Transpower, de TSO in Nieuw-Zeeland, maakte voor het eerst gebruik van metingen van de vervuilingsindex tijdens het upgraden van zijn HVDC-transmissiesysteem. Het enige HVDC-systeem van het land werd oorspronkelijk geïnstalleerd in 1965, met een vermogen van ± 250 kV, 600 MW, en de flashover-prestaties van vervuiling zijn over het algemeen bevredigend geweest gedurende de eerste 24 jaar van gebruik, zowel in het binnenland als in de kustgebieden.
Deze HVDC-verbinding werd vervolgens in twee fasen opgewaardeerd. Eerst werd het opgewaardeerd tot +250/-350 kV, 1240 MW door de klepgroepen opnieuw te configureren, nieuwe 350 kV-klepgroepen te installeren en de lijn opnieuw te isoleren voor 350 kV. In 1989 werden de isolatievereisten voor 350 kV-apparatuur overwogen en werd een programma gestart om vervuilingsgegevens te verzamelen op verschillende locaties langs de lijn en bij de kabelterminals. Dit programma heeft ESDDon-geactiveerde transmissie-isolatoren gemeten op 8 lijnlocaties.
Vervolgens werden vervuilings-flashover-tests uitgevoerd op het type isolatoren dat op de 250 kV-lijn werd gebruikt (dwz NGK CA808-porselein) en op het latere modernere ontwerp (NGK CA745-EJ-porseleinfog-type) om de relatieve prestaties vast te stellen. Deze tests zijn uitgevoerd op twee ESDD-niveaus, die overeenkomen met het binnenland en de kustgebieden. Voor het binnenland voldeden 14 nieuwe isolatoren bij 350 kV niet helemaal aan de
prestatie van 12 van de oude isolatoren bij 250 kV. Ook bleek uit een onderzoek naar lijnoverspanning dat isolatoren niet zouden voldoen aan de ontwerpcriteria voor het weerstaan van schakelpieken. Daarom werden in dat gedeelte 15 isolatoren gebruikt
De lijn werd opnieuw geïsoleerd met behulp van porseleinen isolatoren met een kruipafstand van 54 mm per schijf en een schijfafstand van 170 mm, resulterend in een kruiplengteverhouding van 3,2. Kustgebieden met een ESDD-niveau van 0,12 mg/cm2 vereisten isolatiereeksen bestaande uit 33 schijven, terwijl binnenlandsecties, met een ESDD-niveau van 0,01 mg/cm2, reeksen van 15 schijven vereisten.
Momenteel heeft Transpower veel van deze originele porseleinen isolatoren vervangen door glas. Ook is de afgelopen jaren overwogen dat siliconencomposiet en met siliconen-gecoate glasisolatoren de vervuilingsprestaties in kustgebieden zouden verbeteren na een mislukte ervaring met EPDM-materiaal. De EPDM-isolatoren die op de HVDC-lijn van Transpower zijn geïnstalleerd, vertoonden bijvoorbeeld lichte erosie op het grensvlak met de koude-eindfittingen, lekten langs de lengte van de isolator en aanzienlijke scheuren in de kernstaafbehuizing dichtbij de eindfittingen.
IEC 608154 presenteert een vereenvoudigde methode voor het bepalen van de USCD die vereist is voor DC-isolatoren, gebaseerd op de CIGRE TB 518-richtlijnen. Volgens deze standaard is de meest nauwkeurige manier om informatie over de ernst van de locatie te verkrijgen het rechtstreeks verkrijgen van gegevens uit de operationele ervaring van DC-lijnen. ESDD-waarden gemeten op onder spanning staande porseleinen isolatoren moeten vervolgens worden gecorrigeerd om de ernst van de vervuiling op de locatie te bepalen als de kandidaat-isolator verschilt van de referentie-isolator. Daarom gebruikt Transpower momenteel de IEC-correctierichtlijn om de USCDdc te bepalen voor HTM- en niet-HTM-isolatoren, anders dan de porseleinen isolatoren die worden gebruikt voor ESDD-metingen.
De referentie dc UCSD (RUSCDdc) wordt bepaald en gecorrigeerd voor kandidaatglas- (niet-HTM) en siliconencomposiet(HTM)-isolatoren om de vereiste USCD voor elke kandidaat te verkrijgen. De empirische vergelijking die de referentiekruipafstand correleert met de ernst van de vervuiling, gegeven in IEC 60815-4, heeft de vorm van de volgende vergelijking:
Waarbij B en empirische constanten zijn die voor elk isolatortype verschillen en de ernst van de vervuiling is, uitgedrukt in termen van ESDD voor vervuiling van type A en het ter plaatse equivalente zoutgehalte, SES, voor vervuiling van type B.
Bij gebruik van glasisolatie-eenheden met een tussenruimte van 170 mm en een kruipafstand van 550 mm is voor kustgebieden een isolatorreeks met 44 schijven vereist. Het aantal schijven zal afnemen tot 35 bij gebruik van isolatoreenheden met een tussenruimte van 190 mm en een kruipafstand van 690 mm. Deze cijfers resulteren in isolatorlengtes tussen 6,6 en 7,5 meter.
Omdat de transmissielijnstructuren niet volledig waren aangepast voor de verhoogde systeemspanning (behalve 24-structuren), konden zulke lange isolatoren niet in de topgeometrie van de bestaande tralietorens worden gemonteerd zonder de vereiste elektrische afstanden te schenden. Momenteel worden zowel glasisolatorstrengen (33 eenheden met een tussenruimte van 170 mm) als composietisolatoren (NGK met een kruipafstand van 22664 mm en een lengte van 5,6 m) geïnstalleerd op verschillende delen van de transmissielijn. De vervuilingsprestaties van de siliconencomposietisolatoren waren bevredigend. Niettemin moesten de prestaties van deze isolatoren op de lange termijn- in de gaten worden gehouden.
De andere uitdaging was de hoge corrosiviteitsindex langs het tracé van de lijn, waardoor een zinken kraag nodig was bij de eindmontage van composietisolatoren. De slechte vervuilingsprestaties van eerdere isolatoren (voornamelijk porselein en EPDM) in kustgebieden, gecombineerd met problemen die gepaard gaan met het plaatsen van een lange glazen isolatorreeks in de bestaande torentopgeometrie en onzekerheden met betrekking tot de vervuilingsprestaties van geïnstalleerde siliconencomposietisolatoren leidden allemaal tot de beslissing om de vervuilingsprestaties van de geïnstalleerde isolatoren te monitoren. Van mei 2002 tot juni 2003 voerde Transpower een twaalf maanden durend programma uit op vijftien locaties voor AC-onderstations om de heersende omgevingsfactoren op elke locatie te beoordelen. Deze tests omvatten maandelijkse metingen van de stofafzetting en feitelijke maandelijkse, 3, 6 en 12 maanden equivalente metingen van de zoutafzettingsdichtheid door het meten van de geleidbaarheid van het oppervlak.
In 2019 is Transpower begonnen met het meten van de lekstroom op DC-geactiveerde, met siliconen gecoate glas- en composietisolatoren. Ook zijn in september 2019 maandelijkse DDDG- en windmetingen gestart.
Woon het INMR WORLD CONGRESS 2022 in Berlijn bij, waar Transmission Design Engineer, Kamran Rezaei van Transpower, de service-ervaring met verschillende isolatorontwerpen op het HVDC-transmissiesysteem in Nieuw-Zeeland zal beoordelen. Hij zal ook uitleggen hoe het monitoren van lekstroom op gecoate glasisolatoren het mogelijk heeft gemaakt om te beoordelen of de hydrofobiciteitskanalen de kruipafstand van snaren verminderen door gegevens uit veldstudies te correleren met de aanpak van IEC 60815-4.
https://www.inmr.com/