Institute of Fundamental Technological Research

In this article, we presented the results of the tests performed on three sets of samples of glass-reinforced epoxy (GRE) core rods used in alternating current (AC) composite insulators with silicone rubber housing. The objective of this examination was to test the aging resistance of the rod material when exposed to direct current (DC) high voltage. We hypothesized that the long-term effects of the electrostatic field on the GRE core rod material would lead to a gradual degradation of its mechanical properties caused by ionic current flow. Further, we hypothesized that reducing the mechanical strength of the GRE core rod would lead to the breakage of the insulator. The first group of samples was used for reference. The samples from the second group were subjected to a temperature of about 50 °C for 6000 h. The third group of samples were aged by temperature and DC high voltage for the same time. The samples were examined using the 3-point bending test, micro-hardness measurement and microscopic analysis. No recordable degradation effects were found. Long-term temperature impact and, above all, the combined action of temperature and DC high voltage did not reduce the mechanical parameters or change the microstructure of the GRE material.

DC high voltage, composite insulator, glass-reinforced epoxy core, 3-point bending test, mechanical strength, micro-hardness

The paper presents results of investigation of microstructure and micro-hardness for material of ZnO varistors applied to 110 kV surge arrester and surge arrester counter. The research combined two pairs of varistors, each consisted of one varistor subjected before to operation, while the other one was brand new unit and constituted a reference. All varistors were made of the same material by the reputable manufacture. The tests revealed a different degree of the material degradation for varistors subjected before to operation. This also refers to different degradation mechanism observed for the material of these varistors, if typical effects of degradation of aged ZnO varistors were considered as a reference. Physical state of spinel in the microstructure had a significant impact on the material degradation, however a considerable loosening of the microstructure associated with bismuth oxide was observed too. It was surprising, since the precipitates of the bismuth oxide phase most often showed very good binding to the ZnO matrix and high resistance to associated electrical, thermal and mechanical effects. The degradation effects in the ZnO matrix proved to be limited only.

surge arrester, surge arrester counter, MO varistors, microstructure of ceramics, ceramic material degradation

Celem prezentowanej pracy było znalezienie zależności pomiędzy parametrami mikrostruktury warystorów, a prądem płynącym przez ogranicznik przepięć dla różnych poziomów napięcia. Badania zostały wykonane na losowo wybranej populacji beziskiernikowych ograniczników przepięć w osłonach polimerowych, przeznaczonych do pracy w sieci średniego napięcia. Wykonano pomiary przebiegów referencyjnych dla badanej populacji ograniczników. Przyjęto jako kryterium oceny udział wyższych harmonicznych w przebiegu prądu. Praca stanowi wstęp do szerszego zakresu badań, prowadzonych w ramach wspólnych działań laboratoriów Instytutu Energetyki i Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN.

beziskiernikowy ogranicznik przepięć, warystor ZnO, mikrostruktura ceramiki, analiza FFT

The paper presents investigations of microstructure of varistors of damaged surge arrester counters. A similar ZnO varistor, not subjected before to operation, was a point of reference in this research. The results of investigations of the ZnO varistors show an untypical phase composition of their material, which was characterized by unsatisfying homogeneity and cohesion. The degradation processes of varistor material in the subsequent stages were recognized and described. A harmful impact of humidity inside the untight surge arrester counter on its operation and its ZnO varistors was proved. Some conclusions being the result of the operation checking of surge arrester counters were presented too.

surge arrester counter, ZnO varistors, microstructure of ceramics, ceramic material degradation

The paper presents the test results for the microstructure of ZnO varistors comprising high voltage gapless surge arresters. The tests were performed on varistors produced in different periods and by various manufacturers. The research was inspired by different characteristics of changes in values of current flowing through surge arresters as a function of changes in values of system voltage in a 220 kV substation, and the temperature in a multi-year cycle. Furthermore, the effects of varistor microstructure degradation following a failure of an unsealed surge arrester were investigated. The results provided the grounds for assessment of ZnO varistor microstructure parameters in terms of their durability and resistance to degradation processes.

surge arrester, MO varistor, microstructure of ceramics, ceramic material degradation

W pracy przedstawione zostały doświadczenia z eksploatacji liczników zadziałań, które stanowiły inspirację do badań pochodzących z nich warystorów ZnO. Badana była mikrostruktura elementów pochodzących z uszkodzonych liczników zadziałań. Odniesienie stanowił analogiczny warystor, z licznika który nie był w eksploatacji. Badania wykazały nietypowy skład fazowy tworzywa badanych warystorów oraz niską jednorodność i spoistość ich czerepu. Opisano i udokumentowano procesy degradacji tworzywa o zróżnicowanym nasileniu. Wykazano szkodliwy wpływ wilgoci we wnętrzu rozszczelnionego licznika zadziałań na jego funkcjonowanie, w tym na umieszczone w nim warystory ZnO. Przedstawiono ponadto wnioski dotyczące kontroli eksploatacyjnej liczników zadziałań.

licznik zadziałań, warystory ZnO, mikrostruktura ceramiki ZnO, degradacja materiału ceramicznego

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warystorów ZnO, wchodzących w skład beziskiernikowych ograniczników przepięć wysokiego napięcia. Badania obejmowały warystory wykonane w różnych okresach i przez różnych producentów. Inspiracją do podjęcia badań były różniące się charakterystyki prądów płynących przez ograniczniki w funkcji napięcia systemu w rozdzielni 400 kV oraz temperatury, w cyklu rocznym. Ponadto badane były efekty degradacji mikrostruktury warystorów po awarii rozszczelnionego ogranicznika przepięć. Uzyskane wyniki dały podstawę do oceny parametrów mikrostruktury warystorów ZnO z punktu widzenia ich trwałości i odporności na procesy degradacji.

ogranicznik przepięć, warystor ZnO, mikrostruktura ceramiki, degradacja ceramiki

W artykule przedstawiono wyniki badań powierzchni nieuszkodzonych i uszkodzonych podczas eksploatacji elementów wewnętrznych ograniczników przepięć. Elementy te wytypowano na podstawie uprzednio wykonanych charakterystyk prądowych pod napięciem sieciowym. Stwierdzono, że analiza kształtu prądu płynącego przez ogranicznik może być pomocna w ocenie jego stopnia zdegradowania oraz może stanowić podstawę dopuszczenia go do dalszej eksploatacji.

ogranicznik przepięć, charakterystyka prądowa, warystor, włókno szklane