ومن ثم، فإن مواد العزل القائمة على البوليمر هي حجر الزاوية في النظم الكهربائية الحديثة ذات التأثير العالي، التي تتميز بارتفاع قوامها الغذائي، وانخفاض الوزن، ومرونة التصميم، ومن كابلات الطاقة إلى التغليفات المتطورة، ومن هذه البوليمرات - بما في ذلك البوليثيلين المتقاطع، والمطاط المزود بالبروتين، ومن ثم توزع الطاقة الكهربائية المتطورة.

الأنواع المشتركة من الفشل في العزلة بواسطة البوليمر

ونادرا ما يكون الفشل في العزلة المتعددة المصدر ناجما عن سبب واحد؛ وهو عادة ما ينتج عن مزيج من الضغوط الكهربائية والحرارية والميكانيكية والبيئية التي تعمل بمرور الوقت؛ وتورد الفروع التالية تفاصيل عن أنماط الفشل السائدة التي لوحظت في الدراسات الميدانية والمختبرية.

التوزيع الكهربائي

إن انهيار كهربائي يحدث عندما لا يستطيع البولمر تحمل حقل الكهرباء المطبق، مما يؤدي إلى فقدان مفاجئ للممتلكات العزلة، وهذا يمكن أن يظهر كدائرة قصيرة مباشرة، أو مظهر منتشر على السطح، أو داخلي، وفي كثير من المقاييس الغذائية المتعددة، فإن عملية الانهيار تسبق تصريف جزئي

تدهور البيئة

(أ) التعرض الطويل الأجل للبيئة الطبيعية هو سبب رئيسي لفشل العزل المتعدد المقاييس. ) [الضغوط الخافضة للتوتر السطحي من الأشعة السينية الفوقية إلى درجة كبيرة من التحلل الضوئي في العديد من البوليمرات، وكسر السندات الجزيئية، وتسبب في حدوث خلل سطحي أو ترابط بيني، مما يؤدي إلى فقدان المطاطي

الضرر الميكانيكي

(ب) التأثيرات المادية، والإجهاد أثناء التركيب، والهزاء، والتوسع الحراري يمكن أن يحدث جميعها ضرراً ميكانيكياً في عزل البوليمر. - الصدمات [الضغط الخافت] [الضئيل] - تعمل كمواقع استدراج للتحرير الكهربائي والتفريغ الجزئي.

الهجوم الكيميائي

ويمكن أن يُعدّ العزل الدقيق للتدهور الكيميائي عندما يتعرض للمواد الرجعية، وفي إطار الاختبارات الفرعية والبيئات الصناعية، يمكن أن يُتصل بالزيوت المحولة، أو مذيبات التنظيف، أو الزيوت، أو الملوثات المحمولة جواً مثل مركبات الكبريت وأملاحها. يمكن أن يتسبب الهجوم الكيميائي في انتقاء الكوابل الكهربائية أو الإلغام

تعقب السطح وإشعاله

(ب) إن التتبع السطحي هو شكل محدد من أشكال التدهور التي تحدث على سطح ناسور متعدد الزمرات، ولا سيما في ظل ظروف مبللة أو ملوثة، وعندما تكون طبقة السلوك (مثلاً، من الملح أو الغبار أو التلوث الصناعي) متداخلة مع سطح الموصلات، وتتدفقات التسرب، وتتسبب في تسخين مطاطي ممتد.

العوامل التي تؤثر على التخلف

ويتوقف احتمال حدوث الفشل ومعدله على عدة عوامل مترابطة تشمل نوعية المواد، والظروف التشغيلية، والتعرض البيئي، وممارسات التركيب.

نوعية المواد ومعالجتها

(أ) أن يؤدي أداء العزلة بواسطة المواد الخام. Impurities] مثل المخلفات الحفازة، والرطوبة، أو الجسيمات الأجنبية يمكن أن يعمل كنقطة ضعف في الأشجار الكهربائية النواة أو في مرحلة التباطؤ.() ويمكن أن تؤدي عمليات الوصل أو المعالجة غير المتجانسة إلى إحداث تغييرات في الممتلكات الميكانيكية والديوية().

الظروف التشغيلية: التركيز على التقلبات الحرارية

وتخضع نظم التحلل العالي للإجهاد الكهربائي المستمر والارتفاع المفاجئ من حين لآخر من عمليات البرق أو التحول. ويمكن أيضاً أن تتجاوز عوامل التحلل الحراري ذات المعدل العالي أو التحلل الحراري القدرة على الصمود، مما يتسبب في انهيار فوري أو في حدوث عيوب تتحول إلى عمليات عادية.

التعرض البيئي

(ب) ما بعد الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة، تشكل الظروف البيئية المحددة تحديات فريدة: في المناطق الساحلية، ضباب ، وودائع في أجسام التلقيح، وأجهزة التتبع، يمكن أن تسبب في حدوث ارتداءات في المواد البوليمريكية ()

ممارسات التركيب

وينشأ العديد من حالات الفشل في العزل أثناء التركيب، ومناولة غير سليمة مثل الكبلات التي تسحب على السطح الخام، أو تنحني إلى ما بعد الشدة الدنيا، أو تطبق أجهزة سحب مفرطة - يمكن أن تخلق مجازاً غير مكتشفة حتى بعد سنوات من الفشل.

تقنيات تحليل الفشل

وعندما يحدث فشل في العزل المتعدد المقاييس، يلزم إجراء تحقيق منتظم لتحديد الأسباب الجذرية ومنع تكرارها، ويجمع تحليل الفشل الحديث بين الفحوص البصرية والأجهزة التحليلية المتقدمة.

الامتحانات البصرية والفنية

وتُقدم الأدلة الأولى من التفتيش الدقيق البصري ، وتكشف الدقائق، وعلامات الحرق، ومسارات التتبع، أو التطهير، أو علامات بقايا الرطوبة، باستخدام ، وأجهزة الترجيح [FLT:] (10-100) تفاصيل تآكلية مثل التلوث بالطرق المجهرية، أو النماذج الجسيمية.

الاختبارات الكهربائية

(أ) تشمل الاختبارات الكهربائية القياسية قياس القوة الغذائية [(FLT:1]) (مثلاً، كل ظواهر STM D149) و] مقاومة باستخدام مقياس للاحتجاز الداخلي.

Microscopic Analysis

Scanning electron microscopy (SEM) with energy — — —‐dispersive X spectroscopy (EDS) is used to examine fracture surfaces, treeing channels, and contamination at high magnification. SEMNEINEDS identifies elemental composition of foreign particles-e.g., metal inclusions from manufacturing or salt deposits. Trans

التحليل الحراري

Thermal techniques assess material degradation. Differential scanning calorimetry (DSC)) measures changes in melting temperature, polylinity, and glass transition temperature, which shift as a result of aging or chemical attack. Thermogrametric analysis (TGA) determines

Spectroscopic and Chemical Analysis

(أ) إذا كان استخراج 4 أنواع من المطيافات المحتوية على الأعصاب (FTIR) يستخدم على نطاق واسع لتحديد التغيرات الكيميائية في أكسيد البوليمر، والتحلل الهيدرولي، وفقدان المثبطات، فعلى سبيل المثال، فإن تكوين ذروة الكربون (نحو 1715 سم - 1) يشير إلى التحلل المكثف.

مثال القضية: تعقب الفشل في 22 كيلوفولط سيليكون مطاط بوشنغ

وفي أحد الإخفاقات الميدانية، شهد تدفئة مطاطية في إحدى المناطق الساحلية الفرعية ارتفاعاً طفيفاً بعد خمس سنوات من الخدمة، وكشف التفتيش البصري عن استمرار التتبع الكربوني على سطح السكن، وحدد نظام SEMINDS الصوديوم والكلور على مسار التتبع، مؤكداً التلوث الملحي، وأظهر تحليل الملح المحتوي على مطاط السيليكون القريب فقدان مجموعات من الميثيل وارتفاع درجة الحرارة البلاستيكية، مما يشير إلى حدوث تحلل متراكم.

استراتيجيات تحسين العزلة عن بعد

وتتيح التطورات في مجال علوم المواد وتصميمها وممارسات الصيانة سبلا عديدة لتوسيع نطاق حياة العزل المتعدد المقاييس في النظم ذات التأثير العالي.

اختيار المواد المتقدمة وتجديدها

(أ) اختيار البوليمر الصحيح للتطبيق هو خط الدفاع الأول. Silicone rubber

التكتل الواقي والعلاج السطحي

Applying room —‐-ofulcanizing (RTV) silicone coating on existing ceramic or polymer insulators restores hydrophobicity and provides a protective layer against UV and pollution.

تحسينات التصميم: الهندسة ومراقبة الإجهاد

يمكن أن يؤدي تحسين شكل التلقيح إلى التخفيف من التلوث وتحسين التوزيع الميداني. Shed geometry) (العمليات الهندسية الكبيرة والصغيرة) إلى كسر مسارات المياه وزيادة المسافة المزروعة. ) تصميمات ميكانيكية

الإنشاء السليم وضمان الجودة

(أ) استخدام أدوات تركيب ] ] (مثل أجهزة سحب معيرة، أحذية إقراض) وضمان تنظيف أسطح العزلة.

الرصد المنتظم للنفقة والتكييف

Re-Factive maintenance dramatically reduces unplanned failures. Routine visual inspections coupled with infrared thermography can identify hot spots caused by leakage current or poor contacts. Online discharge monitoring

خاتمة

وسيستمر العزل القائم على أساس البوليمر في السيطرة على التطبيقات ذات التأثير العالي بسبب خصائصه الكهربائية والميكانيكية الممتازة، غير أن الموثوقية الطويلة الأجل تتطلب فهماً شاملاً لآليات الفشل - الانهيار الكهربي، والتدهور البيئي، والضرر الميكانيكي، والهجوم الكيميائي، والعوامل التي تدفعها - والمسلحة بتقنيات تحليلية حديثة مثل التركيبات الجذرية للكيمياء، والتصميم الاصطناعي، والتصميم التشخيصي للأخطار، والتصميم الاصطناعي.

For further reading on standards and best practices, refer to IEE Xplore] for peer-reviewed papers on insulation aging, NIST guidelines on polymer durability, and IECWes6