Wie geht man mit Oberflächenkriechströmen an Buchsen um?

—Wichtige Überlegungen zur Anwendung von RTV-Silikonbeschichtungen

Oberflächenkriechströme an Reaktordurchführungen sind eine Hauptursache für Ausfälle von Energieanlagen. Gemäß der Norm IEEE 1584-2018 sind 35 % der Isolationsausfälle direkt auf Kriechströme zurückzuführen. Dieser Artikel erläutert systematisch Lösungen zur Vermeidung von Oberflächenkriechströmen und beschreibt detailliert das standardisierte Auftragsverfahren für RTV-Silikonbeschichtungen gemäß der internationalen Norm IEC 62217.

Inhalt

1. Detaillierte Analyse der Gefahren der Oberflächenverfolgung

Die durch Oberflächenkriechströme an Reaktordurchführungen entstehenden karbonisierten leitfähigen Kanäle können eine dreistufige Kettenreaktion von Gefahren auslösen:

● Stufenweiser Rückgang der Dämmleistung
Die verkohlten Leiterbahnen erhöhen den Leckstrom um 50–300 % (basierend auf Prüfdaten nach IEC 60507) und reduzieren die Oberflächenüberschlagsspannung um über 40 %. Bei einer Leckstromdichte von über 3 mA/cm² kann die lokale Temperaturerhöhung über 200 °C erreichen und die thermische Alterung der Isoliermaterialien beschleunigen.

● Unumkehrbare strukturelle Schäden
Kontinuierliche Entladungen können die Silikonkautschuk- oder Porzellanoberfläche von Durchführungen erodieren und Vertiefungen mit einer Tiefe von mehr als 2 mm erzeugen (siehe Abbildung 1). Experimente zeigen, dass Vertiefungen mit einer Tiefe von mehr als 0.5 mm die elektrische Feldverzerrung um 80 % erhöhen und somit das Risiko eines internen Isolationsdurchschlags steigern.

● Systemweite Kettenreaktionsausfälle
Einphasige Überschläge an Durchführungen können zu Kurzschlüssen zwischen den Phasen führen und in 35-kV-Systemen Kurzschlussströme von über 40 kA erzeugen (gemäß Berechnungsmodell IEC 62271-100). Dies kann zu Fehlfunktionen von Schutzeinrichtungen, Netzschwingungen und anderen systembedingten Störungen führen.

Schlüsseldaten: EPRI-Forschungsberichte weisen darauf hin, dass unbehandelte Kriechströme die Ausfallrate von Geräten um das 6.8-Fache erhöhen.

2. Verfahren zur Behandlung von Kriechströmen an Reaktordurchführungen

● Konventionelle Behandlungsmethoden

● RTV-Silikonbeschichtungs-Schutztechnologie

Die RTV-Silikonbeschichtung ist eine der wirksamsten Maßnahmen gegen Kriechströme und bietet folgende Vorteile:

(1)Hydrophobie: Bildet Wassertropfen auf der Oberfläche, wodurch die Benetzungsfläche und der Leckstrom verringert werden.
(2)Selbstreinigend:Verhindert die Ansammlung von Verunreinigungen und minimiert die Bildung leitfähiger Schichten.
(3)Witterungsbeständigkeit: UV-beständig und hochtemperaturtolerant (-50 °C bis 200 °C), geeignet für den Außenbereich.

●Anti-Tracking-Mechanismus der RTV-Beschichtung:

(1)Verringert die Oberflächenenergie:Die hydrophoben Eigenschaften von Silikonkautschuk verhindern die Bildung eines kontinuierlichen Wasserfilms und reduzieren so die leitfähigen Pfade.
(2)Unterdrückt Teilentladungen:Ein hoher spezifischer Widerstand (>10¹⁴ Ω·cm) reduziert den Leckstrom und verhindert so die Karbonisierung.
(3)Elastischer Schutz:Die Beschichtung passt sich der thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Buchsen an und verhindert so Risse.

● Wichtige Überlegungen zur Anwendung von RTV-Silikonbeschichtungen

Vorbereitung vor der Bewerbung

● Kritische Kontrollpunkte während des Beschichtungsauftrags

(1) Grundierung

Notwendigkeit: Die Oberflächenenergie von Porzellanbuchsen (~45 mN/m) ist geringer als die von RTV-Silikon (>100 mN/m), weshalb ein Primer zur Verbesserung der Haftung erforderlich ist.

 Technische Daten:

• Verwenden Sie eine silanbasierte Grundierung (z. B. Dow Corning 1200).
• Sprühdicke: 5-8μm, Ergiebigkeit: 150 g/m².
• Trocknungszeit: 15 Minuten (Umgebungstemperatur 25 °C).

(2) Anwendung der RTV-Hauptbeschichtung

Sprühformel:

F: Beschichtungsmenge (kg)
D: Buchsendurchmesser (m)
L: Sprühlänge (m)
δ: Auslegungsdicke (mm)
ρ: Dichte (1.2 g/cm³)
η: Auslastungsgrad (0.7)

Schichtsprühverfahren:

Verbotene Bedingungen:

(1)Bei einer Windgeschwindigkeit von über 3 m/s ist eine Anwendung im Freien nicht möglich.
(2)Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit von mehr als 10 %/h erfordern Maßnahmen   Suspension.

● Überprüfung der Aushärtungsqualität

Dreistufiges Inspektionsverfahren:

(1) Sichtprüfung (2 Stunden nach der Anwendung)
– Orangenschalenstruktur: Wellenlänge 0.5-1.5 mm ist geeignet.
– Keine Durchhänger oder Fischaugenfehler.

(2) Elektrische Leistungsprüfung (24 Stunden Nachhärtung)

(3) Dickenprüfung (7 Tage nach der Aushärtung)
– Verwenden Sie das Schichtdickenmessgerät Elcometer 456.
– Zulässige Abweichung: ±0.05 mm.

3. Langfristige Wartungsstrategie

● Modell zur Vorhersage der Lebensdauer von Beschichtungen

L: Voraussichtliche Lebensdauer (Jahre)
L₀: Basislebensdauer (15 Jahre)
T: Jährliche Durchschnittstemperatur (°C)
SDD: Äquivalente Salzdichte (mg/cm²)

● Vorbeugender Wartungszyklus

Zusammenfassend

RTV-Silikonbeschichtungen können über 95 % der Oberflächenkriechströme an Reaktorbuchsen verhindern (basierend auf Daten des CIGRE-338-Berichts). Durch die Einhaltung des standardisierten Prozesses Oberflächenvorbereitung → Schichtauftrag → quantitative Prüfung sowie der in diesem Artikel angegebenen Formeln und Parameter kann die effektive Lebensdauer der Beschichtung 12 Jahre überschreiten. Das Wartungspersonal sollte den Umweltanpassungskoeffizienten (K = T × RH/1000) überwachen und spezielle Schutzmaßnahmen einleiten, wenn K > 1.2 ist.

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