1. Estándares Básicos Aplicables
DL/T 640‑2019Fusibles-de caída de CA-de alto voltaje(estándar de la industria de energía primaria)
GB/T 15166.3‑2023Fusibles de CA de alto-voltaje - Parte 3: Fusibles de expulsión(norma nacional que rige el aislamiento, la tensión soportada y las propiedades mecánicas)
Aisladores de porcelana: GB/T 772; Aisladores compuestos: GB/T 19519 (aisladores compuestos de línea aérea)
Estándares compatibles: GB/T 775.3 (prueba de resistencia mecánica para aisladores), DL/T 593 (relación de fuga de aislamiento externo y clase de contaminación), GB/T 16927 (técnicas de prueba de alto-voltaje)
Los aisladores se clasifican en tipo porcelana (porcelana con alto contenido de alúmina) y tipo compuesto de caucho de silicona. Cumpliendo funciones duales deaislamiento eléctrico y soporte mecánico, los aisladores para fusibles-desconexión soportan la tensión del conductor, la carga del viento, la capa de hielo, el par de funcionamiento y la fuerza electrodinámica de cortocircuito-.
2. Requisitos de diseño eléctrico (básicos)
2.1 Nivel de aislamiento nominal (para sistema de 10 kV, voltaje máximo 12 kV como ejemplo)
Tensión soportada de frecuencia-de energía seca (1 min): mayor o igual a 42 kV; Tensión soportada de frecuencia-de energía húmeda: mayor o igual a 30 kV; Se aplican valores más altos para aislar la rotura.
Tensión soportada al impulso del rayo (pico 1,2/50 μs): Mayor o igual a 75 kV; Mayor o igual a 85 kV para corte de aislamiento.
Los productos clasificados para 35 kV adoptarán los niveles de aislamiento especificados en GB/T 15166.3. Para altitudes superiores a 1000 m, el nivel de aislamiento se mejorará según los factores de corrección de altitud.
2.2 Distancia de fuga y relación de fuga (flashover anti-contaminación)
La relación de fuga del aislamiento externo se seleccionará en función de la clase de contaminación:
Contaminación ligera/media (Clase Ⅰ, Ⅱ): Mayor o igual a 25 mm/kV
Contaminación pesada (Clase Ⅲ): Mayor o igual a 31 mm/kV
Contaminación extra-pesada (Clase Ⅳ): mayor o igual a 35 mm/kV
Para 10 kV (sistema de 12 kV) bajo contaminación Clase Ⅲ: distancia de fuga Mayor o igual a 372 mm. Se adopta una configuración de cobertizo alternando-y-pequeño. Ángulo de inclinación del cobertizo mayor o igual a 15 grados para facilitar la auto-limpieza con agua de lluvia y reducir la acumulación de contaminación. El perfil del cobertizo se optimizará para evitar bordes afilados y campos eléctricos locales concentrados.
2.3 Propiedades eléctricas de los materiales
Componentes de porcelana: porcelana densa con alto contenido de-alúmina, libre de poros y grietas; Resistividad de volumen Mayor o igual a 10¹² Ω·cm.
Aisladores compuestos (caucho de silicona): poseenhidrofobicidad y transferencia de hidrofobicidad, resistencia al rastreo y erosión eléctrica. La varilla central está hecha de fibra de vidrio epoxi para garantizar la resistencia del aislamiento interno. La interfaz deberá estar sellada de manera confiable para evitar la entrada de humedad en la varilla central, lo que podría causar una rotura interna.
3. Requisitos de diseño de resistencia mecánica
Los aisladores incluyen aisladores de soporte superior y aisladores de soporte inferior sujetos a diferentes condiciones de carga:
Resistencia a la rotura por flexión de los aisladores de porcelana: mayor o igual a 18 kN (índice industrial comúnmente adoptado).
Cargas que se deben soportar: tensión estática del conductor, carga de viento, carga de capa de hielo, par de operación e impacto de la fuerza electrodinámica del cortocircuito, con un factor de seguridad generalmente establecido entre 2,0 y 3,0.
Accesorios metálicos:-galvanizados en caliente o recubiertos para resistir la corrosión y evitar la corrosión galvánica. Los cuerpos de porcelana deberán cementarse firmemente a los accesorios metálicos con una concentración de tensión controlada en las juntas cementadas; Los sujetadores deberán estar equipados con estructuras anti-aflojamiento.
Resistencia a la operación mecánica: el aislador deberá permanecer libre de grietas o desprendimiento de la interfaz después de repetidas acciones de cierre y caída del fusible.
4. Requisitos de diseño ambientales y de resistencia a la intemperie
Condiciones ambientales de funcionamiento: -40 grados -+40 grados como estándar. Se requiere un refuerzo especial del aislamiento externo en zonas elevadas, con niebla salina y con contaminación química.
Aisladores de porcelana: superficie esmaltada lisa y compacta, resistencia a la intemperie y ciclos de choque térmico calificados; no falta esmalte, poros o grietas.
Aisladores compuestos: resistentes al envejecimiento ultravioleta, al ozono y a la niebla salina. La hidrofobicidad no se degradará significativamente después de una exposición-al aire libre a largo plazo; No se producirá fractura de la varilla del núcleo ni penetración de agua en la interfaz.
Diseño de revestimiento de hielo: el voltaje de descarga disruptiva del aislamiento externo deberá mantener un margen suficiente en condiciones de revestimiento de hielo-.
5. Puntos clave del diseño estructural
Perfil de cobertizo: alternando cobertizos grandes y pequeños para ampliar el camino de fuga y evitar películas conductoras continuas de agua formadas por el agua de lluvia. La dimensión de proyección del cobertizo deberá tener el tamaño adecuado para evitar puentes entre cobertizos.
Conexión entre accesorios metálicos y cuerpo aislante: cementación/engarzado fiable para eliminar la concentración de tensiones. Las piezas metálicas adoptarán transiciones redondeadas para reducir la concentración del campo eléctrico en los terminales y suprimir la corona y las interferencias de radio.
Estructura de montaje: asegúrese de que el tubo portafusible esté instalado con una inclinación de 15 grados a 30 grados (normalmente se usa 25 grados). La estructura de soporte del aislador no deberá interferir con la acción de caída confiable del tubo portafusible.
Intercambiabilidad dimensional: las dimensiones de la interfaz de montaje de aisladores del mismo modelo se unificarán para un reemplazo conveniente en campo.
6. Pruebas de Verificación (Pruebas de Tipo y Pruebas de Rutina)
Pruebas de tipo
Prueba de resistencia al impulso del rayo, prueba de resistencia a la frecuencia de energía seca/húmeda-
Prueba de carga de falla por flexión
Prueba de contaminación (niebla salina/contaminación artificial para productos utilizados en zonas muy contaminadas)
Ensayo de envejecimiento por ciclos térmicos (piezas de porcelana); para aisladores compuestos: prueba de envejecimiento, prueba de resistencia al seguimiento, prueba de difusión de agua
Prueba de corona y radiointerferencias.
Prueba de corrosión para accesorios metálicos y prueba de confiabilidad del sellado.
Pruebas de rutina
Inspección visual (grietas, defectos de vidriado y otras imperfecciones)
Prueba de tensión soportada de frecuencia eléctrica-en cada unidad
Verificación dimensional y de distancia de fuga
7. Consideraciones generales de diseño
Aplicaciones a gran-altura: simplemente aumentar la altura del aislador es insuficiente;La distancia de fuga junto con los rayos y la frecuencia eléctrica-de tensión soportada se corregirán sincrónicamente..
Para aisladores compuestos, se dará prioridad al control del rendimiento del sellado en elinterfaz núcleo varilla-vaina, ya que la entrada de agua en la interfaz es el modo de falla dominante de los aisladores compuestos.
La zona cementada de los aisladores de porcelana constituye un punto débil. Un control inadecuado de la tensión de expansión del cemento puede provocar grietas en servicio.
El diseño de aisladores no se centrará únicamente en los parámetros eléctricos. La falla mecánica bajo-fuerza electrodinámica de cortocircuito, carga de viento y capa de hielo es un modo de falla frecuente para los aisladores de fusibles desconectadores- para exteriores.
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