CIGRE WG C4.303 Folleto 555, “Prueba de contaminación artificial para aisladores de polímero: resultados de una prueba interlaboratoria” informó sobre pruebas de contaminación comparativas realizadas en varios laboratorios diferentes en dos muestras de aisladores de línea de silicona. Se utilizó el mismo procedimiento de prueba básico que para los aisladores cerámicos, con la principal diferencia de que las superficies de los aisladores poliméricos primero se 'preacondicionaron' con caolín seco antes de aplicar la suspensión estándar (es decir, agua que contenía la cantidad requerida de sal para alcanzar un densidad de depósito de sal SDD de 0,3 mg/cm2 así como 40 g/l de caolín, lo que lleva a un valor NSDD de 0,1 mg/cm2).

Esta contribución anterior editada al INMR por Alberto Pigini revisó las lecciones clave aprendidas.

Las pruebas anteriores de contaminación por turnos en diferentes laboratorios de todo el mundo demostraron una buena reproducibilidad y repetibilidad, especialmente cuando se consideran los diferenciales que normalmente se observan en dichos datos. Por ejemplo, los voltajes de descarga disruptiva variaron de 126 kV a 142 kV en pruebas realizadas justo después de la contaminación (sin período de recuperación) y de 125 kV a 155 kV (permitiendo 65 horas para la recuperación).

Debido al preacondicionamiento, la hidrofobicidad de la superficie de estos aisladores poliméricos era escasa justo después de la aplicación de la suspensión. La clase de humectabilidad fue de aproximadamente 7, que según IEC 62073 es típica de los aisladores cerámicos. Por el contrario, un WC de 1 es normal para la mayoría de los aisladores con carcasa de silicona nuevos y no contaminados. Además, el WC apenas cambió incluso 65 horas después de la contaminación, lo que significa una recuperación de hidrofobicidad insignificante. Además, el WC se mantuvo esencialmente igual tanto antes como después de las pruebas de contaminación, en las que se observaron humedecimiento por niebla y descargas a lo largo de los aisladores. Es posible que haya habido una recuperación limitada dentro de la capa de contaminación que, aunque no fue suficiente para influir en el WC exterior, dio como resultado una resistencia del aislamiento ligeramente mejorada después de 65 horas (en este caso, un aumento promedio del 11 %).

Se han realizado pruebas similares en China, sin embargo, con una cantidad mucho mayor de materiales inertes en la suspensión, lo que lleva a valores de NSDD de 5 a 10 veces más altos que para SDD. El lodo mucho más denso resultante enmascara por completo la superficie del aislador, lo que da como resultado nuevamente un WC cercano a 7. La recuperación de la hidrofobicidad en este caso es aún más difícil que en el esquema de prueba que se propone en CIGRE. Aquí está el problema:

El valor de WC medido de 7 de tales pruebas es muy diferente de lo que se encuentra típicamente en los aisladores poliméricos en servicio. Por ejemplo, en un informe anterior de ABB que evaluó la experiencia de servicio a largo plazo con docenas de aisladores de aparatos huecos hechos de caucho de silicona, el WC medido después de años de servicio en diversos sitios contaminados en todo el mundo varió de 1 a 3. Basado en esto , la representatividad de los procedimientos propuestos parecería problemática y los resultados correspondientes deberían considerarse muy conservadores. El procedimiento de prueba enmascara por completo las características hidrofóbicas inherentes de los aisladores poliméricos y hace que su rendimiento sea similar al de los aisladores cerámicos con la misma geometría.

La principal diferencia entre tales pruebas y la experiencia de campo real radica en el hecho de que la contaminación en estado estacionario en servicio se alcanza solo después de un período relativamente largo. Por ejemplo, las pruebas realizadas en el desierto han indicado que se necesitan alrededor de 3 años para que la contaminación alcance su valor de estado estable. Esto le da al material de silicona mucho tiempo para interactuar con la capa de contaminación, paso a paso, y esto facilita la recuperación de la hidrofobicidad. Por el contrario, en estas pruebas, la suspensión completa denominada "estado estacionario" se aplicó en un solo paso discreto.

Un esquema simplificado para representar el rendimiento esperado de un aislador polimérico bajo contaminación se informa en un gráfico que muestra la distancia de fuga específica unificada esperada (USCD) como una función de SDD para ambas condiciones extremas de WC (1 y 7), también haciendo referencia a DC aplicaciones Para WC=1, la superficie del aislador es completamente hidrofóbica y no puede ocurrir un flashover de contaminación típico. Más bien, el flashover ocurre en el aire y es básicamente independiente de la severidad de la contaminación, siendo igual o mayor que el valor que se puede evaluar con base en USCD (es decir, la línea roja). En el caso de WC=7, que es un rendimiento cercano al de los aisladores cerámicos de la misma geometría (dado un diámetro promedio del aislador de 250 mm), la línea azul muestra lo que se puede esperar.

Conclusiones

• Mientras que desde el punto de vista de la contaminación los aisladores cerámicos se definen sólo por su geometría, el desempeño de un aislador polimérico también depende de la hidrofobicidad y su capacidad para recuperar esta propiedad (en cierta medida expresada por WC instantáneo);

• El rendimiento de la contaminación de los aisladores compuestos puede variar en un amplio rango dependiendo de WC (como se muestra en el gráfico), especialmente en niveles de contaminación más altos.

• Las pruebas de contaminación como las propuestas dentro de CIGRE y que tienen el WC de los especímenes de prueba cerca de 7, son excesivamente conservadoras y no representan las condiciones típicas de servicio. Si bien tal vez puedan ser útiles para propósitos de comparación (por ejemplo, para clasificar las eficiencias de diferentes perfiles), no pueden aplicarse directamente a las verificaciones de diseño. Anulan la ventaja básica de los aisladores poliméricos, tomados como base de diseño, algo que es esencial para los desarrollos en curso en HVDC y UHVDC.

https://www.inmr.com/artificial-pollution-tests-of-polymeric-insulators/