurs à disque de verre haute tension pour lignes de transmission, Parce que deux produits peuvent avoir des caractéristiques acceptables d'impulsion de foudre tout en montrant la résistance différente au stress électrique raide-avant.

L'essai d'impulsion de foudre vérifie principalement si l'isolateur peut résister à une surtension transitoire spécifique sans panne électrique inacceptable, avec l'amorçage externe étant un phénomène observé important.

La foudre sur ou à proximité des lignes de transmission aériennes peut générer des surtensions transitoires très rapides. Le test d'impulsion de foudre reproduit une forme d'onde de tension normalisée dans un environnement contrôlé de laboratoire.

Pour une chaîne d'isolant, le test permet d'évaluer:

• Impulsion de foudre résister à la performance
• Comportement de flashover externe
• Exigences de coordination d'isolation
• Dégagement électrique et conception d'isolation
• Aptitude à une classe de tension de transmission spécifiée
• Performance de la configuration de l'isolant-chaîne sous contrainte d'impulsion

Pour des entrepreneurs et des utilités de CPE, la représentation d'impulsion de foudre est donc étroitement liéeConception d'isolation au niveau du système.

Par exemple, lors de l'évaluation des isolateurs de suspension en verre pour un projet de transmission 110 kV, 220 kV, 400 kV ou plus, l'acheteur peut avoir besoin de vérifier leTension de tenue d'impulsion de foudre (LIWV)De l'arrangement d'isolation complet plutôt que de simplement regarder la charge d'échec mécanique évaluée d'un disque individuel.

C'est pourquoi les caractéristiques électriques doivent être évaluées conjointement avec:

• Charge d'échec mécanique évaluée
• Tension sèche de tenue de puissance-fréquence
• Tension humide de tenue de puissance-fréquence
• Caractéristiques de tenue/flashover d'impulsion de foudre
• Distance de fuite
• Distance d'arc
• Performance Pollution
• Performances Corona et RIV lorsque spécifié

L'essai d'impulsion de raide-front applique la tension à un taux beaucoup plus rapide qu'une impulsion conventionnelle de foudre et est particulièrement utile pour évaluer la résistance de piqûre et la qualité de fabrication des unités en céramique et en verre d'isolateur.Le paramètre clé n'est pas simplement la tension de crête.LeTaux d'augmentation de tension, Ou la pente du front d'impulsion, est extrêmement importante.

Une impulsion de foudre classique peut atteindre son pic sur une échelle de temps d'environ microsecondes. Une impulsion de front raide augmente beaucoup plus rapidement. Pour les isolants en céramique et en verre, les informations d'essai publiées se réfèrent généralement à une pente autour2 500 kV/μsBien que les paramètres d'essai et les critères d'acceptation exacts doivent toujours être tirés de la norme ou du cahier des charges du projet applicable.

Cette augmentation rapide de la tension change la façon dont le champ électrique se développe à travers et autour de l'isolant.Par conséquent, le test peut être particulièrement utile pour identifier les faiblesses associées à:

• Défauts internes
• Concentration localisée de champ électrique
• Incohérences de fabrication
• Imperfections du matériau
• Interfaces internes
• Corps en verre ou en céramique défectueux
• Zones faibles autour de l'assemblage de capuchons et goupilles
• Conditions pouvant augmenter le risque de perforation

Pour les acheteurs, cela rend le test d'impulsion à front raide plus qu'un autre test électrique de routine. Il peut servir deOutil de criblage de qualité pour conceptions de verre-isolant critique.

La montée en tension beaucoup plus rapide d'une impulsion de front raide modifie la distribution des contraintes électriques et peut rendre certaines faiblesses internes plus détectables que sous une impulsion de foudre conventionnelle.Une différence importante est le chemin de défaillance attendu.

Pendant un essai conventionnel d'impulsion de foudre, la tension appliquée peut produireContourner le flashover externe à travers l'air environnant. L'isolant peut éviter avec succès une perforation interne même si la tension appliquée est extrêmement élevée.Sous une impulsion de front raide, cependant, le changement de tension très rapide peut produire différentes contraintes électriques dans l'isolant.

Pour un isolateur à capuchon et goupille en verre, cela peut rendre le test sensible à la qualité du corps isolant et aux interfaces associées aux raccords métalliques.

Un moyen utile pour les acheteurs de réfléchir aux deux tests est:

Test d'impulsion de la foudre → "Le système d'isolation peut-il résister à un transitoire de type foudre sans comportement de contestation inacceptable?"Test d'impulsion à front raide → «L'isolateur peut-il résister à une impulsion qui monte très rapidement sans perforation interne ou preuve d'une faiblesse grave de fabrication/conception?»

Cela ne signifie pas que chaque éclatement d'impulsion de foudre représente une défaillance du produit, ni qu'un essai à front raide remplace tous les autres essais électriques. La norme applicable définit les critères d'acceptation spécifiques.

Les 2 tests diffèrent principalement par la forme d'onde, le taux d'augmentation de la tension, le mécanisme de défaillance primaire d'intérêt et le type d'informations sur la qualité du produit qu'ils fournissent.

Le point important pour l'approvisionnement international est queUn fournisseur ne devrait pas décrire un essai d'impulsion de foudre comme équivalent à un essai d'impulsion à front raide. Ils sont liés mais servent à des fins techniques différentes.

Les isolateurs à disque en verre sont particulièrement adaptés à ce type d'évaluation car le test peut aider à exposer les faiblesses du corps isolant et du processus de fabrication qui ne sont pas entièrement représentées par des tests d'impulsion mécaniques ou conventionnels.

Un isolant en disque de verre n'est pas simplement un morceau de verre avec un capuchon et une broche en métal. Sa performance dépend de l'interaction de:

• Corps en verre trempé
• Casquette
• Goupille
• Système de ciment ou de liaison
• Géométrie métal-verre
• Distribution de champ électrique
• Processus de fabrication
• Traitement thermique
• Précision dimensionnelle
• Qualité des matériaux internes

Un défaut dans n'importe quelle zone critique peut affecter la fiabilité électrique. Le test de front raide fournit donc des informations supplémentaires sur la robustesse de l'isolant fini.

Ceci est particulièrement pertinent lors de l'achatIsolateurs à disque en verre trempé haute tension pour projets de lignes de transmission, Où un grand nombre d'unités identiques peuvent être installées dans de longues chaînes. Une petite faiblesse de fabrication qui apparaît dans seulement un petit pourcentage d'unités peut devenir un problème de fiabilité majeur lorsque des milliers ou des dizaines de milliers d'isolateurs sont fournis.

Duri FlashoverUn test d'impulsion correctement spécifié ne signifie pas automatiquement que l'isolant a échoué; l'acheteur doit évaluer le résultat par rapport à la norme d'essai et aux critères d'acceptation applicables.C'est une distinction importante pour les équipes d'approvisionnement.

Le test d'impulsion à haute tension est intentionnellement conçu pour créer un stress électrique sévère. Pour de nombreux essais d'isolation, le comportement de contagonnement externe attendu fait partie de la procédure d'essai.La question critique n'est donc pas simplement:"Est-ce que le flashover s'est produit?"

Au lieu de cela, l'équipe d'ingénierie devrait demander:

• La tension d'impulsion spécifiée a-t-elle été atteinte?
• La forme d'onde était-elle dans la tolérance?
• Le flashover était-il externe?
• Y avait-il une crevaison?
• Y avait-il des dommages physiques visibles?
• Le test a-t-il été répété selon la norme?
• L'échantillon répondait-il aux critères d'acceptation?
• Les résultats ont-ils été enregistrés avec un équipement de mesure approprié?

Cette distinction empêche une erreur de passation de marché commune: traiterÉtouffement et la ponction que le même type de défaillance.Ils ne le sont pas.

Un test à front raide peut fournir des preuves précieuses sur la consistance du corps en verre, des interfaces et du processus de fabrication, en particulier lorsque l'acheteur est préoccupé par la résistance à la perforation.Pour un fabricant d'isolants en verre, le test peut être considéré comme un point de contrôle qualité exigeant.Les faiblesses potentielles peuvent provenir de:

1. qualité du corps en verre

Le verre doit avoir des caractéristiques physiques et électriques cohérentes. Des défauts de fabrication ou des faiblesses localisées peuvent influencer le comportement de panne.

2.Cap et assemblage de la broche

La relation entre les raccords métalliques et le corps isolant est importante. Les incohérences dimensionnelles ou d'assemblage peuvent affecter la concentration du champ électrique.

3. Cimentation et qualité de l'interface

Le processus de cimentation doit produire une structure mécanique et électrique fiable. Des vides, un positionnement incorrect ou un traitement incohérent peuvent créer des conditions locales indésirables.

4. Traitement thermique

Le verre trempé nécessite un traitement thermique contrôlé. Les variations dans le processus de fabrication peuvent influencer les propriétés finales du verre.

5. cohérence géométrique

Les changements de dimensions, les distances des électrodes ou la géométrie de surface critique peuvent modifier la distribution du champ électrique.

Pour cette raison, vous ne devriez pas évaluer la performance de front raide comme un numéro de laboratoire isolé. Il devrait être considéré ainsi que le fabricant en verre d'isolateurSystème de contrôle de processus et d'assurance de la qualité.

Pas nécessairement; si elle est requise dépend de la norme de produit applicable, des spécifications du projet, des exigences de l'acheteur et de la catégorie de test.Ceci est particulièrement important dans les appels d'offres internationaux.Tous les tests électriques ne s'appliquent pas exactement de la même manière à tous les packages d'approvisionnement.

IEC 60383 fournit le cadre général actuel pour les unités isolantes en céramique et en verre pour les applications de ligne aérienne pertinentes et inclut un essai de perforation par impulsion dans l'air parmi ses dispositions.La CEI 61211:2004 traite spécifiquementTest de ponction par impulsion dans l'airPour les isolateurs en céramique et en verre de classe B.

Par conséquent, un entrepreneur EPC ne devrait pas simplement copier un nom de test d'un autre projet et supposer que la même procédure, la même tension et le même critère d'acceptation s'appliquent.La documentation relative à l'appel d'offres devrait plutôt préciser clairement:

1. norme IEC/IEEE/CSA ou nationale applicable

2. Type de produit

3. tension évaluée

4. Catégorie d'essai

5. quantité d'échantillon

6. Forme d'onde

7. Tension d'essai

8. Polarité

9. Nombre d'impulsions

10. Critères d'acceptation

11. rapport de test requis
12. Exigences relatives à l'inspection par des témoins ou des tiers

L'importance de chaque test augmente avec la criticité du projet de transmission, mais les valeurs de test requises doivent toujours être déterminées à partir de la coordination d'isolation applicable et des spécifications du produit plutôt que de la seule classe de tension.

Pour aLigne de transmission 110 kVLes acheteurs peuvent se concentrer sur:

• Niveau d'isolation requis
• Performance d'impulsion de foudre
• Performance Pollution
• Distance de fuite
• Charge mécanique
• Qualification des fournisseurs

Pour aProjet 220 kVL'acheteur peut exiger un ensemble de qualifications plus complet, en particulier pour les sections de ligne critiques et les sous-stations.

Pour aProjet de transmission de 400 kV ou supérieurLa performance électrique de chaque composant majeur devient de plus en plus importante car une défaillance peut avoir des conséquences importantes pour:

• Fiabilité du réseau
• Mise en service du projet
• Coût de remplacement
• Coût de la panne
• Calendrier de construction
• Obligations contractuelles EPC

Cependant, il serait incorrect de dire qu'une tension de transmission spécifique nécessite automatiquement une tension de test de front raide particulière.LeLa spécification du projet et la norme applicable devraient déterminer les exigences d'essai.

Aucun des deux tests ne remplace universellement l'autre. Le test d'impulsion de foudre est fondamental pour la coordination de l'isolation et les performances de tenue transitoire, tandis que le test à front raide fournit des informations supplémentaires sur la résistance à la perforation et la qualité du produit.À des fins d'approvisionnement, pensez-y comme répondant à différentes questions.

1. essai d'impulsion de foudre

Question principale:Le système d'isolation peut-il résister au transitoire de type foudre spécifié?

2. essai de Raide-avant

Question principale:L'isolant reste-t-il résistant à la perforation sous un stress impulsif qui augmente beaucoup plus rapidement?

3. essai de défaillance-charge mécanique

Question principale:L'isolant peut-il supporter la charge mécanique spécifiée?

4. essai de tenue de Puissance-fréquence

Question principale:L'isolateur peut-il résister à la tension alternative spécifiée dans les conditions sèches ou humides prescrites?

5. Essai de pollution

Question principale:L'isolateur peut-il maintenir une performance d'isolation adéquate dans des conditions de contamination spécifiées?

Une spécification d'approvisionnement de haute qualité devrait donc utiliser unCombinaison de tests complémentaires.

1. un test de vague abrupte est-il identique à un test d'impulsion de foudre?

Non. Les deux sont des tests d'impulsion-tension, mais la forme d'onde et le taux d'élévation de tension sont différents. Une impulsion de front raide augmente beaucoup plus rapidement et peut fournir différentes informations sur la résistance à la perforation et la qualité du produit.

2. quelle est la forme d'onde d'impulsion de foudre standard pour l'isolation haute tension?

L'impulsion standard couramment utilisée de foudre est1.2/50 μs. Les exigences de test exactes dépendent de la norme applicable et de l'équipement à tester.

3. Quel est le but d'un essai d'impulsion à front raide pour les isolateurs en verre?

Il est utilisé pour évaluer la capacité des unités isolantes en céramique ou en verre à résister à des contraintes impulsionnelles qui augmentent très rapidement et, dans les procédures appropriées, pour évaluer la résistance à la perforation impulsionnelle.

4. un isolant en verre peut-il passer un test d'impulsion de foudre mais échouer un test de front raide?

Oui. Les tests imposent différentes contraintes électriques, de sorte que passer l'un ne démontre pas automatiquement la conformité avec l'autre.

5. les tests d'impulsion de foudre provoquent-ils un contournement?

Il peut. Selon la procédure de test, le contournement externe peut être un phénomène attendu. La question critique est de savoir si le comportement observé satisfait aux critères d'acceptation applicables.

6. pourquoi l'essai de raide-front est utile pour les isolateurs en verre de disque?

Il peut fournir des informations supplémentaires sur la robustesse du corps en verre, des interfaces et du processus de fabrication sous une impulsion de montée très rapide.

7. Un essai de front raide est-il requis pour chaque isolateur de suspension en verre?

Pas nécessairement. L'exigence dépend de la norme de produit applicable, des spécifications de l'appel d'offres et des exigences du projet.