en Argentine, les premières lignes électriques d’extra Haute tension, ils ont commencé à être construits dans les années 70. Et ce n’est pas une coïncidence alors que pour les lignes Chocón à Buenos Aires, Salto Grande à Buenos Aires et Futaleufú à Puerto Madryn, a été choisi pour l’isolant de l’isolant de verre trempé.
Cette préférence est principalement due aux caractéristiques techniques et performantes, distincte de l’AVT, en ce qui concerne les autres matériaux utilisés à l’heure actuelle (porcelaine et polymère), que nous traiterons dans cet article.
i. La conformation
dans la phase de fabrication, le verre liquide est moulé; Un recuit est appliqué à l’album de verre pour éliminer les tensions internes créées au cours du processus. On obtient en soulevant la température à une valeur où les déformations ne sont pas produites. Par la suite, le matériau est refroidi lentement pour empêcher la création de gradients de température, ce qui générait de nouvelles tensions. Cela améliore les propriétés du verre par rapport à ses caractéristiques mécaniques.
Au cours de ce processus, un travail tempéré est effectué. C’est un traitement thermique qui est donné au matériau en deux étapes: le premier consiste à apporter l’album en verre à un point d’équilibre afin d’homogénéiser des températures; et dans la seconde, une refroidissement des zones extérieures est donnée afin de créer des tensions de compression sur la surface et l’expansion à l’intérieur, ce qui augmente la résistance aux demandes d’origine mécanique ou thermique.
Le résultat est complètement structure interne homogène. L’avantage est obtenu à partir du processus de ne pas générer de micro-fissures dans le verre et, par conséquent, si une fissure interne apparaît, le diélectrique se brisera dans un grand nombre de petits morceaux, ce qui étant un attribut du produit.
II. Les composants
Les isolateurs de verre trempé, pour assembler des chaînes de suspension ou de conservation, sont composés des parties suivantes:
1. Disque diélectrique: il est produit en verre trempé, caractéristiques et formes appropriées pour des conditions environnementales dans la zone où elle sera installée. Il peut s’agir de verre de type standard pour des zones de contamination normale ou de type anti-brouillard, pour des zones de contamination élevées.
2. Raccords en métal: Il s’agit d’une fonderie malléable ou de ductile galvanisée à chaud, d’un clapper en acier à chaud et d’un dispositif de verrouillage en acier inoxydable qui assure un couplage entre les isolateurs de la chaîne. Ces raccords sont recouverts d’une couche de peinture bitumineuse (peinture asphaltée) sur les surfaces qui sont en contact avec ciment. La peinture forme un joint de dilatation entre le ciment et les raccords métalliques, qui absorbe les extensions causées par des changements de température et protège les pièces métalliques, des attaques chimiques du ciment.
3. Ciment: L’ensemble de disque en verre avec les raccords est effectué avec du ciment Portland, de la même manière que dans l’assemblage des disques en porcelaine.
III. Analyse comparative
Nous le ferons entre les isolateurs de verre et de porcelaine, en tant que composants d’une chaîne. Les isolants polymères, qui sont des chaînes en elles-mêmes méritent une analyse différentielle, étant donné que leurs possibles points faibles ont à voir avec leur exposition au rayonnement solaire, facteur qui n’affecte pas précisément les matériaux que nous comparons dans cet article (verre et porcelaine).
a. Matériau diélectrique des cloches
tandis que les deux verre et la porcelaine peuvent être considérés comme des céramiques à base de silicate et sont relativement similaires du point de vue de sa composition chimique, sont considérées très différentes dans sa structure interne (microstructure), Parce que vos processus de fabrication sont complètement différents.
A.1. Porcelaine:
Les matières premières mélangées et prises à l’état d’une pâte de conversation, sont moulées et refusées puis séchées. Cohura dans des fours appropriés, après émail, produit une cohésion partielle d’éléments constitutifs, de transformations de phase et de formation de verre. Le résultat est une structure interne (microstructure) hétérogène, composée d’aluminosilicates entourés d’une matrice vitreuse.
A.2. Verre trempé:
Les matières premières sont fondues dans un four pour obtenir du verre liquide. Pendant le moulage et la température, aucune particules solides n’est formée dans la solution ou aucune cristallisation ne se produit de la masse fondue.Le résultat est une structure interne complètement homogène.
b. Effet de la microstructure de disques isolants
dans des matériaux fragiles tels que la porcelaine ou le verre, la présence (ou l’absence) des discontinuités internes microstructurelles est fondamentale. Dans ces discontinuités, des microfues sont formées lors du processus de fabrication. Ces microfallas sont propagées au fil du temps sous l’effet des demandes de service et, enfin, prennent l’isolant à leur échec.
La présence et la propagation ultérieure de microfixes sont l’une des raisons d’un poids plus important que ce qu’ils expliquent pourquoi Les isolateurs en porcelaine, au fil du temps, perdent une résistance mécanique. En service, et sous les demandes électriques (impulsions de rayons ou de manœuvres), des phénomènes de rupture diélectrique sont déclenchés à des points d’irrégularité micreux. Cet effet, ajouté à la propagation des fissures, accélère les forages éventuels.
prendre en compte ces concepts, nous concluons:
B.1. Porcelaine:
est un matériau qui, au fil du temps, perd la résistance mécanique et devient vulnérable à la défaillance électrique (perçage), en raison de la présence et de la croissance de microfixes dans sa microstructure hétérogène.
B.2. Verre trempé:
est un matériau avec la perfection microstructurelle nécessaire, pour résister aux combinaisons les plus graves de la contrainte électrique et mécanique chez les isolateurs de suspension.
c. Effet des conditions de surface
Les microfixes pouvant être présentes à la surface des cloches diélectriques sont grandement importantes dans les performances diélectriques et mécaniques des isolateurs. Cela est dû à la grande concentration de tensions qui se produisent aux extrémités de ces microfallas et qui peuvent produire sa propagation, et par conséquent, la défaillance de l’isolant.
Comme les microfisters de surface sont intrinsèques de la céramique des matériaux, telle Comme la porcelaine ou le verre devait être recherché sur la manière de neutraliser son effet. Les méthodes utilisées pour surmonter cette difficulté sont les suivantes:
C.1. Porcelaine:
La surface des cloches, robuste et poreuse, elle est améliorée avec la couche d’émail. Cette couche vitreuse comporte un coefficient d’expansion thermique autre que le corps en porcelaine et permet donc une certaine pré-compression de la surface. Il existe des raisons de céramique qui ne permettent pas que ces coefficients d’expansion thermique soient très différents. La compression de surface est donc limitée (environ 15 MPa), pas trop efficace pour empêcher la propagation des microfisters de surface.
C .2. Verre trempé:
La surface du diélectrique en verre est soumise à une pré-compression permanente, obtenue pendant le refroidissement dans des conditions contrôlées (processus appelé tempéré). La pré-compression réalisée est très élevée (environ 250 MPa), de sorte que la propagation des fissures soit très inhibée.
D. Résistance aux chocs thermiques
Les variations de température de l’ecchymose produisent, dans des matériaux fragiles, de fortes tensions d’origine thermomécanique, ce qui peut entraîner sa rupture. Ces tensions sont particulièrement dangereuses dans les refroidissements après tout chauffage, car il est à ce stade où la surface des isolateurs est de la traction.
D.1. Porcelaine:
Des tensions thermomécaniques confrontées ont une réponse plus faible, par:
– D.1.a. La pré-compression de surface faible, dépassée rapidement par des tractions de refroidissement de surface.
– D.1.B. Les défauts de surface et internes qui améliorent les efforts générés.
– D.1.C. Module élastique élevé qui renforce la nature fragile.
D.2. Verre trempé:
résister mieux par:
– D.2.A. Haute pré-compression superficielle plus difficile à surmonter en refroidissant les contraintes de traction.
– D.2.B. Absence de défauts structurels.
– D.2.C. MODULE ELASTIQUE MOINS, qui permet une meilleure répartition des efforts générés.
e. Caractéristiques de l’expansion thermique
Les composants des isolateurs de suspension se développent ou se contractent différemment, car ils ont des coefficients différents d’expansion thermique (CET). Pour éviter les tensions internes pouvant causer de la fatigue, il convient de traiter que les composants des isolateurs ont des CET similaires.
pour suspendre les isolateurs, les normes incluent l’exigence d’un essai thermomécanique, car il existe des preuves de corrélation entre l’effet de différents CET et performances. Le tableau II peut observer les valeurs CET des composants de l’isolateur de suspension.
E.1. Porcelaine:
Le CET de la cloche en porcelaine est de 44% inférieur à celui du matériau du capuchon et du clapper.Par conséquent, et en raison de mouvements relatifs lors des variations de température, ils sont plus vulnérables à la fatigue.
E.2. Verre trempé:
Le CET de la cloche en verre n’est que de 20% inférieur à celui du matériau du capuchon et du clapper. Par conséquent, ils sont en pratique, insensibles à la fatigue.
F. Relation entre le matériau diélectrique et la résistance résiduelle
Les cloches diélectriques (la porcelaine ou le verre) peuvent être gravement endommagées pendant son armée, une envoi, son transport ou un service, par impact mécanique ou par arc de puissance. Toutefois, la résistance mécanique résiduelle de l’isolant doit être suffisamment élevée, comme pour garantir qu’il n’y aura aucune chute de ligne, en plus de retenir un degré élevé d’intégrité électrique. L’isolateur de la suspension avec sa cloche diélectrique cassée s’appelle « Stump ».
F.1. Porcelaine:
Le comportement de la « souche » est imprévisible, car les mécanismes de défaillance de Les cloches soumises à des impacts ou aux flambeaux de puissance impliquent plusieurs fractures dans la zone de la tête de la cloche. D’autre part, du point de vue électrique, l’apparition des cames internes d’importance dans la zone de la tête est presque certainement le début d’une perforation lorsqu’il existe des surcharges électriques.
F.2. Verre trempé:
La pré-compression superficielle des cloches (produit du processus tempéré) est équilibrée avec une pré-traction à l’intérieur d’eux. Lorsque la pré-compression de surface est dépassée avec des contraintes externes exceptionnelles, la pré-traction interne est libérée. L’isolant se désintègre, sauf dans la zone de la tête, où le verre est soutenu par le ciment environnant. Les fragments sont parfaitement inventés les uns avec les autres. La résistance mécanique de la souche AVT est juste inférieure à la résistance mécanique de l’isolateur sain. Le comportement électrique de la souche est toujours fiable, en raison de l’emballage parfait des fragments de verre. Si la tension électrique prenant en charge un élément de la chaîne sous la forme d’une souche augmente, l’arc perturbateur est produit dans l’air, du fait de la distance inférieure entre le claper et le capuchon (voir la figure 1).
G. Conception de la cloche diélectrique
Les cloches sont fabriquées par un processus de pressage et éventuellement de tourner, d’une pâte plastique, suivie de la cochura. Le concepteur d’un isolant doit garder à l’esprit que de minimiser l’effet des tensions thermiques qui se produisent pendant la cochura, des sections minces doivent être évitées dans le produit et les transitions soudaines. Ces limitations empêchent d’atteindre une conception optimale du profil de cloche.
G.2. Verre trempé:
Les cloches diélectriques sont produites par moulage. Ce processus n’impose pas de limitation de restrictions sur le concepteur en termes de modifications de formes et d’épaisseurs. En conséquence, les avts ont des conceptions de profil de cloche optimales pour une variété d’applications dans des zones contaminées (voir la figure 2).
H. Comparaison des performances entre les isolateurs AVT et porcelaine
– H.1.A. Porcelaine: Peut être vulnérable au forage de l’impulsion de hateepwavehead, en raison de défaillances micro-structurelles internes (porosité, micrographies).
– H.1.B. Verre trempé: supporte les impulsions avant d’onde escarpées sans perçage, en raison de son homogénéité microstructurelle interne.
H.2. Soutenez les effets des charges mécaniques cycliques
– H.2.A. Porcelaine: La résistance mécanique résiduelle diminue à 30%. La pré-compression en émail peut être insuffisante pour empêcher la propagation des fissures de surface. Les fissures peuvent être provenant des points internes de discontinuité qui peuvent ensuite être propagés.
– H.2.B. Verre trempé: la résistance mécanique n’est pas affectée par le temps ou les charges cycliques. La pré-compression donnée par le temperate empêche la propagation des fissures.
H.3. Résistance aux changements de température
– H.3.A. Porcelaine: Ils peuvent présenter des tensions élevées
sunnch interne, en raison de la différence d’expansion et de contraction de leurs composants (céramique, ciment et métal). Cela peut provoquer la fracture de la cloche. Le coefficient d’expansion thermique de la porcelaine est inférieur de 44% à celui des composants métalliques (capuchon et clapper).
– H.3.b. Verre trempé: car le coefficient de l’expansion thermique du verre est très similaire à celui du ciment et celui des métaux, les tensions internes de la sunnch sont très basses.
.4 H.4. Résistez aux effets des arcs de puissance
– H.4.A.Porcelaine: La cloche diélectrique peut exploiter l’existence d’un arc de puissance, compte tenu de l’existence de fissures ou de canaux de forage produits par d’autres arcs de puissance ou par des effets dérivés des changements de température abrupts.
– H.4.b . Verre trempé: effets thermiques extrêmes dérivés des arcs de puissance. La résistance au choc thermique de l’AVT est supérieure à celle des isolateurs en porcelaine, car sa structure interne est pratiquement défectueuse libre. Si dans un cas extrême, la cloche a explosé, la ligne ne tombe pas par ce qui est décrit dans le tableau I.
.5 H.5. Différence de poids
– H.5.A. Porcelaine vs. Verre trempé: Pour des charges mécaniques de 70/80 kN, des isolateurs en porcelaine sont 35% plus lourds que l’équivalent de verre trempé. Pour 120 kN des charges, cette valeur s’élève à 63%.
.6 H.6. Résistance aux dommages au transport, au stockage et au montage
– H.6.A. Porcelaine: Ils sont vulnérables aux dommages. Sa résistance mécanique superficielle est inférieure de 70% à celle de l’AVT.
– H.6.B. Verre trempé: la haute résistance mécanique de l’AVT minimise ou empêche ce type de dommage.
– H.7.A. Porcelaine: L’identification des unités endommagées nécessite des équipements spéciaux et consomme beaucoup de temps.
-? H.7.B. Verre trempé: l’inspection visuelle de distance facilite l’identification rapide d’un lecteur ayant échoué.
H.8. Lignes de chute par défaillance mécanique
– H.8.A. Porcelaine: La résistance mécanique est considérablement réduite par des fissures dans la cloche diélectrique. Il y a une forte possibilité de tomber des lignes.
– H.8.B. Verre trempé: même après avoir perdu tout le matériau de la cloche, la souche de restes conserve un pourcentage élevé de la charge de conception mécanique. Il n’y a pas de goutte de ligne.
H.9. En morceaux endommagés, il ne doit y avoir aucun arc interne
– H.9.A. Porcelaine: Les arcades internes se produisent dans les fissures de la cloche diélectrique. Possibilité d’expulsion du clapper et de destruction complète due aux effets thermiques dérivés d’un arc de puissance.
– H.9.B. Verre trempé: Si l’arc se produit, il est externe. Il n’y a pas de téléchargements internes perturbateurs.
H.10. Maintenance de la ligne sous charge
– H.10.A. Porcelaine: Les raisons de sécurité conseillent les isolateurs de la chaîne de test de détecter des échecs internes avant d’effectuer des tâches de maintenance sous tension. Son plus grand poids rend cette maintenance difficile.
– H.10.B. Verre trempé: il n’est pas nécessaire de tester les isolateurs individuels avant de procéder à la maintenance, plutôt d’une inspection visuelle. Le faible poids facilite la maintenance.
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