. . : الريس نضال م د إشراف

: أبو محمد المهندس إعدادحوران

البولميري العازل الغلاف ذات الصواعق مفرغاتLong term performance of polymer housed MO-surge arresters

مقدمة:1-التجهيزات من الصواعق مفرغات تعد

القدرة نظام في األساسيةتضمن , حيث تنسيق الكهربائي

للعازلية حماية مناسب تؤمن وكمحوالت القيمة التجهيزات

التوترات من الكابالت و االستطاعةعمليات أو البرق عن الناتجة الزائدة

الوصل . و الفصل

-2: المعدنية األوكسيدية الصواعق مفرغات تصميمهمYYا رئيسYYين قسYYمين مYYن المفرغات هذه تتألYYفالقسYYYYم , يتكون العازل الغالف و الفعال القسYYYYم ( ذات معدنيYة أوكسYيدية مقاومات تكدس مYن الفعال ) - بنيYة ضمYن محفوظYة خطيYة غيYر تيار توتر مميزاتضYYYد الحمايYYYة العازل الغالف يؤمYYYن و ميكانيكيYYYة

. المحيطة الغالف 2-1-الظروف ذات العالYYYي التوتYYYر مفرغات تصYYYميم مبادئالبولميري ذات 2-2-العازل المتوسYYط التوتYYر مفرغات تصYYميم مبادئ

البولميري العازل الغالفالشعاعيYYYة- 3-2 الشدة و التلوث حالYYYة فYYYي األداء

الكهربائي للحقل

ذات 1-2- العالYYYYي التوتYYYYر مفرغات تصYYYYميم مبادئ: البولميري العازل الغالف

( األول المفرغات: ( Aالنوع يشبYه و الصYمام ذي النوع يسYمى , ببنيYYة المقاومات تدعYYم و البورسYYالني العازل الغالف ذات

مثYYل مواد مYYن مصYYنوع قفYYص شكYYل علYYى FRPداخليYYة. ) حلقات) أو قضبان شكل على بألياف مقوية بوليمرات

الحتواYئهYYا ضغYYط تحريYYر أنظمYYة إلYYى المفرغات هذه تحتاج. بداخلها الغاز من كمية على

األداء : و العاليYYة الميكانيكيYYة القدرة النموذج هذا فوائYYد مYYن. القصر حالة في المضمون

( الثانYYي ) هنYYا نميYYز(:Bالنوع المَغلYYٌف التصYYميم و( B1بيYYن( ألقفصي (.B2التصميم

للتصYYميم األسYYاسية التقنيYYة النوع B2الميزات ميزات مثYYلA .المطاط نحYYYYYو اتجاه هناك كان بالمواد يتعلYYYYYق فيمYYYYYا

المادة( SRالسYYيليكوني ) هذه تمتاز حيYYث هام لسYYبب ذلYYك والماء ) صYد أقYل( HYDROPHOBICITYبخاصYيٌة حسYاسية يملYك و

. الكيميائية بنيتYه بسYبب الشمسYية األشعYة يوضYح( 1الشكYل )تجاهذلك.

Fig. 1: Internal mechanical structure

of Type B2 arresters, „cage design.“

Left: Loop design, right: rod design.

ذات 2-2- المتوسYYYط التوتYYYر مفرغات تصYYYميم مبادئالبولميري العازل :الغالف

: األولى المجموعةمباشرة متوضعYYة كالسYYليكون البولميريYYة المادة تكون

. لألطراف أغطية تلزم ال وهنا الداخلية األجزاء على: الثانية المجموعة

وهنYا الفعال الجزء حول مضغوطYا العازل الغالف يكون. لألطراف أغطية تلزم

: الثالثة المجموعةبشكYYل إمYYا للغاز داخلYYي فراغ وجود مYYع الثانيYYة مثYYلالتصYنيع عمليات نتيجYة مقصYود غيYر أYو تصYميميا مقصYود

. بها المتحكم غير

Fig. 2: Principle designs ofMV arresters. Left: Group I,

right: Group II (III).

Fig. 3: Internalstructure of a MVarrester, Group I.

االختبارات:3-قبYل مYن القياسYية المواصYفات نشYر حديثYا -IEC (IEC 60099تYم

4 ,ED. 1.2 2001-12)الغالف ذات الصYواعق مفرغات اختبار إجراءات تتضمYن التYي واالختبارات إلYYYYYى باإلضافYYYYYة البولميري األوكسYYYYYيدي العازل

الدارة . قصر و الميكانيكية و المناخيةاألسYباب مYن و جدليYة نقاشات إلYى أدت األمYد طويلYة االختباراتباإلضافYة , الماء صYد ظاهرة تراعYي التYي اإلجراءات تحديYد صYعوبةاختبار فYي المتنوعYة المناخيYة المسYتلزمات تغطيYة صYعوبة إلYى

الخارجي 3-1-واحد. للعازل األمد طويل األداء-2-3 ) ( للمفرغات المعيارية القياسية االختبارات

-3-3: القياسية غير االختبارات

بالماء 1-3-3- الغمر اختباراتالرطوبة 2-3-3- من التخلص اختبارات

الرطوبة- 3-3-3 لدخول األجل طويلة االختبارات

الخارجي 1-3- للعازل األمد طويل : األداء

أداء لتفحYYYص اإلجراءات مYYYن العديYYYد تطويYYYر تYYYمالشروط مختلYYف تأثيYYر تحYYت البولميريYYة العوازلتدوم التYي و األجYل طويلYة االختبارات منهYا المحيطYة

. 5000h أYYو 1000hمدة متوسYYطة توترات تطYYبيق مYYعلخاصYية الديناميكYي السYلوك هنYا الهامYة األمور مYنالخاصYYية , هذه المواد بعYYض تفقYYد حيYYث الماء صYYد

مثYYل ) دائYYم حيYYث( EPDMبشكYYل مؤقYYت بشكYYل أYYومثل اإلجهاد فترة بعد .السليكون تستعيدها

مثYYYل القياسYYYية االختبارات إجراءات علYYYى اعتمادا(VDE 441-1982( ) وIEC 61109-1992 )لعوازل

اختبارات .... إلجراء محاوالت هناك كانت الخطوط , يواجYه هذا لكن عاليYة توترات تطYبيق مYع األمYد طويلYةبتجربYة تقوم الحاليYة المختYبرات أYن وهYي بمشكلYة

الضبابYYي ) عنYYد 1000hمدة( SOLT FOG TESTSالملYYحمدة KV(100-150)توترات توترات 5000hو عنYYYYYYYYYYYد

متوسطة.

-2-3 ) ( المعياريYYYYYYة القياسYYYYYYية االختباراتللمفرغات:

يتوجYب حيYث يكفYي ال فقYط الخارجYي العازل اختبارمثYYYYل اختبارات تجرى و التصYYYYميم كامYYYYل اختبار " ميكانيكيYا" المفرغYة تضغYط الرطوبYة دخول اختبارمدة مغلYي ماء فYي تحفYظ و االتجاهات مختلYف مYن

42h الحرارة لدرجYYYة الماء فYYYي يYYYبرد أYYYن بعYYYد وتقارن و المتناوب التيار قياسYYات تتكرر المحيطYYةتكون , أYن يجYب ال السYابقة القياسYات مYع النتائYجوجود عدم و الكهربائيYYYYYة بالمميزات تغيرات هناك

. التصميم ضمن الماء دخول على إشارة

-3-3: القياسية غير االختبارات , مختلفة تصاميم أداء فحص المقارنة اختبارات منهافYي , األمYد طويYل السYلوك عالYي ضغYط تأثيYر تحYتحرارة تأثيYر تحYت التصYرف و الضبابYي الملYح ظروف

عالية.

بالماء :1-3-3- الغمر اختبارات

السYليكونية – الصYواعق مفرغات مYن نوعيYن نغمYر- (- نوع األولYYYى منزوع yنوع )xالمجموعYYYة ماء فYYYي

مYYع ) دخول( 1kg/m3of NACLالشوارد فحYYص يتYYم وتيار قياس خالل من الماء

درجتين . )) تأخذ المسYYYتمر C-70 C 100التسYYYريباختالف , يالحYظ و الماء حرارة درجYة تأثيYر لدراسYة

الشكYYل . - في الرطوبYYة نفاذيYYة مقاومYYة -- 5فYYيمYن YالمفرغYة ألكثYر الغليان 100hتقاوم درجYة فYي

بينمYا , التسYريب تيار فYي ملحوظ تغيYر ظهور قبYلالنوع و xيملYYك الماء نفاذيYYة تجاه قليلYYة مقاومYYة

عدة التسريب تيار لبلوغ ساعات عدة A. µيلزمتيار نمYو نسYبة علYى كYبير تأثيYر لهYا الماء حرارة إذا

التسريب.

Fig. 5: Water immersion test with two different

water temperatures. Test duration up to 800 h.

-2-3-3: الرطوبة من التخلص اختباراتو بالماء الغمYر تجربYة فYي القياسYات و اإلجراءات نفYس تسYتخدم

النوعيYYYن الغرفYYYة , Y-XلنفYYYس ظروف فYYYي العينات تحفYYYظالشكYل , ) يظهYر يكون( 6العاديYة الرطوبYة تسYرب مYن التخلYص أYن

. المختبرة للمفرغات سريعاغيYر التصYميم فيكون الماء لتشكYل تتكاثYف لYم الرطوبYة أYن طالمYا

للخطر . معرض

Fig. 6: Change of leakage current due todiffusion of humidity into the design and

recovery in dry periods.

3-3-3: الرطوبة- لدخول األجل طويلة االختباراتالصYYواعق مفرغات مYYن مختلفYYة أنواع سYYبعة اختبار تYYم , حجرة فYYي العينات وضعYYت حيYYث المتوسYYطة للتوترات

عاليYة ) رطوبYة نسYبية( )30C-35Cذات رطوبYة ( 0.100-0.95ومع:

مدة- ) صناعي .2.5hمطر يوم( كلمتناوب- توتر 12KVتطبيق

مدة- وكهربائيYYYة ميكانيكيYYYة أربYYYع 5اختبارات كYYYل أيامأسابيع.

البالغة- االختبار فترة طيلة العملية days 780تكررالشكYل ) الثانيYة( 7يظهYر المجموعتيYن تصYاميم كYل أYن

خاص , وبشكYYل قصYYيرة فترة خالل فشلYYت قYYد والثالثYYةالغالف داخYYYل الغاز مYYYن كميYYYة ظهرت حيYYYث الثالثYYYة

مYع , ) األولYى المجموعYة بينمYا فقاومYت( السYليكونالعازل . طويلة لمدة

Fig. 7: Results of long duration moistureingress tests.

-4: ميدانية اختباراتأخذ عازل 67تم ذات و المتوسط للتوتر صواعق مفرغة

( من خدمت مختلفة أشكال ثمانية من 15-4بولميريتوتر( ) شبكات عدة من وأجريت( 24kVسنة فنلندا في

: التالية االختباراتبصري- . فحص

توتر- باستخدام العازل مقاومة vdc 1000قياسعند- المستمر التوتر 3mA dcقياس

عند- القدرة ضياع و المتناوب التوتر 3mAقياستيار- ) نبضات عند المتبقي نبضات( µs 2.5/70التوتر ثالث

مع ) سالبة وأخرى نوع( kA 2.5-1.6موجبة حسبالمفرغة.

عند- المستمر التوتر قياس 3mA dcإعادة

-5: الخارجية االختبار مراكز

مراكز في حقيقية خطوط على الصواعق مفرغات ركبت , من المتوسط للتوتر مفرغات تركيب مثل خارجية اختبار

( yالنوع اختبار ) محطة في األولى ESKOMالمجموعةقاومت , حيث البحر شاطئ قبالة أفريقيا جنوب في

األشعة و الصحراء ورمال البحر ألمالح االجهادات مختلففشلها . دون سنوات لعدة البنفسجية فوق

: ذلك توضح التالية األشكال و

Fig. 8: MO-surge arrester for MV system in an outdoor

test station of ESKOM, South Africa.Left: View of the test station, located directly at

theshore of the Atlantic Ocean. Right: MO-surge

arresterwith insulating bracket and disconnected under

test.

( outer insulation: RTVsilicone) under test in Dungeness

( NGC/UK.)

Fig. 9: 420 kV MO-surge arrester

with polymerichousing

:االستنتاج6-الداخلية- . لبنيتها تبعا المفرغات تصنيف يمكن

أفضل- أداء ذو أنه عازل كغالف السليكون أظهر . البولميرية المواد بقية من

طويل- اختبار إجراء في صعوبة هناك اآلن حتى. العالي التوتر مفرغة كامل على

صد- خاصية تفقد البولميرية المواد بعض هناكمثل, الخاصية بهذه أخرى مواد تحتفظ بينما الماء

السليكون.مراكز- في التجارب و الدراسات أظهرت

( أفريقيا جنوب في الخارجية و( ESKOMاالختبارالغالف( NGCانكلترا ) ذات المفرغات أداء أن

( - المتوسطة للتوترات البولميري و( MVالعازلً( )HVالعالية ) جدا العالية .EHVو -)ً جدا جيداً كان

7. REFERENCES[1] IEC 60099-4, Ed.1.2, 2001-12; Surge arresters – Part 4: Metal-oxide surge arresters without gapsfor a.c. systems[2] V. Hinrichsen, “Latest Designs and Service Experience with Station-Class Polymer Housed SurgeArresters”, [World Conference on Insulators, Arresters and Bushings, Marbella/Spain, November16-19, 2003; proceedings][3] W. Schmidt, “New POLIM medium-voltage surge arresters with silicon insulation”, [ABB Review2-96][4] K. Lahti, B. Richter, K. Kannus, K. Nousiainen, “Internal Degradation of Polymer Housed MetalOxide Surge Arresters in Very Humid Conditions” [Proceedings ISH London, UK, 1999][5] Oberflächenverhalten von Freiluftgeräten mit Kunststoffgehäusen. Technischer Bericht Nr. 291 derFGH, Januar 1999 (in German)[6] Natural and artificial ageing and pollution testing of polymeric insulators. CIGRE Brochure 142,

إلصغائكم وشكراً