12 кВ ауызмен жабылған RMU-лердегі шығыс рискаларын басқытуда қолданылатын бағалау қорғауының дизайны
Бұл жазба 12кВ ауада изоляцияланған кірпісіз бөлшектердің (RMU) бір түрінің негізгі ізоляциялық бөлшегін зерттеу объекті ретінде алды, оның айналуындағы электр таралуы мен теңсіздігін талдады, сол жердегі ізоляциялық мүмкіндікті бағалады және құрылымды оптимизациялау арқылы шығыстау рискин азайтып, ізоляциялық мүмкіндікті жақсартады, сондықтан ұсынылатын продукттар үшін ізоляциялық құрылымға негізделген.
1 Ауада изоляцияланған кірпісіз бөлшектердің құрылымы
Бұл жазбада зерттелген ауада изоляцияланған RMU-нің үш өлшемді құрылым модельі 1-суретте көрсетілген. Негізгі цепь вакуумдық анармен және үш позициялы анықтауышпен бірге құрылған, үш позициялы анықтауыш шинада, яғни RMU-нің жоғарғы бөлігінде, ал вакуумдық анықтауыш тереңдікті қорытумен төменгі бөлікте орналасқан. Вакуумдық анықтауыш тереңдікті қорыту арқылы қорытылғандықтан, оның сыртқы жағы эпоксид қышқылымен ізоляцияланған, бұл ауадан қатар қанағаттанарлық ізоляциялық мүмкіндікті қамтамасыз етеді.
Сонымен қатар, тереңдікті қорыту нүктесіндегі байланыстыру шина қырғаушылар мен дөңгелек құрылымымен, силикон қышқылымен қорытылған, бұл аймақтағы айрім шығыстау мәселелерін тиімді түрде азайтады. Шиналардың және жерге дейінгі ізоляциялық аралықтары қажетті ізоляциялық стандарттар бойынша құрылған және заңдық талаптарға сай болады.
Үш позициялы анықтауыштың ізоляциялық білесі ауады қолданып, құрылған. Ол қозғалатын байланыс компоненті ретінде, бұл құрылым қабырға, пружина, диск пружина және циркулярлық металл бөлшектерімен қамтамасыз етіледі, бұл ізоляциялық контакттар арасындағы басыны арттыру үшін қолданылады. Бірақ, бұл металл бөлшектердің тəсірінен электр таралуы өте теңсіз болуы мүмкін, бұл аймақтағы айрім шығыстау және ығысу рискин пайда кылуына әкеледі, сондықтан осы жердегі ізоляциялық мүмкіндікке теріс таасир етеді.
Сонымен, бұл құрылымдың электр техникалық құрылымы өте маңызды. Продукт құрылымына қарай, ізоляциялық бөлшек 50кВ рейтингді краткосрочное переменное напряжение қабылдауы керек, минималды электрлық аралық 100 мм. Ізоляциялық біле құрылымының тəсірінен, біленің екі жағында градиентті қорғау қосылады, бұл электр таралуының теңсіздігін жақсартып, айрім шығыстауды азайтады. Үш позициялы анықтауыштың үш өлшемді модельі 2-суретте көрсетілген. Бұл жазба бұл ізоляциялық бөлшекте электр таралуын симуляциялау қызметін орындайды.
2 Симуляциялық талдау
Кірпісіз бөлшектердің электр таралуын симуляциялау үшін элементтер сызықтық программасы қолданылды, 50 кВ рейтингді краткосрочное переменное напряжение берілген кезде ізоляциялық бөлшекте электр таралуының өлшемдерін талдады. Екі статикалық электрлық симуляция кезеңі қарастырылды:
Кезең 1: Шина жағы (ізоляциялық тұрақты контакт жағы) төмен потенциалда (0 В), ал линия жағы (ізоляциялық біле аяғы жағы) жоғары потенциалда (50 кВ).
Кезең 2: Шина жағы (ізоляциялық тұрақты контакт жағы) жоғары потенциалда (50 кВ), ал линия жағы (ізоляциялық біле аяғы жағы) төмен потенциалда (0 В).
Екі кезеңде де максималды электр таралуының аралығындағы электр таралуын симуляция арқылы алынды. Кезең 1-де ізоляциялық біле аяғындағы электр таралуының өлшемдері 3-суретте, ал кезең 2-де ізоляциялық тұрақты контакт аяғындағы өлшемдері 4-суретте көрсетілген. Кезең 1-де максималды электр таралуы градиентті қорғау аяғында 7,07 кВ/мм-ге жетеді; кезең 2-де максималды электр таралуы ізоляциялық тұрақты контакт қырғаушысында 4,90 кВ/мм-ге жетеді.
Ауадың типтік критикалық ығысу электр таралуы 3 кВ/мм. 3 және 4-суреттерде көрсетілгендей, ізоляциялық бөлшектің көптеген аймақтарында электр таралуы 3 кВ/мм-нан төмен, ығысуға жетпейді, бірақ айрім аймақтарда бұл шек артық, бұл айрім шығыстауға әкеледі. Ауа суықтан сырыққа өткен кезде, оның ізоляциялық мүмкіндігі азаяды [10], критикалық тең электр таралуы 3 кВ/мм-нан төменге түсті. Сонымен қатар, өте теңсіз электр таралуы ауадың критикалық ығысу мүмкіндігін төмендетеді, ығысу рискин арттырады. Тышқы ауыртақы факторлардың ауа ізоляциялық медиага әсерін азайту үшін және электр таралуының теңсіздігін жақсарту үшін, бұл зерттеу ізоляциялық бөлшектің электр таралуының теңсіздігін және ығысу напряжениесын бағалайды, бұл бөлшектің ізоляциялық мүмкіндігін жақсарту үшін негіз болады.
3 Ауа ізоляциясының қасиеттері
3.1 Электр таралуының теңсіздігі коэффициентін анықтау
Жақсы көрсеткіштермен, тең электр таралуы жоқ; барлық электр таралуы өте теңсіз. Электр таралуының теңсіздігі коэффициенті f бойынша, электр таралуы екі түрде бөлінеді: f ≤ 4 болғанда, электр таралуы қатарынан теңсіз деп аталады; f > 4 болғанда, электр таралуы өте теңсіз деп аталады. Теңсіздік коэффициенті f Eₘₐₓ/Eₐᵥ формуласымен анықталады, мұнда Eₘₐₓ - максималды аймақтық электр таралуы, симуляция нәтижесінен алынатын пик мән, ал Eₐᵥ - орташа электр таралуы, ол қолданылған напряжение мен минималды электрлық аралықтың қатынасы түрінде есептеледі.
3-суреттен, Eₘₐₓ = 7,07 кВ/мм, Eₐᵥ = 0,5 кВ/мм. Сондықтан, ізоляциялық бөлшекте электр таралуының теңсіздігі коэффициенті f = 14,14 > 4, бұл өте теңсіз электр таралуын көрсетеді. Өте теңсіз электр таралуы аймақтарында стабильді айрім шығыстау (корона шығыстау) болуы мүмкін, теңсіздік коэффициентінің деңгейіне байланысты айрім шығыстау деңгейі және шығыстау өлшемі өседі. 12 кВ кірпісіз бөлшектердің барлық шкафындағы айрім шығыстау өлшемі 20 пК-нан төмен болуы керек [5,11]. Сондықтан, электр таралуының теңсіздігі коэффициентін азайту айрім шығыстау деңгейін төмендетеді.
3.2 Ауа ығысу напряжениесын анықтау
Электр таралуының теңсіздігі коэффициенті суық ауадағы ығысу напряжениесына әсер етеді. Электр таралуы қатарынан теңсіз болғанда, ығысу напряжениесы мынау:
мұнда U - ығысу напряжениесы; d - электродтардың арасындағы минималды электрлық аралық; k - қауіпсіздік коэффициенті, адамдар тәжірибесіне сәйкес 1,2-ден 1,5-ке дейін болады; E₀ - газдың диэлектрикалық ығысу электр таралуы. Жұмыс істеу кезінде, бұл ығысу электр таралуы екі электродтың конкретті құрылымына байланысты болады, ал ауа ығысу өлшемі әртүрлі электрод құрылымдары мен аралық өлшемдеріне байланысты өзгереді. Салыстыру үшін, бұл жазба E₀ = 3 кВ/мм деп ұсынады. (1) теңдеуі бойынша, минималды электрлық аралық d-ні арттыру және электр таралуының теңсіздігі коэффициенті f-ні азайту арқылы ауа ізоляциялық медианың ығысу напряжениесын жақсартуға болады.
Өте теңсіз электр таралуымен, 100 мм аралықтағы минималды электрлық аралық бар электродтар үшін, ығысу напряжениесы мынау:
Формулада, U50%(d) - белгілі бір электрлық аралық d болғандағы электродтың жарық жоғары напряжениесы тестілерінде 50% ығысу напряжениесын білдіреді. Өте теңсіз электр таралуында, ығысу напряжениесы өте теңсіз, шығыстау уақыты ұзақ, сондықтан ығысу напряжениесы өте ұзақ. Жұмыс істеу кезінде, U50%(d) көптеген жарық жоғары напряжениесы тестілері арқылы анықталады және ығысу ықтималдығы 50% болғандағы қолданылған напряжение анықталады. Бұл мән продукттың құрылымына және электр таралуының теңсіздігіне байланысты. Теңсіздік коэффициентін азайту ығысу напряжениесының теңсіздігін азайтып, ығысу напряжениесын жақсартады, сондықтан, ізоляциялық бөлшектің ығысу напряжениесын жақсарту үшін электр таралуының теңсіздігі коэффициентін азайту қажет.
4 Құрылымды оптимизациялау
Ізоляциялық біле аяғының аймағындағы электр таралуының теңдігін жақсарту және электр таралуының теңсіздігі коэффициентін азайту үшін, градиентті қорғау құрылымын оптимизациялау жүргізілді. Оптимизациялау алды және кейінгі градиентті қорғау құрылымының моделдері 5-суретте, ал кескіндемелері 6-суретте көрсетілген. 6-суреттен көрінетінімен, оптимизациялау алдындағы құрылымға салыстырмалы, оптимизацияланған градиентті қорғау құрылымының ұзағы қалыңырақ, қырғаушылары түйіспі, қырғаушы радиусын 0,75 мм-ден 4 мм-ге дейін арттырылған. Бұл жақсарту радиусты арттырып, электр таралуының теңдігін жақсартады. Оптимизацияланған ізоляциялық біле аяғының аймағындағы электр таралуының өлшемдері 7-суретте көрсетілген. Бұл суреттен, максималды электр таралуы 3,66 кВ/мм-ге дейін төмендетілген, бұл бастапқы мәнінің жартысына дейін, бұл өте маңызды жақсарту болып табылады.
Мына формуланың f=Emax/Eav бойынша, оптимизациядан кейінгі электр таралуының теңсіздігі коэффициенті 7,32, бұл оптимизациядан алдындағы мәннің жартысына дейін төмендетілген.
Бұл ізоляциялық біле аяғының аймағындағы электр таралуының теңдігінің өте маңызды жақсартуын көрсетеді, бұл құрылымды оптимизациялау үшін әсері болғанын көрсетеді. Градиентті қорғау құрылымының оптимизациядан алды және кейінгі деректердің салыстырмалы таблицасы 1-таблицада көрсетілген. 1-таблицадан көрінетінімен, оптимизацияланған градиентті қорғау құрылымы ізоляциялық бөлшектер арасындағы ығысу шығыстау рискин азайтады. Бірақ, ізоляциялық бөлшектер арасындағы электр таралуы өте теңсіз, сондықтан ығысу напряжениесы әлі U50%(d) арқылы анықталады. ығысу напряжениесының жақсартуының өлшемі нақты тесттер арқылы дәлелденуі мүмкін.
Бұл аударма бастапқы текстте берілген техникалық деталдар мен контекстін сақтап, ағылшын тілін білетін қауіпкерлер үшін таза және дұрыс болады.
