送電線路においてガラスが良い電気絶縁体である理由

ガラスが送電線路において優れた電気絶縁体である理由は、その高い電気抵抗率と絶縁破壊強度により、通常の運転電流が通電中の導体から接地されたタワー金具に流れるのを防ぐからです。送電線路用絶縁体において、強化ガラスは、導体荷重、風、氷、振動、張力に耐えるために必要な機械的強度も提供します。その透明な本体は、点検中に故障したユニットを容易に識別できるようにします。

しかし、ガラス単体では信頼性の高い線路性能を保証するものではありません。選択される絶縁体の形状、沿面距離、連鎖構成、機械的定格、金具、および現場の汚染レベルはすべて、実際のプロジェクト条件に一致する必要があります。電力会社やEPCコントラクターにとって、ガラスは完全な架空線絶縁システムの一部として指定された場合に価値があります。

ガラスは電流に抵抗し、電気的ストレスに耐える

架空線絶縁体には2つの役割があります。それは、通電中の導体と接地された構造物を分離し、導体を機械的に支持することです。したがって、適切な絶縁体は、連続的な屋外荷重下で安定性を保ちながら、電気的ストレスを制御する必要があります。

工学的な用語では、送電線路の絶縁は高い電気抵抗率、絶縁破壊強度、および表面追従性への耐性に依存します。高い電気抵抗率とは、ガラスがその本体を通る電流の流れを強く抵抗することを意味します。絶縁破壊強度とは、電気的破壊が発生する前に電場にどれだけよく耐えられるかを表します。

これが、ガラスが活電導体を鋼鉄製のタワーやクロスアームから隔離できる理由です。しかし、絶縁性能はガラス本体だけではありません。水分や汚染が導電性の経路を作り出すと、電流は絶縁体の表面を流れることもあります。そのため、送電線路設計では、ユニットの形状と表面距離も同様に重要です。

強化ガラスは絶縁体を架空線に適したものにする

送電線路では普通の窓ガラスは使用されません。強化ガラスが使用され、機械的ストレスに対する抵抗力がはるかに高くなるように製造されています。強化ガラス絶縁体に関する研究では、それらの絶縁性能、機械的強度、および点検の容易さの組み合わせが、架空線での使用の主な理由として特定されています。サスペンション連鎖において、ガラスユニットは金属キャップ、ピン、セメント、および線路金具と連携して機能します。このアセンブリは、導体の垂直重量を支え、角度タワー、デッドエンド構造、交差部、および長スパンでの引張力に耐える必要があります。風の動き、導体の振動、氷の荷重、および温度サイクルも、線路のサービス寿命全体にわたって繰り返し機械的ストレスを生じさせます。強化は、電気設計の代替として混同されるべきではありません。それは主にガラスユニットの機械的挙動を改善します。最終的な設置の電気的性能は、依然として絶縁体の寸法、形状、連鎖配置、および線路の電場条件に依存します。

強化ガラスは運用上の利点も提供します。ユニットが特定の電気的または機械的故障を経験すると、そのガラスシェルは隠れた内部欠陥を残すのではなく、目に見えるように粉砕される可能性があります。IEEEは、キャップアンドピン強化ガラスユニットが

地上から故障したユニットを目視で識別できる

ことを指摘しています。これにより、パトロール点検が簡素化される可能性がありますが、損傷したユニットは依然として適切な保守および交換の決定が必要です。材料だけでは送電線路の性能は決まらないガラス絶縁体は優れた絶縁特性を持っていても、設計が現場に適していない場合は性能が悪くなる可能性があります。重要な質問は単に「ガラスは良い絶縁体か？」ではありません。それは、特定の強化ガラス絶縁体連鎖が、定義された電圧レベル、タワー位置、および屋外環境に対して正しい電気的および機械的構成を持っているかどうかです。

沿面距離は特に重要です。これは、絶縁体表面に沿って、通電中の金属部分と接地された金属部分との間の距離です。より長く、より適切に設計された表面経路は、濡れた、または汚染された表面に沿って漏れ電流が発生するリスクを低減するのに役立ちます。このため、IEC 60383-1は、1,000Vを超える架空交流線路用のガラス絶縁体ユニットに適用され、これらの用途の定義、試験方法、および受け入れ基準が含まれています。

汚染は選択プロセスをさらに変更します。ほこり、塩、産業廃棄物、および湿気は、表面に導電性の膜を形成する可能性があります。

IEC 60507は、屋外セラミックおよびガラス絶縁体の人工汚染試験を指定しており

、汚染性能はベース材料から想定するのではなく、個別のプロジェクト条件として評価する必要があることを強化しています。ガラスの特性線路設計が依然として提供する必要があるもの

および砂漠用防汚絶縁体応用寒冷地送電プロジェクトほこり、氷結、および機械的荷重は、Pu-Bai 750kVプロジェクトおよび寒冷地送電プロジェクトで考慮されています。環境条件は、同様の電圧レベルであっても大きく異なる場合があります。

中国・ラオス500kVプロジェクトは高湿度および強い紫外線条件を強調していますが、Butao-Ordos 500kV送電プロジェクトは砂漠および再生可能エネルギー送電条件を表しています。これらの例は、同じ材料をすべてのルートで同じ形状または定格で指定すべきではない理由を示しています。ガラス絶縁体が電力会社およびEPC購入者にとって何を意味するか

電力会社、EPCコントラクター、または送電線路調達チームにとって、強化ガラスの価値はその絶縁材料に限定されません。それは、電気的信頼性、機械的サポート、目視点検特性、および運用環境に対する長期的な適合性の組み合わせです。

電気的負荷を定義する。

1. プロジェクト仕様および適用基準に従って、必要な電力周波数、インパルス、湿潤、乾燥、および汚染性能を確認する。タワーの負荷に合わせて機械的定格を合わせる。
2. 機械的破壊荷重は、導体構成、タワータイプ、スパン、および予想される引張力に適している必要があります。電圧クラスと機械的定格は別々のパラメータです。環境の厳しさを評価する。
3. 標準、フォグタイプ、ダブルシェッド、RTVコーティング、またはその他の適切な設計を選択する前に、塩汚染、産業汚染、砂漠のほこり、湿度、高度、風、および氷を考慮する。品質および点検要件を確認する。
4. 試験書類、金具の互換性、寸法、カップリングタイプ、梱包、トレーサビリティ、および入札のための技術データを提供するサプライヤーの能力を確認する。IEC 60383-1は架空線で使用されるガラスユニットをカバーしているため、ベースラインとして役立ちますが、プロジェクト固有のエンジニアリングの必要性をなくすものではありません。信頼性の高い仕様は、適用基準とルートの実際の機械的、電気的、環境的、および保守要件を組み合わせたものです。

最終的な要点

ガラスが送電線路において優れた電気絶縁体である理由は、電流の流れに抵抗し、高い電気的ストレスに耐え、そして強化された場合には、架空線連鎖に必要な機械的強度を提供するためです。その目に見える故障挙動は、効率的な点検をサポートすることもできます。重要な条件は、ガラスが完全なシステムの一部として選択されなければならないということです。適切な形状、沿面距離、連鎖構成、金具、機械的定格、および汚染性能が、優れた絶縁材料を信頼性の高い送電線路ソリューションに変えるものです。

よくある質問

雨はガラス絶縁体を導電性にしますか？

雨は通常、ガラス本体を導電性にはしません。より懸念されるのは、表面に塩、ほこり、または産業汚染の濡れた層であり、これが漏れ電流を発生させ、フラッシュオーバーのリスクを高める可能性があります。このため、沿面距離と汚染設計が重要です。

強化はガラスをより電気的に絶縁性にしますか？

強化は主に機械的強度と予測可能な故障挙動を改善するために使用されます。電気的絶縁性能は、依然としてガラスの配合、ユニットの形状、表面の状態、および完全な連鎖設計に依存します。

1つのガラス絶縁体ユニットを400kVまたは500kVの線路に使用できますか？

いいえ。高電圧送電線路では、通常、必要な絶縁レベルと環境条件に合わせて設計された連鎖またはユニットセットが使用されます。適切なユニットの数とタイプは、電圧、汚染の厳しさ、高度、タワー構成、および適用されるプロジェクト基準によって異なります。