Failure analyses of nonceramic insulators: part II - the brittle fracture model and failure prevention

Kumosa, M.; Kumosa, L.; Armentrout, D.

doi:10.1109/mei.2005.1489987

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“…O mecanismo que possibilita o processo de substituição dos íons metálicos por íons de hidrogênio pode ter origem de diversas fontes como: chuva ácida, catalisador da resina em contato com a água dando origem a ácido carboxílico [4], penetração de ácido nítrico pela formação de dióxido de nitrogênio pelo efeito corona (equação 1) e posterior reação com a água [1, 6,7] e até mesmo mecanismos envolvendo apenas a água em reações de hidratação, hidrolise e troca iônica [8,9].…”

Section: Figuraunclassified

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Análise de falha em isolador polimérico

Lisboa

Furtado

Oliveira³

2011

Matéria (Rio J.)

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RESUMOO estudo visou a determinação das causas da falha de um isolador polimérico composto, empregado em uma linha de transmissão (LT) de 138kV. O trabalho foi desenvolvido seguindo a metodologia recomendada para análise de falhas, envolvendo caracterização metalúrgica e ensaios químicos. Foi possível, através dos ensaios realizados, identificar o mecanismo de corrosão sob tensão (CST) como o responsável pelo processo de fratura frágil sofrido pelo isolador. Este mecanismo é frequentemente associado às falhas em isoladores poliméricos compostos (resinas epóxi reforçadas com fibras de vidro ricas em boro), em presença de umidade. O isolador em questão apresentava uma série de características construtivas inadequadas que possibilitaram a penetração de umidade na terminação inferior e consequente contato com o núcleo do bastão PRV (polímero reforçado com vidro) levando à sua ruptura em serviço. Os resultados deste trabalho motivaram a substituição de todos os isoladores poliméricos com características semelhantes por parte da concessionária de energia elétrica.Palavras chaves: análise de falha, isolador polimérico, CST. Failure analysis in polymeric insulator ABSTRACTThe objective of this study was to determine the cause of the failure in service of a polymeric insulator used in a 138 kV transmission line (TL). The study was conducted following the most usual recommended methodology for failure analysis, metallurgical characterization and chemicals tests. The tests identified that the mechanism of stress corrosion cracking (SCC) was responsible for the insulator´s brittle fracture. This mechanism is often associated with the existence of flaws in polymeric insulators compounds (epoxy resins reinforced with boron rich glass fibers) in the presence of moisture. The tests revealed that the design characteristics of the insulator were inappropriate because they allowed the penetration of moisture into its lower termination and subsequent contact with the GRP (glass reinforced polymer) core, leading to its disruption. These results led to the replacement of all insulators with similar characteristics by the electric power transmission utility.

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Section: Figuraunclassified

“…O mecanismo de formação de ácido nítrico proposto por Kumosa et al [1,6] e também comprovado por Linang and Dai [7], é o mais aceito, contudo, os demais mecanismos também demonstraram experimentalmente a sua validação.…”

Section: Figuraunclassified

Análise de falha em isolador polimérico

Lisboa

Furtado

Oliveira³

2011

Matéria (Rio J.)

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“…Since carbon Table 1 Constituent material properties used to determine composite material properties [11,14,15]. All specimens were prepared per the guidelines set out in [27].…”

Section: Compression Testingmentioning

confidence: 99%

“…To avoid potential stress corrosion cracking (SCC) of the glass fiber/epoxy layer in acidic environments [6][7][8][9][10][11], the presently used glass fibers are boron free low-seed ECR fibers [9][10][11]. In particular, a failure process called by international utilities as brittle fracture [11][12][13][14][15] and based on SCC of E-glass fibers in nitric acid solutions is eliminated by using ECR fibers.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hybrid composite rods subjected to excessive bending loads

Burks

Armentrout

Baldwin

et al. 2009

Composites Science and Technology

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“…3a, b). The deposits, however, can provide extremely important information about the origin and progression of the failure process [13], [14], [16], [18], [19], [23], [49], [51].…”

Section: Brittle Fracture Morphologymentioning

confidence: 99%

Failure analyses of nonceramic insulators. Part 1: Brittle fracture characteristics

Kumosa

Armentrout

2005

IEEE Electr. Insul. Mag.

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mechanically in service by rod fracture. One of the mechanical failure modes of the insulators is a failure process called brittle fracture [1]-[31], which is caused by the stress corrosion cracking (SCC) of the GRP rods [32]-[51]. The process is catastrophic and unpredictable, leading to the drop of energized transmission lines [13], [18]. Several attempts have been made over the years [1]-[31] to understand this process and provide potential remedies to avoid it in service. In Fig. 2(a-d), some examples are presented of brittle fracture failures of failed nonceramic insulators operated at 115 kV (Fig. 2a, b), 345 kV (Fig. 2c), and 500 kV (Fig. 2d). It should be noted that all insulators in Fig. 2 were made by the same manufacturer and were based on the epoxy

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Failure analyses of nonceramic insulators: part II - the brittle fracture model and failure prevention

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Análise de falha em isolador polimérico

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