Пълен преглед на ВНЛ и композитни изолатори: предизвикателства дизайна и приложения

1 Характеристики и компоненти на високонапреговите електропредавателни линии

1.1 Характеристики на високонапреговите електропредавателни линии

Високонапреговите електропредавателни линии се характеризират с относително ниска цена, поради малкото количество информация, което изискват. Обикновено използват два проводника, един свързан с положителния полюс, а другият с отрицателния полюс. DC предавателните линии имат дълголетност и могат да предават ток на дълги разстояния. В някои високонапрегови предавателни обекти в Китай широко се използва също AC предаване, което е особено очевидно в ежедневието.

1.2 Високонапреговите електропредавателни линии като основен компонент на електроизчисленията

В основната изчислителна работа, инженерните чертежи, необходими за строителството, трябва да бъдат внимателно подготвени и следвани според работните процедури. Изборът на сурови материали за строителни планове, както и рационалното проектиране на строителни маршрути, методи и съответните предизвикателства за съхранение от строителната екипа, гарантират нормалната работа на електропроводниците, подобряват ефективността на работата и увеличават ефективността на строителните дейности.

2 Състояние на развитие на ултра-високонапреговите предавателни линии

Сравнено с обикновените линии, ултра-високонапреговите (UHV) линии имат по-високи изисквания, такива като ниво на външна изолация, технологии за електроинженерство и мерки за защита на линиите. Ако нивото на външната изолация на UHV предавателните линии не е до стандарт или защитните мерки са недостатъчни, ще се увеличат проблеми като замърсяване, прекомерен напрежение и пробив. Ето защо, използването на композитни изолатори в UHV предавателните линии е необходимо и незаменима част от модерното градежно строителство.

3 Проблеми с композитните изолатори в UHV предавателните линии

3.1 Интерфейсна пробив

Електрическите повреди на композитните изолатори най-вече се причиняват от удари на мълнии, които представляват повече от половината от всички повреди. Въпреки че материалите постоянно се подобряват, проблемът с повторна интерфейсна повреда все още съществува. По време на производството, както ядрата, така и обвивките показват значителни явления на отслабване, и интерфейсите между обвивките и диаметъра на стержините може да бъдат ерозирани, което може да доведе до интерфейсна повреда и да засегне срока на ползване на изолаторите. Непрекъснато оптимизиране и подобряване на продуктите са необходими, за да се намали вероятността за интерфейсна повреда.

3.2 Хрупкости на стержина

Хрупкостта на стержина е чест вид на повреда на композитните изолатори, който често се среща в UHV предавателните линии. По време на процеса на хрупкост на стержина, поради киселина ерозия, влакната на стержина постепенно се разбиват под действието на киселина ерозия, дори причинявайки целия стержин да се разбие при малки натоварвания. Основните причини са следните:

Първо, това обикновено се случва на позиции, където терминалното поле на високо напрежение е сравнително високо. Обръщането на градационното кръгче може да доведе до хрупкост на композитните изолатори. За решаване на този проблем, дизайна и обработката на градационните кръгчета трябва да гарантират, че силата на магнитното поле достига зададеното ниво, ефективно избягвайки хрупкост на материала.

Второ, пукнатини могат да се появят, когато обвивката или крайната повърхност са повредени. Но използването на нови безборни влакна, устойчиви към киселина, значително подобрява общата устойчивост към киселина, значително намалявайки този проблем. Заслужава да се отбележи, че не всички влакнени стержини притежават отлични устойчиви към киселина характеристики; затова е необходимо оценяване на качеството и избор. Въпреки че хрупкостта има значителен ефект върху операциите, вероятността за събитие е ниска и може да бъде намалена чрез различни вмешательства.

3.3 Проблеми с остаряване

След известен период от използване, изолаторите могат да изпитат проблеми с остаряване, основно причинени от температурни и фактори на повърхностен разряд. Въпреки че материалите от силиконово гуми имат по-дълъг цикъл на остаряване, ранно функциониращо остаряване все още може да се появи поради околната среда и технологията за формулация на материала. Въпреки че повечето региони могат да поддържат добри условия и характеристики чрез силиконово гуми, остаряването е неизбежно. За да се гарантира безопасната работа на изолаторите, е необходимо ранно тестирование. Следователно, периодични проверки на композитните изолатори са необходими, за да се предотврати допълнително влошаване.

3.4 Механични проблеми

Композитните изолатори показват значително влошаване на механичните свойства по време на използване. В момента се използват вътрешни плъгин тип изолатори, но те имат високи изисквания за начините на свързване, с значителни разлики в кривата на крип спрямо дизайна на изолатори с завъртане на ръба.

4 Определяне на дължината на низа от изолатори и минималното разстояние на въздушна преграда за UHV линии

4.1 Електрическо разстояние на изолация, взето предвид в проекта на UHV линиите

Изискванията за съответствие на изолацията за 1000kV AC UHV линии трябва да гарантират безопасна и надеждна работа при различни условия, такива като рабоча честота, комутационно превишаване на напрежението и ударно превишаване на напрежението. Честотната пробивна напрега на изолаторите е основен контролен фактор за низовете от изолатори. Външните изолационни структури обикновено се изчисляват на базата на търпимостта към замърсяване, комбинирана със съществуващия инженерен опит, като се вземат предвид фактори като височина и обледяване. За комутационното превишаване на напрежението, множители на превишаване на напрежението от 1.6p.u. и 1.7p.u. се приемат; когато най-високото рабочо напрежение на системата е 1100kV, ако комутационното превишаване на напрежението не може да контролира броя на парчетата изолатори и изчислената стойност е по-ниска от 50% от импулсната пробивна напрега на низа от изолатори, има риск от импулсна пробив. В UHV системите, ударното превишаване на напрежението няма директна връзка с рабочото напрежение, и високото ниво на външната изолация прави ударното превишаване на напрежението неважен фактор.

4.2 Дължина на низа от изолатори

Под замърсените условия, дължината на низа от изолатори се определя с антизамърсяващи методи. Това включва: (1) измерване на пробивната напрега на различни изолатори при атмосферни условия, за да се получи връзката между 50% пробивна напрега и солна плътност на различните изолатори; (2) измерване на издръжливостта на изолаторите; (3) коригиране и изчисление на солната плътност на растворими соли; (4) калибриране на влиянието на съотношението пепел-сол върху повърхностното замърсяване на изолаторите; (5) коригиране на неравномерността на горната и долната повърхности; (6) коригиране на височината при високи височини; и (7) изчисление на броя на секциите на изолаторите при максимално рабочо напрежение.

4.3 Определяне на минималното разстояние на въздушна преграда за UHV линии

4.3.1 Изчисление на минималния брой изолатори за нормална работа

Тази статия се фокусира върху ключовия научен проблем на избора на минималното разстояние за UHV предавателните линии, използвайки единично-контурни предавателни линии като обект на изследване. Изучава влиянието на разстоянието на въздушната преграда върху размерите на предавателните кули при рабоча честота и ударни ефекти, определя минималното разстояние на предавателните кули чрез измерени разстояния на въздушната преграда, и взема предвид влиянието на деградацията на изолаторите върху конструкцията на предавателните кули, предлагайки минимално разстояние за предавателните кули, като се вземе предвид деградацията на изолаторите.

4.3.2 Определяне на разстоянието на комутационното превишаване на напрежението

Това включва определянето на статистическия съгласуван фактор за комутационното превишаване на напрежението при работа, основано на изчислението на работната импулсна пробивна напрега U50% за отделните въздушни прегради.

Сред тях, Us представя комутационното превишаване на напрежението, измерено в kV; Z е константа, затова се установява на 2.45; за единична въздушна преграда, σ1 се установява на 0.06; сред тях, σm е вариацията на многократни въздушни прегради, която се установява на 0.024. Следователно:

Следователно, статистическият съгласуван фактор kckc за комутационното превишаване на напрежението на въздушната преграда на линията е:

5 Приложение на композитните изолатори в ултра-високонапреговите предавателни линии

Чрез практически действия на съществуващите линии в нашата страна, беше установено, че използването на композитни изолатори може да намали както разходите за поддръжка на линиите, така и замърсяването на електропредавателната мрежа. В замърсени области, препоръчително е да се използват композитни изолатори. За 1000kV предавателни линии, препоръчително е да се използват изолатори около 9 метра високи, а в много замърсени области, изолатори над 17 метра високи. Ако се приемат множетворни серийни връзки, височината на изолаторите може да бъде допълнително регулирана, но това ще увеличи и теглото и дължината на изолаторите, увеличавайки цената на линията.

В областите с висока височина и много замърсяване, композитните изолатори предлагат по-високи икономически и технически предимства. Когато комбинираната дължина на низа не надвишава 10 метра, тя може да намали площта на прозореца на кула, да контролира натоварването на кулата и да намали възникването на пробивни аварии. Следователно, композитните изолатори имат значителни предимства в тези аспекти. За да се гарантира дългосрочната стабилна и надеждна работа на ултра-високонапреговите предавателни линии, трябва да се проведе детайлно изследване.

От една страна, трябва да се проведат изследвания на механичните свойства на ултра-голямото тонажно композитно изолатори, за да се формират ефективни стандарти и методи за изпитване. Освен това, докато се гарантира равномерно натискане върху композитните изолатори, трябва да се предприемат подходящи мерки за справяне с електромагнитната интерференция и проблемите с коронен разряд, за да се намалят внезапните аварии. Разумен метод на пробив гарантира ефективно подтискване на пробивните дъги.

Оптимизираните механични структури гарантират, че пробитият изолатор няма да падне на земята. Трябва да се установят строги стандарти за контрол на качеството, за да се забрани използването на некачествени продукти, с строг контрол на материала за стержините и юбките, и подобрения в производствените техники от източника, за да се намалят опасностите за безопасността при изпълнението. По време на строителството, трябва да се приложи научен метод на съхранение, за да се контролират потенциалните повреди. Трябва да се изпълняват ефективни планове за поддръжка и проверка, за да се идентифицират своевременно опасностите за безопасността и да се предприемат съответни мерки, за да се гарантира безопасността на производството.

6 Заключение

Композитните изолатори получават все по-голямо приложение в електропредавателната мрежа на Китай и са станали важен компонент в строителството на електропредавателната мрежа. Успоредно с изискванията за големи сечения и условия на високи натоварвания в ултра-високонапреговите предавателни линии, синтетичните изолатори трябва да бъдат предпочетени пред стъклени изолатори и други типове. С разширяването на мащаба на ултра-високонапреговите предавателни линии, възникват все повече предизвикателства, водещи до по-високи изисквания за техните характеристики.

Освен това, докато се гарантира равномерно натискане върху композитните изолатори, трябва да се предприемат подходящи мерки за справяне с електромагнитната интерференция и проблемите с коронен разряд, за да се намалят внезапните аварии. Разумен метод на пробив гарантира ефективно подтискване на пробивните дъги. Оптимизираните механични структури гарантират, че пробитият изолатор няма да падне на земята. Трябва да се установят строги стандарти за контрол на качеството, за да се забрани използването на некачествени продукти, с строг контрол на материала за стержините и юбките, и подобрения в производствените техники от източника, за да се намалят опасностите за безопасността при изпълнението.

По време на строителството, трябва да се приложи научен метод на съхранение, за да се контролират потенциалните повреди. Трябва да се изпълняват ефективни планове за поддръжка и проверка, за да се идентифицират своевременно опасностите за безопасността и да се предприемат съответни мерки, за да се гарантира безопасността на производството.