1. Mécanisme d'auto-explosion du verre trempé
L'isolant en verre est du verre trempé, caractérisé par une contrainte de compression en surface et une contrainte de traction à l'intérieur, comme le montre la figure.
Stratification des contraintes du verre trempé
Les contraintes dans le verre sont dues aux variations de température lors de sa transformation. Lorsque le verre, chauffé à sa température de ramollissement (760-780 °C), refroidit rapidement, la force de trempe de la couche superficielle se contracte, tandis que la température interne reste élevée et le verre est en expansion. Ceci entrave la contraction de la couche superficielle et induit des contraintes de compression. Ensuite, la température interne diminue et le verre commence à se contracter, mais à ce moment-là, la couche superficielle s'est durcie, ce qui provoque une obstruction à la contraction interne et des contraintes de traction. Ces deux types de contraintes sont uniformément répartis dans le verre jusqu'à son refroidissement complet et la disparition du gradient de température ; il s'agit alors de contraintes permanentes.
Une fois que l'équilibre entre la contrainte de pression moyenne et la contrainte de traction du verre isolant est rompu, des fissures apparaissent rapidement sous l'action de la contrainte, ce qui conduit à l'écrasement du verre, c'est-à-dire à une auto-explosion.
2. Causes et caractéristiques de l'auto-explosion
Les causes d'auto-explosion des isolateurs en verre se divisent en deux catégories : la qualité du produit et l'environnement d'exploitation externe. Dans la pratique, il arrive souvent que les deux facteurs soient présents simultanément.
a. Raisons de la qualité du produit
La principale raison est la présence de particules d'impuretés à l'intérieur de l'isolateur en verre, les plus courantes étant des particules de nis. La transition de phase du nis lors de la fusion et du recuit du verre est incomplète. Après la mise en service de l'isolateur, la transition de phase et la dilatation se produisent lentement, entraînant des fissures dans le verre. Lorsque le diamètre des particules d'impuretés est inférieur à une certaine valeur, elles peuvent ne pas être éliminées par les chocs thermiques, ce qui provoque un taux d'auto-explosion trop élevé des isolateurs en service [analyse de l'auto-explosion centralisée des isolateurs en verre trempé de la ligne de transport de 500 kV, Xie Hongping]. Lorsque les particules d'impuretés se situent dans la couche de contrainte de traction interne du verre, la probabilité d'auto-explosion est plus élevée. Le verre étant un matériau fragile, résistant à la pression mais non à la traction, la plupart des ruptures de verre sont dues à des contraintes de traction.
caractéristiques:
L'auto-explosion causée par des particules d'impuretés internes est plus élevée trois ans avant la mise en service, puis diminue progressivement ; il s'agit d'une loi importante pour déterminer la cause de l'auto-explosion.
B) la probabilité d'auto-explosion à différentes positions de la chaîne d'isolateurs est la même ;
b. Causes externes
Le principal facteur est la pollution et les variations de température. Sous l'action simultanée de l'accumulation de polluants, de l'humidité et du champ électrique, le courant de fuite à la surface de l'isolateur devient trop important, provoquant l'assèchement partiel de la bande isolante. Lorsqu'un claquage électrique se produit à cet endroit, l'arc électrique généré érode la jupe en verre de l'isolateur. Si la corrosion est profonde, cela peut entraîner une auto-explosion. Si l'isolateur est frappé par la foudre durant ce processus, la probabilité d'auto-explosion de la partie en verre érodée par l'arc électrique augmente considérablement. Un encrassement excessif, dû à une trop forte concentration de sel ou à une trop grande quantité de particules de poudre métallique, est le principal responsable.
caractéristiques:
A) il est possible que l'auto-explosion ne soit pas évidente au cours des premières années de fonctionnement, mais qu'elle se produise intensivement à un certain moment après plusieurs années de fonctionnement (des changements majeurs dans les sources de pollution locales entraînent une accumulation excessive de pollution) ;
B) la probabilité d'auto-explosion de l'extrémité haute tension et de l'extrémité basse tension de la chaîne d'isolateurs est supérieure à celle au milieu (le champ électrique à l'extrémité haute tension et à l'extrémité basse tension est fort, et un courant de fuite local se produit d'abord au niveau du pied en acier de l'isolateur lorsque la pollution est trop importante) ;
C) la jambe en acier de l'isolateur non auto-explosif dans la même tour est endommagée (un arc local causé par une accumulation excessive de pollution endommage le verre près de la jambe en acier), et il y a de fines fissures dans la surface du parapluie ;
Dommages causés par le verre près du pied en acier
3. Analyse du martelage résiduel
Après l'explosion spontanée d'un isolateur en verre trempé, le verre du disque se brise et se disperse, formant un fragment de verre. La morphologie de ce fragment peut aider à analyser la cause de l'explosion. Forme et type de fragment de verre :
a. Radial
Dans le cas d'une auto-explosion provoquée par un défaut unique, le point d'amorçage peut être localisé en remontant la fissure. Si les scories de verre brisé sur le marteau résiduel présentent une forme irrégulière, le point d'amorçage de la fissure, c'est-à-dire le point de départ de l'auto-explosion, se situe à l'extrémité du morceau de verre. Dans ce cas, l'auto-explosion est due à un défaut de qualité du verre lui-même, comme un problème de dosage ou de processus de dissolution.
Marteau résiduel radial
b. Poisson écailleux
Si les scories de verre brisé sur le marteau résiduel ont la forme d'écailles de poisson, et que le point de départ de l'auto-explosion se situe près du bas de la partie en verre, à proximité du capuchon en fer, deux causes sont possibles : soit le verre se brise suite à l'auto-explosion due à des défauts propres au produit, soit à une force extérieure, telle qu'une contrainte mécanique ou électrique, comme des étincelles électriques continues, la rupture de pièces en verre causée par un courant de forte fréquence et un courant de fuite irrégulier, etc.
Écailles de poisson-marteau résiduelles
c. Mixte
Si les scories de verre brisé sur le marteau résiduel présentent à la fois une forme en écailles et une forme projectile, le point de départ de l'auto-explosion se situe sur la base du fragment de verre. Dans ce cas, l'auto-explosion peut être provoquée par des facteurs internes et externes.
Marteau résiduel de type mixte
4. Contre-mesures
a. Contrôle d'accès : la qualité des isolateurs en verre d'accès est contrôlée par l'inspection par échantillonnage des dommages mécaniques et des performances d'impact des vagues abruptes.
b. Les isolateurs composites sont utilisés dans les zones fortement polluées. S'il est établi qu'une explosion spontanée localisée est due à une accumulation excessive de polluants, les isolateurs composites peuvent remplacer les isolateurs en verre.
c. Renforcer les patrouilles d'inspection et effectuer des patrouilles spéciales sur la ligne de transmission en temps opportun après des intempéries telles que la foudre.
d. Veillez au transport. Lors de travaux de construction d'infrastructures et de réparations d'urgence, l'isolateur en verre trempé doit être protégé par des dispositifs de protection afin d'éviter tout dommage.
À l'heure actuelle, le contrôle qualité des isolateurs en verre chez les grands fabricants nationaux est bon, et il n'est plus nécessaire d'utiliser les isolateurs en verre mentionnés dans le passé après une période de stockage de six mois.
Date de publication : 2 avril 2022