zbornik8

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 193Slika 15. Oscilogram impulsnog ispitnog napona Slika 16. Oscilogram impulsnog ispitnog napona („pozitivni“ polaritet) („negativni“ polaritet)2.3. Rezultati ispitivanja Jedan od osnovnih preduvjeta tijekom provedbe dielektričnih ispitivanja u laboratorijskim uvjetimaje utvrñivanje parametara atmosfere radi primjene korekcijskih faktora na svaki od polučenih rezultataispitivanja.2.3.1. Odreñivanje 50%-tnog preskočnog napona na suhom Ispitivanje je provedeno sa standarnim udarnim naponom oblika vala 1,2/50 s po procedurimetodom „gore-dolje” prema IEC 60060-1, [1].Tablica I. Mjerenje 50%-tnog preskočnog udarnog napona u suhom 50%-tni udarni napon [kVvrš] Standarna devijacija z [%]Izolaciska konstrukcija: (-) polaritet (+) polaritet (-) polaritet (+) polaritetNosivi izolatorski lanac V 648 513 1,1 1,2Jednostruki zatezni lanac Z 704 538 0,9 1,12.3.2. Odreñivanje podnosivog udarnog napona na suhom Na temelju odreñenog 50%-tnog udarnog napona i standarne devijacije (z) iz tablice I podnosiviudarni napon U10 prema IEC 60060-1 izračunava se po slijedećoj relaciji: U10=U50 (1-1,3 z) [kVvrš] (1)gdje je (z) standarna devijacija u [%].Tablica II. Mjerenje 50%-tnog preskočnog udarnog napona u suhom Podnosivi udarni napon U10 u [kVvrš]Izolacijska konstrukcija: (-) polaritet (+) polaritet izmjereno korigirano izmjereno korigiranoNosivi izolatorski lanac V 639 656 505 527Jednostruki zatezni lanacc Z 696 704 531 545 7

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 194 Prema tablici 5-2 izmjerene podnosive vrijednosti udarnog napona iznose:− - Nosivi izolatorski lanac V - 527 kVvrš− - Jednostruki zatezni lanac Z 545 kVvrš Prema koordinaciji izolacije u visokonaponskim postrojenjima IEC 60071-1/2006 propisani susljedeći podnosivi udarni naponi oblika vala 1,2/50 µs, [3] :− puni stupanj izolacije 550 [kVvrš]− smanjeni stupanj izolacije 450 [kVvrš] Obje ispitivane izolacijske konstrukcije iz tablice II zadovoljavaju za sniženi stupanj izolacije.2.3.3. Odreñivanje preskočnog i podnosivog izmjeničnog napona na kiši Ispitivanje je provedeno pod umjetnom kišom karakteristike prema IEC 60060-1 kako slijedi [1]: − horizontalna komponenta 1,0 - 1,5 mm/min − vertikalna komponenta 1,0 - 1,5 mm/min − temperatura vode 20 ºC − specifični električni otpor vode 103 m −Tablica III. Podnosivi preskočni i podnosivi izmjenični napon pod kišomOznaka: Preskočni izmjenični napon u [kVeff] Srednja Podnosiva vrijednost vrijednost V 12345 [kVeff] /1min Z 334 336 335 334 339 [kVeff] 350 352 352 354 353 320 336 335 352 Prema tablici III izmjereni podnosivi izmjenični naponi lanca iznose:− - Nosivi izolatorski lanac V 320 kVeff− - Jednostruki zatezni lanac Z 335 kVeff− Prema koordinaciji izolacije u visokonaponskim postrojenjima IEC 60071-1/2006 propisane suslijedeće podnosive vrijednosti izmjeničnog napona 50 Hz/1min. :− puni stupanj izolacije 230 [kVeff]− sniženi stupanj izolacije 185 [kVeff]− Obje ispitivane izolacijske konstrukcije tablice III. zadovoljavaju uvjete za puni stupanj izolacije.Obzirom na rezultate ispitivanja impulsnim naponom standardnog obloka 1,2/50 s, ispitivane izolacijskekonstrukcije za primjenu na dvostrukom nadzemnom kompaktiranom vodu 2x110 kV Samobor-Rakitje-Botinec, mogu se upotrijebiti za uvjete sniženog stupnja izolacije u primjenjenoj mreži naponske razineUn/Um=110/123 kV, [5].3. ZAKLJUČAK U cilju utvrñivanja dielektričnih svojstava projektom predviñenih izolacijskih konstrukcija skompozitnim štapnim izolatorom za primjenu na kompaktiranom dvostrukom nadzemnom vodu 2x110 kVSamobor-Rakitje-Botinec, provedena su opsežna laboratorijska dielektrična ispitivanja u realnim uvjetimana laboratorijskom modelu dijela glave stupa. Zbog primjenjene metode kompaktiranja rezultati provedenih laboratorijskih dielektričnihispitivanja od presudnog su upliva ostale dijelove projekta u sferi koordinacije izolacije predmetnognadzemnog voda i krajnjih priključnih postrojenja. 8

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 195 Obzirom na laboratoriski dokazan sniženi stupanj izolacijskih konstrukcija u uvjetima pogonskognapona priključne mreže Un/Um=110/123 kV, pokazuje potreba nužne primjene dubokog ograničenjaprenapona atmosferskog podrijetla primjenom metaloksidnih odvodnika u tzv. „linijskoj zaštiti“ voda. U protivnom, za očekivati je veću neraspoloživost dalekovoda zbog mogućih češćih preskoka naprimijenjenoj izolaciji uslijed konstruktivno sniženih dielektričnih karakteristika.4. LITERATURA[1] HRN IEC 60060-1/2002[2] HRN IEC 60060-2/2002[3] IEC 60071-1/2006[4] A. Schei: “Application of Metal Oxide Surge Arresters to Overhead Lines, Working Group 06 of Study Committee 33, ELECTRA No. 186[5] Dielektrična ispitivanja izolatorskih lanaca za DV 2x110 kV Samobor-Rakitje sa kompozitnim štapnim izolatorima; nosivi izolator V i jednostruki zatezni lanac Z, Izvještaj Institut za elektroprivredu i energetiku, Zagreb, 2010.[6] Glavni projekt rekonstrukcije DV 2x110 kV Samobor-Rakitje i DV 2x110 kV Rakitje-Botinec; Dalekovod-Projekt; Zagreb, 2009.[7] J. L. de Franco, A. C. Bezerra, A .D. Andrade: “Improvement of the Transmission Lines Lightning performance using Line Arresters: Experience of the Brazilian Utilities”; CIGRE Session 2006, A3- 102, Paris 2006.[8] I. Uglešić, V. Milardić, B. Filipović-Grčić, Z. Rubinić, G. Mirošević: “Application of Polymer Housed Line Surge Arresters for Improving the Lightning Performance of High Voltage Overhead Lines”, (in Croatian), VIII conference of Croatian CIGRE Committee, B2-12, Cavtat, 2007, Croatia 9

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 196HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA B2-04ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ13. savjetovanje HRO CIGRÉŠibenik, 5. – 8. studenoga 2017.Srećko Bojić Zoran SubotičanecInstitut za elektroprivredu i energetiku d.d., Zagreb HOPS d.o.o., Sektor za razvoj, investicije [email protected] izgradnju, Zagreb [email protected] BabićInstitut za elektroprivredu i energetiku d.d., [email protected] ZNAČAJ LABORATORIJSKIH ISPITIVANJA KAO ELEMENT KONTROLE KVALITETE PRI IZBORU I OPREMANJU VN DALEKOVODA NOVOM IZOLACIJSKOM OPREMOM SAŽETAK Izborom tipa i vrste izolacije pri izgradnji ili rekonstrukciji nekog VN dalekovoda moguće jeznačajnije utjecati na ukupna dielektrična svojstva dalekovoda. Stoga, za korisnika od posebnog jeinteresa provedba opsežnih mjera osiguranja i kontrole kvalitete u svim fazama projekta, od izboraizolatora pa sve do završnih laboratorijskih ispitivanja. Provedbom istih na izolacijskoj konstrukciji,dokazuju se projektom definirana i postignuta dielektrična svojstva. Kao primjer, u radu se daje prikaz provedenih aktivnosti osiguranja i kontrole kvalitete nadstaklenim kapastim izolatorima tipa U120B, jednog od proizvođača, za izolatorske lance novog priključkaTE Sisak na postojeći vod 220 kV „Mraclin – Prijedor“. Usporedbom podnosivih vrijednosti naponautvrđenih ispitivanjem i zahtjevanih projektom, zaključuje se o dielektričnim svojstvima primjenjenihizolacijskih konstrukcija. Ključne riječi: dalekovod, izolacija, kontrola kvalitete, laboratorijska dielektrična ispitivanja,koordinacija izolacije IMPORTANCE OF LABORATORY TESTS AS PART OF QUALITY CONTROL DURING SELECTION AND INSTALLATION OF NEW INSULATOR SETS ON HV OVERHEAD LINE SUMMARY By choosing the type and category of insulation during construction or refurbishment of a HVoverhead line, it is possible to significantly influence its overall performance. Therefore, for the user it is ofspecial interest to perform extensive measures of quality assurance and quality control in every phase ofthe project, starting with the selection of insulators up to the final laboratory tests. By performing theaforementioned tests on insulator sets, the dielectric properties defined in the project and achieved inpractice are proved. As an example, the paper describes performed activities in quality assurance and quality controlof glass string insulator units of type U120B, of one manufacturer, intended for installation in insulatorstrings for the new connection of TPP Sisak on the existing 220 kV line “Mraclin – Prijedor”. Bycomparison of withstand voltages determined by testing and those required by the project, conclusionsare made concerning dielectric properties of applied insulator constructions. Key words: overhead line, insulation, quality control, laboratory dielectric testing, insulationcoordination 1

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 1971. UVOD Općenito je poznato da stupanj pouzdanosti i električne sigurnosti svakog visokonaponskognadzemnog voda izravno i u najvećoj mjeri ovisi o izboru izolacijske konstrukcije, a koju čine izolatori izaštitne armature. Izbor električnih svojstava izolacije, osim mehaničkih zahtjeva, u pravilu se temelji naparametrima okoline, specifičnim zahtjevima mikrolokacije te zahtjevima koordinacije izolacije [1] upromatranom dijelu prijenosne mreže, i definiran je projektom dalekovoda. Pri projektnom izboru izolacije danas postoji šira lepeza svjetskih proizvođača različite vrste itipova izolatora, više ili manje kvalitetom prepoznatljivih i ekonomski pozicioniranih na tržištu. Stoga upraksi nije rijedak slučaj da se pri djelomičnoj rekonstrukciji, dogradnji ili interpolaciji dalekovoda uvodinovi tip ili izvedba izolatora nekog drugog ili novog proizvođača. S tim u svezi, dielektrična svojstavanovog tipa izolatora mogu biti od značajnijeg utjecaja na cjelokupna dielektrična svojstva izolacijskekonstrukcije koja se ugrađuje na konkretni dalekovod. U takvim slučajevima, od posebnog je interesa za korisnika prijenosne mreže striktna provedbaopsežnih mjera osiguranja i kontrole kvalitete u svim fazama projekta, od izbora izolatora s dokazanimsvojstvima kroz provedbu tipskih ispitivanja, pa sve do tvorničkih rutinskih i preuzimnih laboratorijskihispitivanja. Provedbom završnih laboratorijskih dielektričnih ispitivanja na kompletnoj izolacijskojkonstrukciji, dokazuju se projektom definirana i postignuta svojstva cijelog proizvoda sukladno zahtjevimanorme o koordinaciji izolacije. U radu daje se skraćeni prikaz provedenih opsežnih aktivnosti osiguranja i kontrole kvalitete priizboru staklenih kapastih izolatora tipa U120B, jednog od svjetskih proizvođača izolatora za nadzemnevodove. Izolatori su dio izolatorskih lanaca 220 kV namijenjenih za opremanje novog dijela dalekovodaDV 2x220 kV kao priključak TE Sisak na postojeći dalekovod DV 220 kV „Mraclin – Prijedor“ [2].Shematski prikaz interpolacije postojećeg dalekovoda 220 kV, izgradnjom novog dijela dvostrukognadzemnog voda 220 kV, duljine oko 16 km, dan je na slici 1., [2]. Slika 1. Priključak TE Sisak dalekovodom 2x220 kV na postojeći vod DV 220 kV „Mraclin – Prijedor“ [2] Provedene aktivnosti obuhvaćaju nadzor primjenjenih mjera osiguranja i kontrole kvalitete, odizbora izolatora, tvorničkih ispitivanja u ispitnom laboratoriju proizvođača, pa sve do VN dielektričnihispitivanja kompletnih izolacijskih konstrukcija 220 kV, provedenih u jednom od akreditiranih ispitnihlaboratorija. Odluka o provedbi navedenih aktivnosti proizašla je iz činjenice da se stakleni kapastiizolatori izabranog proizvođača prvi put ugrađuju na dalekovode Prijenosnog područja Zagreb. Završna laboratorijska dielektrična ispitivanja izolacijskih konstrukcija provedena su najednostrukom i dvostrukom izolatorskom lancu s minimalnim brojem izolacijskih članaka u ciljudokazivanja minimalno potrebnih podnosivih napona sukladno zahtjevima projekta i važećih standarda. 2

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 198 Na kraju rada, usporedbom podnosivih vrijednosti napona utvrđenih ispitivanjem s vrijednostimaistih deklariranih projektom, zaključuje se o postignutom dielektričnim svojstvima i stupnju koordinacijeizolacije na primjenjenim izolacijskim konstrukcijama.2. MJERE OSIGURANJA I KONTROLE KVALITETE PRI IZBORU IZOLACIJE VN VODOVA2.1. Općenito o značaju mjera osiguranja i kontrole kvalitete Općenito se može reći da se pod pojmom osiguranja i kontrole kvalitete (QA/QC) nekogproizvoda podrazumjeva čitav niz međusobno povezanih aktivnosti i mjera koje se sprovode od straneproizvođača proizvoda, od strane potencijalnog korisnika (kupca) i/ili od strane nepristranih tijela (ispitnihi/ili certifikacijskih laboratorija i kuća), a u cilju osiguranja i postizanja propisane razine kvalitete dotičnogproizvoda (opće priznatim standardima ili pravilnicima) ili pak posebno definirane dogovorom izmeđuproizvođača i kupca. Kada je riječ o VN izolaciji nadzemnih vodova, iako ista čini samo „mali“ dio cijelog projekta tepostotno relativno malo sudjeluje u cijeloj investiciji, u funkcijskom smislu, od presudne je važnosti iznačaja za postizanje potrebnog visokog stupnja pouzdanosti i sigurnosti prijenosnog voda u opskrbipotrošača električnom energijom. Nadalje, svaki nadzemni vod predstavlja objekt od posebnog značajaza sigurnost ljudi i zaštitu okoliša (npr. ptica). Također, riječ je o objektu s dugim očekivanim životnimvijekom, koji se projektira i gradi (revitalizira) za period uporabe od barem nekoliko desetaka godina. S tim u svezi, sasvim je nužno, opravdano i očekivano poduzimanje svih propisanih ipreporučenih mjera osiguranja i kontrole kvalitete kroz sve faze pripreme i izrade projekta VN dalekovodaza punu afirmaciju svih elemenata kao funkcijske cjeline.2.2. O sustavu izolacije VN nadzemnog voda Sustav izolacije, odnosno „izolacijsku konstrukciju“ svakog nadzemnog VN voda čine dvaosnovna elementa, povezani zajedno u funkcijsku cjelinu, s ciljem očuvanja definiranih mehaničkih ielektričnih svojstava dalekovoda, a to su (v. sliku 2. i 3.):  izolatori koji čine glavnu izolaciju voda, a mogu biti „člankaste“ izvedbe, s većim ili manjim brojem istih spojenih u seriju; štapne izvedbe (monolitni kao npr. porculanski ili kompozitni sastavljeni od nosive jezgre i vanjske izolacijske presvlake (silikon, guma, teflon ili sl.) za formiranje ukupne klizne staze) ili pak kombinirane izvedbe (posebni i specifični slučajevi primjene)  zaštitne armature raznih oblika (iskrišta, koordinacijska iskrišta) s funkcijom zaštite izolatora od električnog luka te definiranja ukupnih dielektričnih podnosivih i/ili preskočnih karakteristika same izolacijske konstrukcije, za napon industrijske frekvencije i impulsne napone (atmosferski, sklopni) Slika 2. Člankasta izolacija VN voda (lijevo),[3]; kompozitni štapni izolator za vod 110 kV (desno), [4] 3

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 199Slika 3. Primjer izolacijskih konstrukcija s izolatorskim člancima, lijevo - dvostruki nosni lanac sa zaštitnim rogovima [2]; desno - nosiva konstrukcija sa štapnim kompozitnim izolatorom u „V“ spoju sa zaštitnim prstenima za oblikovanje električnog polja [4] Iz već kratkog prikaza lako se uočava da se u praksi mogu pojaviti razni oblici i tipovi izolacijskihkonstrukcija, s različitim tipom izolatora i različitim oblicima zaštitnih armatura. Razlozi su pretežnomehaničke i električne prirode, ali i drugi, a cjelokupan izgled i svojstva definirani su projektnimrješenjima, zahtjevima važećih pravilnika i normi ili pak posebnim zahtjevima korisnika, odnosnoprostorne okoline u koju se smještaju.2.3. Pregled aktivnosti i kontrola kvalitete pri opremanju VN dalekovoda izolacijskom opremom Sustav mjera i aktivnosti kontrole kvalitete pri opremanju VN dalekovoda izolacijskom opremom unačelu može se podijeliti u tri osnovne grupe aktivnosti i kontrola:  kontrolne aktivnosti tijekom pripreme i izrade projektne dokumentacije, narudžbenih specifikacija, i planova kontrola kvalitete, a obuhvaćaju niz kontrola vezanih za izbor i vrstu izolacijske opreme, provjeru dokaza o provedbi tipskih ispitivanja i odobrenja proizvoda te usklađivanje traženih tehničkih specifikacija i svojstava sukladno zahtjevima projekta, planovima kontrola te važećih pravilnicima i normama. Navedene aktivnosti, a posebno tipska ispitivanja, odnose se podjednako na izolatore i na zaštitne armature kao elemente izolacijskih konstrukcija.  kontrolne aktivnosti neovisno od proizvođača opreme, u funkciji dodatnih kontrola procesa proizvodnje i samog proizvoda, često nazivane i „nadzorom nad kontrolom kvalitete“, a sprovodi ih ili sam korisnik i/ili netko nepristran u ime i za račun korisnika. U ovom segmentu kontrola kvalitete sprovodi se niz dodatnih provjera proizvoda (sample test, routine test) kroz razna laboratorijska ispitivanja na uzorcima iz proizvodnje (potencijalne pošiljke) s ciljem provjere mehaničkih, električnih i termičkih svojstava te razine postignute kvalitete kao i ujednačenosti proizvoda sukladno rezultatima tipskih ispitivanja, zahtjevima definiranih projektom i važećim normama.  Završna dielektrična laboratorijska ispitivanja na kompletnim izolacijskim konstrukcijama, s ciljem provjere zahtjevanih dielektričnih karakteristika prema zahtjevima projekta i koordinaciji izolacije. Ova grupa kontrola i provjera posebno je značajna pri izboru različitih kombinacija izolator- armatura koje se mogu naći u istom projektu, a radi dokazivanja zahtjevanih razina dielektričnih svojstava. Osim prezentiranih glavnih i uobičajenih grupa aktivnosti kontrola kvalitete, zahtjevima projekta iliposebnim dogovorom između proizvođača i kupca proizvoda često se susreću i dodatni „paketi“ provjera ikontrola u cilju osiguranja visoke razine kvalitete i specifičnosti u funkcionalnosti cijelog izolacijskogsustava konkretnog nadzemnog voda. 4

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 200 Tako npr., u primjeni posebnih izolacijskih konstrukcija u specifičnim uvjetima okoline, npr. uuvjetima jačeg površinskog onečišćenja izolacije pojavom poslice, tip izolatora te oblik armaturazahtijevaju posebne dodatne provjere dielektričnih svojstava, često u širem opsegu izvan standardnihgrupa ispitivanja.3. KONTROLA KVALITETE IZOLACIJSKOG SUSTAVA PRI OPREMANJU DALEKOVODA 2X220 KV ZA PRIKLJUČAK TE SISAK NA DALEKOVOD 220 KV MRACLIN - PRIJEDOR U ovom poglavlju daje se skraćeni prikaz provedenih aktivnosti osiguranja i kontrole kvalitete nadstaklenim kapastim izolatorima tipa U120B kao elementa sustava izolacije, jednog novog proizvođačaizolatora u primjeni u prijenosnoj mreži HOPS-a, za izolatorske lance novog priključka TE Sisak napostojeći vod 220 kV „Mraclin – Prijedor“. Opsežne kontrole na izolatorima provedene su kroz preuzimna ispitivanja u tvornici proizvođača,a također, obzirom na implementaciju izolatora novog proizvođača, provedena su i opsežna laboratorijskadielektrična ispitivanja na nosivim jednostrukim i dvostrukim izolacijskim konstrukcijama s minimalnimbrojem izolatora za zadanu izolacijsku razinu.3.1. Aktivnosti kontrole kvalitete tijekom preuzimnih ispitivanja u tvornici proizvođača Predmetom provedenih kontrola kvalitete su stakleni kapasti izolatori tipa U120B. Izolatori sunamijenjeni za ugradnju u izolatorske lance 220 kV novog dijela dalekovoda DV 2x220 kV „Priključak TESisak na DV 220 kV Mraclin-Prijedor“. Nazivne karakteristike kapastih izolatora U120B (kataloška oznaka proizvođača E-120-146)sadržane su u Tablici I [5].Tablica I Nazivne karakteristike staklenih kapastih izolatora (specifikacija proivođača), [5] Kataloška oznaka: E-120-146Dimenzije- promjer: 255 mm- ugradbena visina: 146 mm- nazivna duljina puzne staze: 320 mm- veličina spoja gnijezdo-batić (prema IEC 60120): 16A- masa, cca.: 3,8 kgElektrične karakteristike- podnosivi izmjenični napon u suhom (1 izolator): 70 kV- podnosivi izmjenični napon pod kišom (1 izolator): 40 kV- podnosivi atmosferski udarni napon u suhom (1 izolator): 100 kV- minimalni probojni napon (u ulju): 130 kVMehaničke karakteristike- najmanja prekidna sila: 120 kN Ispitivanja su provedena sukladno normi IEC 60383-1/1993: „Insulators for overhead lines with anominal voltage above 1000 V - Part 1: Ceramic or glass insulator units for a.c. systems - Definitions, testmethods and acceptance criteria“, i to u slijedećem ospegu:  Provjera dimenzija (točka 17)  Provjera odstupanja oblika (točka 21)  Provjera sustava osiguranja spoja batić-zdjelica (točka 22)  Ispitivanje mehaničke prekidne sile (točke 19.2, 19.4 i 33.2)  Ispitivanje otpornosti na naglu promjenu temperature (točka 24)  Ispitivanje električne probojne čvrstoće (točka 15)  Provjera zaštite od korozije na metalnim dijelovima (točka 26) Opseg tvorničkih preuzimnih ispitivanja proveden je na ukupno 18 izolatora E-120-146,podijeljenih u dvije skupine: skupina E1 sa 12 izolatora i skupina E2 sa 6 izolatora, a prema broju uzorakakoji su u opsegu preuzimnih ispitivanja. Ukupna količina, mjerodavna za odabir uzoraka za ispitivanje,iznosila je 7200 komada. 5

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 201 Svi rezultati provedenih ispitivanja prema navedenoj specifikaciji zadovoljili su zahtjevemjerodavne norme kao i tehničke parametre i specifikacije zahtjevane projektom [3]. Ilustracije radi na slijedećim slikama 4. i 5. dan je prikaz nekih detalja od provedenihlaboratorijskih ispitivanja tijekom provedbe istih u ispitnom laboratoriju u tvornici proizvođača. Slika 4. Provjera dimenzija spoja batić-gnijezdo Slika 5. Ispitivanje mehaničkom prekidnom silom (lijevo - izolator u kidalici, desno - ostaci izolatora nakon provedbe ispitivanja) Ovdje treba naglasiti da je osim provedbe navedenog opsega ispitivanja na uzorcima izolatora, utvornici proizvođača proveden još čitav niz pregleda i kontrolnih aktivnosti koji čine skup mjera osiguranjai kontrole kvalitete, a koje se mogu sažeti u slijedeće grupe:  pregled plana kontrole kvalitete za preuzimna ispitivanja  pregled kompleta tehničke dokumentacije izolatora  pregled izvještaja i certifikata o tipskom ispitivanju izolatora  pregled tvorničkog sustava upravljanja kvalitetom (Qality System Management)  pregled proizvodnih linija i zapisa o međufaznoj kontroli  pregled ispitnih laboratorija, certifikata i zapisa o umjeravanju ispitne i mjerne opreme 6

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2023.2. Laboratorijska dielektrična ispitivanja izolacijskih konstrukcija 220 kV Nakon provedenih tvorničkih preuzimnih ispitivanja staklenih kapastih izolatora, od straneproizvođača izolacijskih konstrukcija, izolatorski lanci opremljeni su zaštitnim armaturama i ostalomspojnom i ovjesnom opremom čineći tako uzorke kompletnih izolacijskih konstrukcija spremnih zalaboratorijska dielektrična ispitivanja koja su provedena u jednom od domaćih i akreditiranih ispitnihlaboratorija. Visokonaponska ispitivanja standardnim impulsnim naponom na suhom te naponom industrijskefrekvencije na suhom i na kiši provedena su na jednom jednostrukom i dvostrukom nosivom izolatorskomlancu, opremljenom s minimalnim brojem izolatora (13 komada) za zadanu naponsku razinu (v. sliku 6.).Slika 6. Jednostruki i dvostruki izolatorski lanci u ispitnom laboratorijuSukus rezultata provedenih visokonaponskih ispitivanja dan je u tablicama II i III.Tablica II Ispitivanje izmjeničnim naponom industrijske frekvencije 50 HzPodnosivi 1-minutni u suhom [kV] Jednostruki nosivi lanac Dvostruki nosivi lanacPodnosivi 1-minutni na kiši [kV] 569 591 454 451 Ispitivanje izmjeničnim naponom provedeno je tako da je prvo izmjeren preskočni izmjeničninapon. On se određuje tako da se ispitni napon podiže do preskoka te se izračuna srednja vrijednostpreskočnih napona u pet mjerenja. Podnosivi izmjenični napon je napon koji izolator izdrži jednu minutubez preskoka. U slučaju preskoka napon se smanji na nižu vrijednost dok se ista ne ustali na vrijednostkoju izolator može izdržati jednu minutu. Izmjerene vrijednosti se korigiraju na standardne uvjete okoline spripadajućim korekcijskim faktorima.Tablica III Ispitivanje udarnim atmosferskim naponom 1,2/50 s Napon Jednostr. nosivi lanacc Dvostr. nosivi lanac.50%-tni preskočni (negativni / pozitivni) [kV] 1022 / 959 1019 / 957 982 / 921 980 / 920Podnosivi (negativni / pozitivni) [kV], uz s=0,03Podnosivi (negativni / pozitivni) [kV], određen uz 1009 / 945 1001 / 941„s“ jednak std. devijaciji iz izmjerenih vrijednostiIspitivanje udarnim naponom je provedeno tako da je prvo određen 50%-tni preskočni naponmetodom gore-dolje (up and down method). Podnosivi udarni napon određuje se iz 50%-tnog preskočnognapona prema izrazu: U10%  U50%  11,3 s (1)gdje je s standardna devijacija izražena u jediničnoj (per-unit) vrijednosti. 7

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 203 Norma za visokonaponska ispitivanja IEC 60060-1:2013 navodi da se za opremu izoliranuzrakom može uzeti vrijednost za s = 0,03. S obzirom da se u ovom slučaju raspolagalo i sa stvarnim vrijednostima standardne devijacijedobivene na nizu od po 30 udara impulsnim valom u sklopu određivanja 50%-tnog preskočnog napona nakonkretnim uzorcima izolatorskih lanaca, napravljen je i izračun podnosivog napona temeljem standardnedevijacije rezultata provedenih mjerenja. Ista iznosi za jednostruki nosivi lanac 1,0% (tj. s = 0,01) zanegativni polaritet i 1,1% (tj. s = 0,011) za pozitivni polaritet. Za dvostruki lanac, ista je iznosa 1,4% (tj. s =0,014) za negativni polaritet i 1,3% (tj. s = 0,013) za pozitivni polaritet. Kao što je iz gornjih vrijednosti vidi, rasipanje rezultata ispitivanja udarnim naponom je manje odvrijednosti s = 0,03 koja se prema normi IEC 60060-1 primjenjuje za zrakom izoliranu opremu. Vrijednosti podnosivog napona izračunate prema izrazu (1) uz korištenje standardne devijacije izmjerenja na konkretnim uzorcima, dane su radi usporedbe u zadnjem retku tablice III. Treba napomenuti da je nastanak preskoka na izolatoru stohastička pojava koja pri određenomnaponu nastaje s određenom vjerojatnosti. Podnosivi napon U10% je u normi IEC 60060-1 definiran kaonapon pri kojem je vjerojatnost nastanka preskoka na izolatoru 10%. U nastavku su prikazane neke od karakterističnih fotografija električnog luka snimljene u sklopuprovedenih ispitivanja u ispitnom laboratoriju (v. slike 7. i 8.), [6]. Slika 7. Preskok na jednostrukom izolatorskom lancu u ispitnom laboratoriju-izmjenični napon Slika 8. Preskok na dvostrukom izolatorskom lancu u ispitnom laboratoriju-izmjenični napon 8

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 204 Na snimljenim fotografijama se može razabrati da je na gornjoj armaturi električni luk prilikompreskoka uvijek završava na vrhu zaštitne armature. Za donju stranu izolatorskog lanca to pravilo nevrijedi jer je u nekim slučajevima završetak luka zabilježen na vrhu zaštitnih armatura ili pak na nekimdrugim dijelovima ovjesnog pribora. No takve zabilježene pojave moguće je ispraviti već neznatnom korekcijom geometrije armaturešto upravo pokazuje smisao i naglašava potrebu provedbe upravo takvih završnih dielektričnih ispitivanja. Prilikom svih ispitivanja ispitni napon bio je priključen na donjoj strani izolatorskog lanca dok jegornja strana bila uzemljena. Prema Glavnom projektu „Priključni DV 2x220 kV od TE Sisak do priključka na postojeći DV 220kV Mraclin – Prijedor“, knjiga E1 – Elektrotehnički projekt, deklarirani nazivni električni podaci izolatorskihlanaca 220 kV su:  Podnosivi jednominutni izmjenični napon: 395 kV  Podnosivi udarni napon standardnog valnog oblika, pozitivnog i negativnog polariteta: 950 kV (Glavni projekt br. DD286, dokument DD286E123, točka 2 – „Električno dimenzioniranje izolacije“) Usporedbom vrijednosti podnosivih napona određenih ispitivanjem s vrijednostima podnosivihnapona deklariranih u Glavnom projektu može se reći da je:  Podnosivi jednominutni izmjenični napon pod kišom na oba izolatorska lanca sastavljena od 13 staklenih kapastih izolatora je veći od deklariranih 395 kV  Podnosivi udarni napon standardnog valnog oblika negativnog polariteta je veći od dekariranih 950 kV  Podnosivi udarni napon standardnog valnog oblika pozitivnog polariteta je nešto manji od deklariranih 950 kV Norma HRN EN IEC 60071-1 definira standardne izolacijske razine elektro-opreme ovisno omaksimalnom pogonskom naponu za koji je oprema predviđena. Za opremu maksimalnog napona douključujući Um = 245 kV standardne izolacijske razine su definirane na temelju podnosivog kratkotrajnog(jednominutnog) izmjeničnog napona i podnosivog standardnog atmosferskog udarnog napona. Zaopremu namijenjenu za vanjsku ugradnju podnosivi izmjenični napon se prema normi provjeravaispitivanjem pod umjetnom kišom. Iznosi podnosivih izmjeničnih i udarnih napona deklariranih normom IEC 60071-1 za izolacijskurazinu 245 kV mogu se birati između nekoliko standardnih izolacijskih razina čime je moguće lakšeusklađivanje tehničkih zahtjeva i specifikacija projekta s propisanim vrijednostima za tu naponsku razinu.Tako npr., osim izolacijske razine 395 kVa.c. i 950 kVudarno, u normi 60071-1 za naponsku razinu 245 kVpostoji i niža izolacijska razina 360 kVa.c. i 850 kVudarno. Na kraju, može se istaći da iako je na pozitivnom polaritetu udarnog napona izmjeren nešto manjipodnosivi udarni napon od navedenih 950 kV, razlika je mala te se vjerojatno može pripisati određenimodstupanjima u obliku ili završnoj obradi armatura koje su u ovom konkretnom slučaju bile isporučene uzizolatore za ispitivanje.4. ZAKLJUČAK Izbor tipa i vrste izolacije pri izgradnji ili rekonstrukciji nekog VN dalekovoda direktno utječe naukupna dielektrična svojstva dalekovoda. U tom smislu, za korisnika od posebnog interesa treba bitiprovedba opsežnih mjera osiguranja i kontrole kvalitete u svim fazama projekta, od izbora izolatora pasve do završnih laboratorijskih ispitivanja s ciljem potvrde projektom definiranih i postignutih ukupnihdielektričnih svojstva dotičnog dalekovoda. U radu je kroz prikaz općih mjera osiguranja i kontrole kvalitete te na konkretnom primjeruprojekta izgradnje novog priključka TE Sisak na postojeći vod 220 kV „Mraclin – Prijedor“, naglašen iprikazan pristup provedbi kontrolnih aktivnosti nad staklenim kapastim izolatorima tipa U120B, jednog odnovih proizvođača u našoj elektroprivrednoj praksi, a za opremanje izolacijskih konstrukcija za primjenuna konkretnom dalekovodu. Kroz prikaz opsega provedenih kontrola kvalitete i aktivnosti nadzora te rezultata ispitivanja utvornici proizvođača izolatora, pokazuje se svrsishodnost i opravdanost provedbe istih. Usporedbom podnosivih vrijednosti napona utvrđenih završnim dielektričnim ispitivanjem nakompletnim izolacijskim konstrukcijama u neovisnom ispitnom laboratoriju, zaključuje se o postignutojvisokoj razini kvalitete proizvoda sukladno zahtjevima projekta, principima koordinacije izolacije, a uskladu s odrednicama važećih i općepriznatih normi. 9

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2055. LITERATURA[1] IEC 60071-1:2006; Koordinacija izolacije I dio; Definicije, principi i pravila[2] Glavnom projektu „Priključni DV 2x220 kV od TE Sisak do priključka na postojeći DV 220 kV Mraclin – Prijedor“, Dalekovod projekt d.o.o., br. DD286, prosinac 2013.g.[3] Tehničke karakteristike izolatora kataloške oznake E-120-146 IEC tipa U120B, proizvođača La Granja Vidrieria, EU (Izvod iz kataloga proizvođača)[4] S. Bojić, G. Mirošević, G. Levačić, „Dielektrična ispitivanja izolacijskih konstrukcija za primjenu na kompaktiranom nadzemnom vodu 2x110 kV Samobor-Rakitje-Botinec“, 10. savjetovanje HRO CIGRE, 6-10 studeni, 2011., Ref. br. B2-02[5] B. Babić, S. Bojić, „Kontrola kvalitete izolatorske opreme DV 2x220 kV Priključak TE Sisak na DV 220 kV Mraclin-Prijedor“, Tvorničko preuzimanje izolatora U120B u tvornici La Granja Vidrieria, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d. Zagreb, Zagreb, veljača 2016.[6] B. Babić, S. Bojić, „Kontrola kvalitete izolatorske opreme DV 2x220 kV Priključak TE Sisak na DV 220 kV Mraclin-Prijedor“, Završno izvješće o ispitivanju i preuzimanju izolatorske opreme, Institut za elektroprivredu i energetiku d.d. Zagreb, Zagreb, travanj 2016. 10

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 206HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA B2-09ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ9. savjetovanje HRO CIGRÉCavtat, 8. - 12. studenoga 2009.Jože HrastnikIzoelektro [email protected] POTPORNI KOMPOZITNI IZOLATORI I JAKOST ELEKTRIČNOGA POLJA SAŽETAK Ĉlanak govori o kompozitnim izolatorima. U prvom dijelu su ukratko predstavljeni povijestkompozitnih izolatora i teškoće tijekom njihova razvoja. Drugi dio opisuje moguće teškoće u samoj konstrukciji potpornih kompozitnih izolatora zbogjakosti elektriĉnoga polja. Prikazan je takoĊer 3D izraĉun jakosti elektriĉnoga polja pomoću programskogoruĊa OPERA Vector Fields na mjestu na kojem se završava metalni prikljuĉak za priĉvršćenje vodiĉa usamoj konstrukciji izolatora. U trećem dijelu su ukratko opisani meĊunarodne norme za kompozitne izolatore za nadzemnevodove. U ĉlanku se takoĊer spominje i najnovija norma za kompozitne potporne izolatore, koja je u tijekupostupka usvajanja od strane IEC - International Electrotechnical Commission. Objava ove norme sepredviĊa 2010. godine, a odnosi se na prikljuĉke i oznaĉavanje kompozitnih potpornih izolatora nazivnognapona nad 1 kV. Ključne riječi: izolator, kompozitni izolator, nadzemni vod, jakost elektriĉnog polja, norme LINE POST COMPOSITE INSULATORS AND ELECTRIC FIELD STRENGTH SUMMARY Article deals with composite insulators. Article has three parts. In the first part is briefly presentedthe history of composite insulators and difficulties during their development. The second part describes the possible difficulties in the construction of line post compositeinsulators because of electric field strength. Shown is also the calculation of 3D electric field strengthusing the programming tools OPERA Vector Fields on the spot where metal fitting for fastening cable inthe construction of insulator ends. In the third part are briefly described international standards for composite insulators for overheadlines. The article also mentions the latest standard for line post composite insulators, which is only in thepreparation for the IEC international standardization. Announcement of this standard is anticipated in year2010 and refers to the fittings and tagging of line post composite insulators with nominal voltage over1 kV. Key words: insulator, composite insulator, overhead line, electric field strength, standards 1

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2071. UVOD1.1. Kompozitni izolatori Ĉlanak se bavi kompozitnim izolatorima razvijenim u Njemaĉkoj, koji su tamo bili i prvi putaugraĊeni 1967. godine. Razlog njihova razvoja potaknut je potrebom po elektriĉki i mehaniĉki otpornom ipouzdanom izolacijskom elementu za ugradnju u nadzemne vodove nad 1 kV. Kasnije su ih poĉeliproizvoditi i koristiti u Engleskoj, Francuskoj, Kanadi, Italiji i SAD-u. Danas se kompozitni izolatori zanadzemne vodove masovno koriste na praktiĉno svim prijenosnim i distribucijskim mrežama.1.2. Sadržaj članka Ĉlanak ima tri dijela. Prvi dio ukratko opisuje povijest kompozitnih izolatora i teškoće tijekomnjihova razvoja, konstruiranja i pokusa nastalih zbog nepostojanja odgovarajućih meĊunarodnih IECnorma, pa su se za njih primjenjivale meĊunarodne norme za porculanske i staklene izolatore. PrvameĊunarodna IEC norma za kompozitne izolatore bila je objavljena tek 1992. godine, što znaĉi tek 25godina nakon njihove prve ugradnje. Do danas su izdane ĉetiri meĊunarodne IEC norme i jedna tehniĉkaspecifikacija, a odnose se samo na podruĉje kompozitnih izolatora za nadzemne vodove. U drugom dijelu su opisane moguće teškoće u samoj konstrukciji potpornih kompozitnih izolatorazbog jakosti elektriĉnoga polja. Prikazan je takoĊer 3D izraĉun elektriĉne jakosti polja pomoćuprogramskog oruĊa OPERA Vector Fields na mjestu na kojem se završava metalni prikljuĉak zapriĉvršćenje vodiĉa u samoj konstrukciji izolatora. U trećem dijelu su ukratko navedene meĊunarodne norme za kompozitne izolatore za nadzemnevodove. Radi se o slijedećim normama: IEC 61109, IEC 61466-1, IEC 61466-2, IEC 62217, IEC 61952 itehniĉka specifikacija IEC/TS 60815-3. Zaslugom autorove aktivne suradnje u radnoj skupini za pripremuIEC norma – tehniĉki odbor SC36B izolatora za nadzemne vodove, u ĉlanku se takoĊer spominje inajnovija norma za kompozitne potporne izolatore, za koje se tek oĉekuje potvrda norme od IEC. Objavaove norme se predviĊa 2010. godine, a odnosi se na prikljuĉke i oznaĉavanje kompozitnih potpornihizolatora nazivne napetosti nad 1 kV. Jedno poglavlje novoge norme odnosi se na kontrolu jakostielektriĉnoga polja i zaštitu izolatora pred elektriĉnim lukom, na mjestima koja su spomenuta u drugomdijelu ovoga ĉlanka.2. KOMPOZITNI IZOLATORI2.1. Povijest korištenja izolatora Najprije su se kao izolacijski materijali pojavili porculan i staklo. Ta dva materijala seupotrebljavaju još i danas. Prvi porculanski izolatori su se koristili pri ugradnji telefonskih linija već godine1850. Krajem 19. stoljeća su u Njemaĉkoj prvi puta koristili izolatore od porculana na naponu od 15 kV. Godine 1910. su bili razvijeni jednostruki, godine 1920. dvostruki kapasti, ĉetrdesetih godina 19.stoljeća još i natezni (štapni) porculanski izolatori. Tada nije bilo na raspolaganju drugoga materijala,otpornog na vremenske neprilike i pražnjenja na površini izolatora. Prije približno 50 godina, oko godine1956. na tržištu su se pojavili stakleni izolatori [4], kao konkurencija porculanskim izolatorima. Keramika istaklo su danas tradicionalni materijali, koji se koriste za proizvodnju izolatora za vanjsku upotrebu. Vrloduga dob upotrebe i dobro poznavanje svojstava tih materijala daju korisnicima neku sigurnost, pa neprelaze na nove materijale. Ti izolatori još i danas u svijetu ĉuvaju veći dio tržišta. Staklo i keramika su vrlo teški materijali. Oba su takoĊer lomljiva, što je potaklo razvoj novihmaterijala. Razvoj izolatora se nastavio upotrebom plastiĉnih masa. Prije približno 60 godina poĉela jeproizvodnja elektriĉnih izolatora iz polimernih umjetnih smola. Prvi polimeri korišteni za elektriĉneizolatore su bili cikloalifatske epoksidne smole. Cikloalifatske epoksidne mase su bile predstavljene godine 1957 [5]. Otkrićem cikloalifatskihepoksidnih masa, oko 1960. zapoĉelo se s proizvodnjom elektriĉnih izolatora za vanjsku montažu. Naprvim cikloalifatskim izolatorima je došlo do njihova uništenja ubrzo nakon ugradnje. To je trajalo takodugo, dok cikloalifatske epoksidne mase nisu pridobile nova, bolja kemijska svojstva.2

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 208 U SAD-u su se prvi cikloalifatski izolatori koristili pod imenom GEPOL [5]. Na njihovoj su sepovršini ubrzo nakon ugradnje pojavila oštećenja u obliku pukotina [6]. Kasnije su se cikloalifatske epoksidne mase eksperimentalno upotrebljavale, kao izolacijskimaterijal za provodne izolatore u 500 kV sklopnih ĉelija. Sedamdesetih godina se za provodne izolatoretakoĊer koristio i u 115 kV sklopnih ĉelija i za nosaće izolatore u distribucijskim poduzećima Engleske.Nosaĉi izolatori su imali nagnuta rebra za osiguranje prirodnig ĉišćenja neĉistoće. Zbog razliĉnih razloga,takoĊer zbog utjecaja niskih temperatura i nedovoljnog smanjenja težine, cikloalifatske epoksidne masese u SAD-u nisu nikada upotrebljavale za vanjsku montažu [2]. Cikloalifatske epoksidne mase se danas još uvijek upotrebljavaju za unutarnju montažu i u nekimpoluzatvorenim energetskim postrojenjima. Ti izolatori su u velikoj mjeri potisnuli porculanske izolatore usrednjenaponskim (SN) postrojenjima. Godine 1970. su bili razvijeni izolatori s keramiĉkim rebrima poduprtim s štapovima iz staklenihvlakana. Nikada nisu bili u širokoj primjeni, a daljnji je razvoj bio usmjeren u lakše polimerne materijale.2.2. Povijest kompozitnih izolatora Prije približno 40 godina su se pojavili kompozitni izolatori, koje su prvo poĉeli razvijati uNjemaĉkoj [1]. Kasnije su ih razvijali u Engleskoj, Francuskoj, Italiji i SAD-u. Težnja je bila proizvestiotporan i pouzdan izolacijski sistem, u elektriĉnom i mehaniĉkom smislu za srednje i visoke napone. Prvikompozitni izolatori su bili ugraĊeni godine 1967. u Njemaĉkoj [1]. Na samom poĉetku, gotovo svakavrsta kompozitnih izolatora imala je jezgru od staklenih vlakana, koja služi kao nosivi dio, dok su se zaomotaĉ izolatora koristili razliĉiti materijali. Kasnih šezdesetih i poĉetkom sedamdesetih proizvedena je prva generacija kompozitnihizolatora u komercijalne svrhe. Tablica I. Prve generacije kompozitnih izolatora u komercijalne svrhe [1].ProizvoĎač Materijal omotača Godina DržavaCeraver EPR 1975 FrancuskaOhio Brass EPR 1976 SADRosenthal SIR 1976 NjemaĉkaSediver EPR 1977 SADLapp EPR 1980 SADReliable SIR 1983 SADEPR – etilen propilenSIR – silikonska guma Prve eksperimentalne aplikacije prve generacije kompozitnih izolatora su dale miješane rezultate.Izolatori su se elektriĉki pokazali jako dobrim. Zbog slabe otpornosti na trganje izolacijskih obruĉa,silikonska guma, koja se na sobnoj temperaturi vulkanizirala, zamijenjena je silikonskom gumom, koja sevulkanizirala na višoj temperaturi. Pri nekim drugim tipovima izolatora koristio se EPDM (etilen propilen dien monomer), koji jeosiguravao nešto bolja mehaniĉka svojstva. Na prvim izolatorima iz EPDM, koji su bili montirani naobalnom podruĉju, vrlo brzo je došlo do uništenja omotaĉa. Neki proizvoĊaĉi su kasnije poĉeli koristiti jedno komponentnu silikonsku gumu, a drugi su razvilietilen propilen kopolimer (EPK) za izradu izolacijskoga omotaĉa i smjesu sastavljenu iz EPDM i tekućegasilikona za premaz površine za osiguravanje hidrofobiĉnosti. Laboratorijski testovi i pokusne montaže su pokazale odreĊene slabe strane kompozitnihizolatora: a) erozija izolacijskoga materijala, b) proboji izolacijskoga materijala, c) raspukline na površini izolatora, d) gubitak mehaniĉkih svojstava, e) prelomi izolatora, f) prodor vode u konstrukciju izolatora, g) krhki lom. Bolja rješenja konstrukcije i izbora materijala dovele su do izrade izolatora s dobrim elektriĉnim imehaniĉkim svojstvima za upotrebu u gotovo svakoj okolini. Pri izradi kompozitnih izolatora je vrlo važna visoka (dobro razvijena) tehnologija izrade, poduprtaodgovarajućim postupcima kontrole. 3

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 209 U ĉetrdesetogodišnjoj povijesti proizvodnje i upotrebe kompozitnih izolatora, njihove općeniteprednosti u usporedbi s klasiĉnim izolatorima, razuvjerile su i najveće zagovornike stare tehnologije, pasu i oni poĉeli upotrebljavati kompozitne izolatore. Glede na to, da su kompozitni izolatori još uvijekrelativno novi na trgu, potrebna su stalno bolja rješenja i nove norme na tom podruĉju.3. KOMPOZITNI IZOLATORI I JAKOST ELEKTRIČNOG POLJA3.1. Električno polje Uzduž izolatora uspostavlja se elektriĉno polje, koje nije homogeno, već ovisi o svojstvimamaterijala i geometrije. Sve to utjeĉe na dielektriĉna opterećenja uzduž izolatora, koja rastu s veliĉinomnapona U, odnosno elektriĉnoga polja E. Izolator bi trebao izdržati barem takve pokusne napone, koje odreĊuje standardni izolacijski nivo.Svaki materijal izdrži samo odreĊeno kritiĉno elektriĉno polje Ekrit, a zatim popusti (ionizacija, luk, korona).Zbog toga što elektriĉno polje nije homogeno, E na odreĊenom mjestu prekoraĉi Ekrit već pri nižemnaponu, što izazove lokalnu ionizaciju i takoĊer prerani preskok. Gornji i donji spojni element predstavljaju elektrode, koje zbog svojeg oblika (kao i ostalihkarakteristika izolatora) utjeĉu na preskoĉni napon. Na preskoĉni napon Upr iskrišta, osim udaljenostimeĊu elektrodama diskr, utjeĉu i drugi važni ĉimbenici, kao što su: a) vrsta napona, b) oblik elektroda – gornji i donji metalni element, c) materijal, iz kojeg su napravljene elektrode, d) atmosferski uvjeti (temperatura, tlak, vlaga), e) oneĉišćenje iz okoliša. Kad se izolacijski materijal nalazi u elektriĉnomu polju, jakost elektriĉnog polja je raspodijeljena iunutar materijala. Ako se radi o homogenom materijalu, ĉiji je cjelokupni volumen jednake strukture sjednakim kemijskim svojstvima, raspodijeljenost elektriĉnoga polja je jednakomjerna. Kada pak zbograzliĉitih uzroka (greške u proizvodnji, starosti materijala …) materijal nema jednake strukture, dolazi donejednolike raspodijeljenosti elektriĉnoga polja – koja ovisi o sastavnim dijelovima te nehomogenestrukture. Nejednoliĉna raspodijeljenost elektriĉnoga polja utjeĉe na pojavu parcijalnih pražnjenja(elektriĉna jakost polja se porazdijeli u omjeru ). Ova pojava predstavlja gubitak energije i ovisi odnapona odnosno jakosti elektriĉnoga polja. Pri tome se smanjuju izolacijska svojstva materijala, što ukonaĉnoj fazi dovede i do njegova uništenja. Lokalna preopterećenja izolacije, zbog koji dolazi doparcijalnih pražnjenja, mogu se pojaviti pri svakom izolacijskom materijalu kod odreĊenog napona.3.2. Smanjivanje jakosti električnoga polja3.2.1. Korona obruči Jakost elektriĉnoga polja se na kompozitnim izolatorima najĉešće formira i posljediĉno smanji nakritiĉnim mjestima pomoću takozvanih „korona obruĉa“. Na slici 1 je prikazan korona obruĉ jednoga odeuropskih proizvoĊaĉa slikonskih kompozitnih izolatora. Slika 1. Korona obruĉ4

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2103.2.2. Promjena gornjega priključka potpornoga izolatora Jakost elektriĉnog polja moguće je smanjiti i promjenom materijala gornjega prikljuĉka potpornihkompozitnih izolatora. Za materijal gornjega prikljuĉka smo koristili UV stabilan poliamid PA6 s dodatkom30 % staklenih vlakana, koji već osam godina koristimo za izradu stezaljke, koja se pokazala izuzetnoizdržljivom i tijekom vremena zadržala svoja primarna svojstva. Taj materijal nudi optimalnu kombinacijumehaniĉke ĉvrstoće, tvrdoće i žilavosti, mogućnost mehaniĉkog prigušivanja i otpornost na habanje. Ovasvojstva, zajedno s dobrom elektriĉkom izolativnošću i dobrom kemijskom otpornošću dokazuju, da jePA 6 svestrano korisna inženjerska kvaliteta za mehaniĉko konstruiranje i održavanje. Ako mu se doda30 % staklenih vlakana, poveća mu se tvrdoća, krutost, otpornost protiv puzanja i dimenzijska stabilnost,a ujedno zadržava i odliĉnu otpornost na habanje. Dozvoljava i više maksimalne radne temperature.3.3. Izračun jakosti električnog polja u izolatoru Za izraĉun raspodjele jakosti elektriĉnog polja bio je korišten program OPERA 3d, koji je zasnovan nametodi konaĉnih elemenata. Svi modeli su trodimenzionalni. Izvršeni su izraĉuni za dva razliĉita modelaizolatora: a) Potporni kompozitni izolator s gornjim spojnim elementom iz aluminija i golim vodiĉem – model 1. b) Potporni kompozitni izolator s gornjim spojnim elementom iz izolacijskog materijala PA 6+30 % i golim vodiĉem - model 2.Pri svim modelima je bio potencijal u vodiĉu 24 kV. Relativne dielektriĉnosti pojedinih elemenata izolatoraiznose: a) gornji prikljuĉak – aluminij (r=10000), b) gornji prikljuĉak – PA6 (r=3,2), c) nosivi element iz staklenih vlakana (r=3,5), d) omotaĉ iz silikonske gume (r=2,7), e) opružna stezaljka s motkom i poklopcem – poliamid (r=3,2), f) opruga na opružnoj stezaljci – procrom (r=10000), a) b) Slika 2. Jakost elektriĉnoga polja u izolatoru, a) gornji prikljuĉak iz provodnoga materijala, b) gornji prikljuĉak iz izolacijskoga materijala.Iz slike 2a je razvidno, da je najviša jakost elektriĉnoga polja na mjestu, gdje završava gornji prikljuĉak.Kad smo zamijenili materijal gornjega prikljuĉka, najviša jakost elektriĉnog polja bila je na mjestu nakojem se vodiĉ dotiĉe gornjega prikljuĉka. Najviša vrijednost jakosti elektriĉnoga polja u izolatoru sgornjim prikljuĉkom iz izolacijskoga materijala je približno tri puta manja od najviše jakosti elektriĉnogpolja u izolatoru s gornjim prikljuĉkom iz provodnoga materijala. 5

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2114. NORME ZA KOMPOZITNE IZOLATORE Kompozitni izolatori su još uvijek relativno novi na tržištu, a njihovim boljim izvedbama morajuslijediti i nove meĊunarodne IEC norme. U prošlosti je primjena kompozitnih izolatora bila suoĉena sproblemom da za tu vrstu kompozitnih izolatora nisu bile ustanovljene meĊunarodne IEC norme. Prirazvoju, konstruiranju i ispitivanjima korištene su meĊunarodne norme za porculanske i stakleneizolatore. Prva meĊunarodna IEC norma je bila izdana tek godine 1992, što znaĉi, da su kompozitniizolatori prvu normu dobili tek 25 godina nakon njihove prve ugradnje. Do danas su izdane ĉetirimeĊunarodne IEC norme i jedna tehniĉka specifikacija, koji se odnose samo na podruĉje kompozitnihizolatora za nadzemne vode. Radi se o slijedećim normama: IEC 61109, IEC 61466-1, IEC 61466-2, IEC62217, IEC 61952 i tehniĉka specifikacija IEC/TS 60815-3. Norma IEC 62217 – Polymeric insulators for indoor and outdoor use with nominal voltage> 1000 V – general definitions, test methods and acceptance criteria [6]. Norma se upotrebljava zapolimerne izolatore, ĉiji izolacijski dio se sastoji iz jednog ili više izolacijskih materijala. Izraz polimerniizolatori ukljuĉuje šuplje i izolatore ĉvrste jezgre za unutarnju i vanjsku montažu. Predmet ove norme jeodreĊivanje zajedniĉkih termina, odreĊivanje zajedniĉkih metoda ispitivanja, odreĊivanje kriterijapodesnosti za polimerne izolatore. Norma IEC 62217 daje preporuke za oĉuvanje što dužeg životnogvijeka polimernih izolatora. Norma IEC 61109 – Insulators for overhead lines - composite suspension and tensioninsulators for A.C. voltage greather than 1000 V – definitions, test methods and acceptancecriteria [7]. Norma govori o nosaĉim i zateznim izolatorima sastavljene iz pune jezgre (najĉešće izstaklenih vlakana) i polimernoga omotaĉa koji je trajno ugraĊen u jezgru. Namjena norme je odreĊivanjezajedniĉkih termina za nosaĉe i zatezne izolatore. Norma propisuje metode ispitivanja i kriterijeprikladnosti za tu vrstu izolatora. Norma IEC 61466-1,2 – Composite string insulator units for overhead lines with a nominalvoltage greater than 1000 V; Part 1: standard strength classes and end fittings; Part 2:Dimensional and electrical characteristic. [9],[10] Prvi dio govori o standardnim prikljuĉcimakompozitnih izolatora, kao što su oĉka, zdelica, batiĉ, viljuška… propisuje i specifiĉne vrijednostimehaniĉkih karakteristika izolatorskih lanaca i definira glavne dimenzije elemenata korištenih uizolatorskim lancima. Drugi dio odreĊuje elektriĉne i dimenzijske znaĉajke kompozitnih izolatora zanadzemne vodove. Norma IEC 61952 – Insulators for overhead lines – composite line post insulators for A. C.systems with a nominal voltage greather than 1000 V – definitions, test methods and acceptancecriteria [8]. Norma se bavi linijskim potpornim kompozitnim izolatorom iz pune nosive jezgre (najĉešće izstaklenih vlakana) i polimernoga omotaĉa, koji je trajno namješten na jezgru. Namijenjeni su ugradnji nanadzemne vodove nazivnog napona nad 1000 V. Svrha norme je odreĊivanje zajedniĉkih termina zanosaĉe i zatezne izolatore. Norma propisuje metode ispitivanja i kriterije podobnosti za tu vrstu izolatora. Tehniĉka smjernica IEC/TS 60815-3 – Selection and dimensioning of high–voltage insulatorsintended for use in polluted conditions, part 3: Polymer insulators for A. C. systems [11].Namijenjena je izboru polimernih izolatora za izmjeniĉne sisteme u ovisnosti od uvjeta oneĉišćenja.4.1. Nova norma za potporne kompozitne izolatore IEC 62609 Godine 2010. predviĊeno je izdanje nove norme za potporne kompozitne izolatore IEC 62609 –Composite line post insulators for overhead lines with a nominal voltage greater than 1000 V –Part 1 : standard bending moment classes and end fittings. Norma će propisati osnovne dimenzijerazliĉitih mogućih prikljuĉaka za potporne kompozitne izolatore. Definirat će približno 12 razliĉitih mogućihgornjih prikljuĉaka za priĉvršćenjem vodiĉa. U normi će biti predložen sistem oznaĉavanja potpornihkompozitnih izolatora iz kojega će se jasno prepoznati tip gornjega prikljuĉka, tip donjega prikljuĉka, zakoji nivo napona je izolator namijenjen i kolika je puzna staza izolatora. U normi će biti rijeĉ i o podruĉju kontrole i smanjivanju elektriĉnoga polja te zaštita izolatora predelektriĉnim lukom.6

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 2125. ZAKLJUČAK Izolatori su vrlo važni elementi u elektroenergetskom sistemu, posebno na podruĉju distribucije iprijenosa elektriĉne energije. Koncem 19. stoljeća su u Njemaĉkoj prvi puta koristili izolatore iz porculanana naponskom nivou od 15 kV. Danas porculanske i staklene izolatore sve više zamjenjuju kompozitniizolatori, koji su se pojavili prije približno 40 godina. U ĉetrdesetogodišnjem povijesnom razvojuproizvodnje i upotrebe kompozitnih izolatora, njihove općenite prednosti u poredbi s klasiĉnim izolatorima,uvjerile su i najveće zagovornike stare tehnologije da poĉnu primjenjivati kompozitne izolatore.Kompozitni izolatori su još uvijek relativno novi na tržištu, zbog toga ih je potrebno unaprjeĊivati, ĉemumoraju slijediti i meĊunarodne IEC norme. U ĉlanku su u kratkim crtama predstavljene meĊunarodne IEC norme, koje govore o podruĉjukompozitnih izolatora. Predstavljena je takoĊer i najnovija IEC norma, koji se oĉekuje 2010. godine. Svrha ĉlanka je bilo pokazati, da i kvalitetni kompozitni izolatori, koji imaju velike prednosti uusporedbi s klasiĉnim (porculan, staklo) mogu takoĊer imati i slabosti, kao i to da je praćenje aktualnihnorma vrlo važno za pravilan izbor, ugradnju i odreĊivanje kvalitete kompozitnih izolatora. Jedino na tajnaĉin možemo osigurati njihov dug životni vijek i stoga neprekinutu opskrbu elektriĉne energije.6. LITERATURA[1] E. A. Bauer, \"Plastic Composite insulators to the system Rodurflex,“, Presentation to the IEEE Nonceramic/CompositeInsulator Working group in New York, January 28, 1976.[2] J. F. Hall, \"History and bibliography of polymeric insulators for outdoor applications“, IEEE Transactions on Power delivery, Vol. 8, No. 1, January 1998.[3] M. Bezjak, \"Raziskave radijskih motenj na polizoliranih vodnikih s kovinskimi sponkami“, december 1997.[4] B. Barl \"Raziskave Kompozitni izolatorji, diplomsko delo“, Maribor junij 2000.[5] J. Hrastnik \"Razvoj podpornega kompozitnega izolatorja“, Magistrsko delo, FERI, Maribor, Oktober 2006.[6] IEC 62217 Polymeric insulators for indoor and outdoor use with nominal voltage > 1000 V – general definitions, test methods and acceptance criteria, October 2005.[7] IEC 61109 Insulators for overhead lines - composite suspension and tension insulators for A.C. voltage greather than 1000 V – definitions, test methods and acceptance criteria, May, 2008.[8] IEC61952 Insulators for overhead lines – composite line post insulators for A. C. systems with a nominal voltage greather than 1000 V – definitions, test methods and acceptance criteria, May 2008.[9] IEC 61466-1, Composite string insulator units for overhead lines with a nominal voltage greater than 1000 V; Part 1: standard strength classes and end fittings, February, 1997.[10] IEC 61466-2, Composite string insulator units for overhead lines with a nominal voltage greater than 1000 V; Part 2: Dimensional and electrical characteristic, February, 2002.[11] IEC/TS 60815-3 Selection and dimensioning of high–voltage insulators intended for use in polluted conditions, part 3: Polymer insulators for A. C. systems, October, 2010. 7

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 213

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 214

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 215

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 216

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 217

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 218

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 219

Nadzemni vodovi – Električne komponente, I. dio – Izolacija str. 220