Hoe komt het dat er meer dan vijftig jaar na de introductie nog steeds geen brede consensus bestaat over de vraag of composietisolatoren altijd een geldig alternatief bieden voor keramische isolatoren? Volgens de mening van branche-expert en waarnemer Alberto Pigini ligt het onderliggende probleem achter de tegenstrijdige opvattingen over de betrouwbaarheid van composiet-isolatortechnologie op lange termijn in het feit dat de prestaties van elke isolator in grote mate afhankelijk zijn van de ontwerpkeuze, gegeven de beoogde gebruiksomgeving.
Helaas is dit bij composietisolatoren niet altijd correct gebeurd. Een ongepaste of te oppervlakkige specificatie vanuit elektrisch oogpunt kan bijvoorbeeld leiden tot overslag van keramische isolatoren. Maar in het geval van composietisolatoren kan het resultaat blijvende schade zijn.
Composietisolatoren bieden een aantal goed-gedocumenteerde voordelen. Maar in tegenstelling tot wat in hun beginjaren werd gepromoot, zijn ze zeker niet 'onverwoestbaar'. Om prestaties te garanderen die vergelijkbaar zijn met of beter zijn dan de verwachte prestaties van keramische isolatoren, moet er daarom grote zorg worden besteed aan:
• Specificatie,
• Behandeling, en
• Installatie.
Wat de specificatie betreft, kan een groot deel van de problemen die door de jaren heen met deze isolatoren zijn gemeld, worden teruggevoerd op tekortkomingen bij de selectie, vooral vanuit elektrisch oogpunt. Dit komt omdat bij het elektrisch ontwerp van composietisolatoren niet uitsluitend moet worden gekeken naar hun flashover-prestaties tijdens korte- tests. In plaats daarvan moet het idealiter gebaseerd zijn op het risico van oppervlaktedegradatie als gevolg van gedeeltelijke lozingen, die op de lange termijn spoorvorming, erosie en uiteindelijk falen kunnen veroorzaken.
Dit is een kritieke tekortkoming, aangezien composietisolatoren zeer kwetsbaar zijn voor schade als er sprake is van voortdurende gedeeltelijke ontladingen en boogvorming op of nabij hun oppervlakken. Veel gerapporteerde gevallen van falen zijn bijvoorbeeld te wijten aan het feit dat isolatoren zijn geïnstalleerd zonder geschikte afschermingselektroden om elektrische veldgradiënten nabij hun hoogspanningsuiteinde te beperken en zelfs aan hun aarduiteinde in het geval van zeer hoge systeemspanningen.
Op dezelfde manier zijn storingen soms het resultaat geweest van een onnauwkeurige schatting van de werkelijke omgeving van de vervuilingsdienst. CIGRE-brochure 142-1999 legde uit dat de ervaring uit laboratoriumverouderingstests en veldproeven heeft bevestigd dat er drie klassen lekstroom zijn op composietisolatoren onder normale bevochtigingsomstandigheden:
1. een klasse met lage-, zeer intermitterende waarde;
2. een relatief hoge gemiddelde stroom van een paar mA, maar verre van waarden die typisch zijn voor pre-flashover-omstandigheden;
3. een hoge stroomwaardeklasse (dat wil zeggen enkele honderden mA), wat aangeeft dat de isolator een flashover nadert.
Terwijl keramische isolatoren voornamelijk zijn ontworpen met het oog op de lekstroomklasse van het 'c-type', moeten samengestelde isolatoren in plaats daarvan worden ontworpen met inachtneming van de 'b-type'-stromen. Uit onderzoek is zelfs gebleken dat, hoewel klasse 'a'-stromingen weinig invloed hebben op de prestaties op de lange- termijn, klasse 'b'-stromingen kunnen leiden tot tracking en erosie en mogelijk tot permanent falen.
Als gevolg hiervan moet er bij het kiezen van composietisolatoren altijd voldoende ontwerpmarge zijn tussen het weerstaan van de ernst en de daadwerkelijke milieuvervuiling. De cruciale noodzaak is om de lekstroom gedurende de volledige levensduur te beperken, waarbij rekening wordt gehouden met de mogelijke invloed van bedrijfsspanningen op de hydrofobiciteit en bevochtigbaarheid van het oppervlak. Daarom kan in het geval van samengestelde isolatoren, zowel AC als DC, de conventionele benadering gebaseerd op vervuilingsklassen zoals gedefinieerd in IEC 60815 als twijfelachtig worden beschouwd.
Om bevredigende serviceprestaties te garanderen, moet er veeleer een statistische benadering worden gevolgd die rekening houdt met zowel omgevingsparameters als specifieke isolatoreigenschappen. In het bijzonder is een specificatie in termen van de vereiste kruipafstand alleen op zichzelf niet voldoende. De efficiëntie van een profiel kan bijvoorbeeld laag worden als er te veel kruip wordt geforceerd op een gegeven boogafstand. Indicaties volgens IEC 60815 zouden idealiter meer als een 'oriëntatiehulpmiddel' moeten worden beschouwd dan als een vervanging voor de informatie die uit testen voortkomt.
Voor composietisolatoren die al op lijnen zijn geïnstalleerd en waar het te laat is om de specificaties te wijzigen, kan diagnostiek op basis van het meten van lekstroom langs geselecteerde eenheden helpen bij het identificeren van mogelijke tekortkomingen in het ontwerp en het activeren van wassingen als de gemiddelde lekstroomwaarden het destructieve klasse 'b'-type bereiken.
Hoewel hier alleen het aspect van het elektrisch ontwerp wordt besproken, is een geschikte specificatie vanuit mechanisch oogpunt uiteraard ook belangrijk, en mogelijk zelfs nog belangrijker dan bij keramische isolatoren. Ook hier zijn veel gerapporteerde storingen, vooral die van recente generaties composietisolatoren, het gevolg van onnauwkeurige mechanische specificaties of van verkeerd gebruik en onjuiste installatiepraktijken waarbij geen rekening wordt gehouden met de permanente schade die kan optreden.
In principe kunnen de volwassenheid en intrinsieke betrouwbaarheid van composietisolatoren nu als bevredigend worden beschouwd en van hetzelfde hoge niveau als keramische isolatoren. De betrouwbaarheid in de praktijk zal echter afhangen van de vraag of de elektrische en mechanische specificaties accuraat zijn en ook rekening houden met hun speciale kenmerken, reactie op specifieke servicebelastingen en installatiemethoden.