Investigation of the properties of aluminous porcelain samples of a long-rod insulator subjected to high DC voltage

• Autorzy: Wieczorek Krzysztof , Ranachowski Przemysław , Ranachowski Zbigniew , Brodecki Adam , Śmietanka Hubert

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.11.59

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości próbek porcelany wysokoglinowej izolatora długopniowego poddanych wysokiemu napięciu stałemu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this examination was to test the aging resistance of the aluminous porcelain material C 130 type, when exposed to direct current (DC) high voltage. Long-term exposure to high DC voltages can potentially lead to various negative effects, in particular ionic current development in the porcelain material. This process may reduce the mechanical strength and, consequently, cause a failure. This problem has been noticed in the case of glass disc insulators. The samples were examined using the 3-point bending test, ultrasonic and microscopic analysis. No recordable degradation effects were found. Long-term impact of DC high voltage did not reduce the mechanical parameters or change the microstructure of the porcelain material.

PL

Celem prezentowanych badań było sprawdzenie odporności na starzenie się wysokoglinowego materiału porcelanowego rodzaju C 130, w warunkach oddziaływania wysokiego napięcia prądu stałego (HVDC). Długotrwałe narażenie na wysokie napięcie prądu stałego może potencjalnie prowadzić do różnych negatywnych efektów, w szczególności do przepływu prądu jonowego w tworzywie porcelanowym. Proces taki może poważnie obniżyć wytrzymałość mechaniczną materiału. W konsekwencji mogłoby nastąpić pęknięcie izolatora i dojść do awarii. Problem ten był rejestrowany w przypadku izolatorów szklanych. Próbki poddano pomiarom ultradźwiękowym, badaniu wytrzymałości mechanicznej metodą 3- punktowego zginania oraz analizie mikroskopowej. Nie stwierdzono żadnych możliwych do rejestracji efektów degradacji. Długotrwałe działanie wysokiego napięcia prądu stałego nie spowodowało obniżenia parametrów mechanicznych ani zmian w mikrostrukturze materiału porcelanowego.

Słowa kluczowe

EN

DC high voltage; aluminous porcelain C 130; 3-point bending test; mechanical strength

PL

wysokie napięcie prądu stałego; porcelana wysokoglinowa C 130; trójpunktowe zginanie; wytrzymałość mechaniczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 11
• Strony: 281--285
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wieczorek Krzysztof

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-8906-0557

autor

Ranachowski Przemysław

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-1152-610

autor

Ranachowski Zbigniew

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-2447-4705

autor

Brodecki Adam

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-8303-1715

autor

Śmietanka Hubert

• Instytut Energetyki – Instytut Badawczy, ul. Mory 8, 01-330 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-1274-080X

Bibliografia

• [1] Pohl Z., Napowietrzna izolacja wysokonapięciowa w elektroenergetyce, Praca zbiorowa pod red. Pohl Z., Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, (2003), Rozdz. 4
• [2] Ri cher son D.W. , Modern Ceramic Engineering – Properties. Processing and Use in Design, Third Edition, Taylor and Francis, Boca Raton London New York, (2006), Rozdz. 19
• [3] Csáki S,. Al-Shanti r O., Vrabec M., Kepper t M., Trnik A., Compaction pressure effect on the dielectric, DC and AC conductivity of C-130 porcelain, Ceramics International, (2024), No. 50, 7, B, 11688-11696, Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884 224000762
• [4] George J . , Lodi Z. , Design and selection criteria for HVDC overhead transmission lines insulators, Proceedings of the 2009 CIGRE Canada Conference on Power Systems, Toronto, ON, Canada, 4–6 October 2009
• [5] Kumosa M., Armentrout D. , Burks B. , Homan J. , Kumosa L., Middleton J., Predecki P., Polymer matrix composites in high voltage transmission line application, Proceedings of the 18th International Conference on Composites Materials (ICCM), Jeju Island, Korea, 21–26 August 2011
• [6] Osmanbasic E., High-Voltage DC Power Transmission: Should HVDC Replace AC in Power Systems?, Available online: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/highvoltage- dc-power-transmissionhvdc-replace-ac-power-systems/ (accessed on 20 October 2020)
• [7] Raju M. , Subramaniam N.P. , Comparative study on Disc Insulators Deployed in EHV AC and HVDC Transmission Lines, Proceedings of the IEEE International Conference on Circuit, Power and Computing Technologies, ICCPCT, Tamilnadu, India, 18–19 March 2016
• [8] Gubanski S., Surface Charge & DC Flashover Performance of Composite Insulators, INMR, 13 August 2016, Available online: https://www.inmr.com/surface-chargeflashover- performance-composite-insulators/ (accessed on 20 October 2020)
• [9] Morshuis P., Cavallini A., Fabiani D. , Montanari G.C., Azcarraga C., Stress conditions in HVDC equipment and routes to in service failure, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., (2015), No. 22, 81–91
• [10] Working Group C4.303 CIGRE, Outdoor insulation in polluted conditions: Guidelines for selection and dimensioning—Part 2: The DC Case, Technical Brochures CIGRE, Available online: https://e-cigre.org/publication/518- outdoor-insulation-in-polluted-conditionsguidelinesfor-selectionand- dimensioning---part-2-the-dc-case (accessed on 15 December 2020)
• [11] Yuan C., Xie C., Li L. , Xu X., Gubanski S.M., Zhou Y., Li Q., He J . , Space charge behavior in silicone rubber from in-service aged HVDC composite insulators, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., (2019), No. 26, 843–850
• [12] Wieczorek K. , Jaroszewski M., Ranachowski P., Ranachowski Z . , Examination of the properties of samples from glass-epoxy core rods for composite insulators subjected to DC high voltage, Arch. Metall. Mater., (2018), No. 63, 1281– 1286
• [13] Pigini A. , Composite Insulators for DC., INMR, 28 June (2018), Available online: https://www.inmr.com/compositeinsulators/ (accessed on 20 October 2020)
• [14] Norma PN-EN 12467:2009, Płyty płaskie włóknistocementowe. Charakterystyka wyrobu i metody badań – wytrzymałość na zginanie, Norma PN-EN, (2009), pkt. 7.3.2
• [15] Ranachowski P., Procesy starzeniowe w ceramice elektrotechnicznej, Prace IPPT/IFTR Reports, Wyd. IPPT PAN, Warszawa 2011, (2011), Ro

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).