Komprehensibong Overview sa mga UHV Transmission Lines ug Composite Insulators: Mga Hamubo, Disenyo, ug Aplikasyon

1 Katangian ug Mga Bahin sa mga High-Voltage Transmission Lines

1.1 Katangian sa mga High-Voltage Transmission Lines

Ang mga high-voltage transmission lines gitukod pinaagi sa ilang relatyibong murang gasto tungod sa mas gamay nga kantidad sa impormasyon nga gi-angkin. Kasagaran sila magamit og duha ka conductors, usa nga gikonekta sa positibo nga polo ug ang uban sa negatibo nga polo. Ang DC transmission lines may durabilidad ug makapadala og current sa dako nga distansya. Sa pipila ka high-voltage transmission facilities sa Tsina, gigamit usab ang AC transmission, nga kasagaran makita sa pang-adlaw-adlaw nga kinabuhi.

1.2 Ang mga High-Voltage Transmission Lines isip Usa ka Puno nga Bahin sa Electrical Design

Sa basic design work, ang engineering drawings nga gikinahanglan alang sa construction dapat mapaghanda ug sumala sa proseso sa trabaho. Ang pagpili sa raw materials para sa construction plans, sama sa rasonable nga disenyo sa construction routes, methods, ug corresponding storage challenges sa construction team, siguradohon ang normal nga operasyon sa power lines, mapalig-on ang trabaho, ug mapataas ang epektividad sa trabaho sa construction.

2 Status sa Pagbuhat sa Ultra-High Voltage Transmission Lines

Kumpara sa ordinaryong lines, ang ultra-high voltage (UHV) lines adunay mas taas nga pangutana, sama sa external line insulation levels, power engineering technologies, ug line protection measures. Kon ang external insulation level sa UHV transmission lines wala maabot sa standard o ang protective measures wala maayo, ang mga problema sama sa pollution flashover, overvoltage, ug breakdown mosaka. Tungod niini, ang paggamit og composite insulators sa UHV transmission lines mahimong essential ug usa ka indispensable bahin sa moderno nga grid construction.

3 Problemas sa Composite Insulators sa UHV Transmission Lines

3.1 Interface Breakdown

Ang electrical damage problems sa composite insulators kasagaran gikan sa lightning strikes, nga naglakip sa labaw pa sa katugop sa tanang damages. Bisag na ang materyales nag-improve, ang problema sa repeated interface damage gihapon nag-exist. Sa panahon sa produksyon, ang core rods ug sheaths adunay significant shedding phenomena, ug ang interfaces sa sheaths ug rod diameters mauli ania ang erosion, mahimo mosulob sa interface damage ug makaapekto sa service life sa insulators. Kinahanglan ang continuous optimization ug improvement sa products aron mapahimulos ang probabilidad sa interface failure.

3.2 Core Rod Brittle Fracture

Ang core rod brittle fracture usa ka common type sa composite insulator fault kasagaran makita sa UHV transmission lines. Sa panahon sa proseso sa core rod brittle fracture, tungod sa acid erosion, ang core rod fibers gradual nga mobreak down sa epekto sa acid erosion, mahimo mosulob sa entire core rod fracture sa gamay nga loads. Ang pangunang rason mao kini:

Unangtana, kasagaran nagsugyot sa positions diin ang terminal field strength sa high voltage relatyibong taas. Ang pag-reverse sa grading ring mahimo mosulob sa brittle fracture sa composite material insulators. Aron malutas kini, ang disenyo ug processing sa grading rings dapat siguradohon nga ang magnetic field strength maabot sa specified level, effective nga i-avoid ang material brittle fracture.

Ikaduhana, ang cracks mauli ania kon ang sheath o end face damaged. Bisag na, ang paggamit sa bag-ong boron-free fiber acid-resistant core rods significant nga mapataas ang overall acid resistance, great nga mapahimulos kini. Dapat mapahibalo nga wala tanang fiber core rods adunay excellent acid resistance characteristics; tungod niini, kinahanglan ang performance evaluation ug selection. Bisag na ang brittle fractures adunay significant impact sa operations, ang probabilidad sa pag-occur niana gamay ug mapahimulos pinaagi sa various interventions.

3.3 Aging Issues

Pagkatapos sa period sa paggamit, ang insulators mauli ania aging problems primary gikan sa temperature ug surface discharge factors. Bisag na ang silicone rubber materials adunay longer aging cycle, early-stage operational aging mauli ania tungod sa environmental pollution ug material formulation technology. Bisag na ang majority sa regions makapakita og good conditions ug characteristics pinaagi sa silicone gel, ang aging inevitable. Aron siguradohon ang safe operation sa insulators, kinahanglan ang early testing. Tungod niini, required ang periodic inspections sa composite material insulators aron mapahimulos ang further deterioration.

3.4 Mechanical Issues

Ang composite material insulators adunay significant mechanical performance degradation sa panahon sa paggamit. Karon, ang internal plug-type insulators gigamit, pero adunay taas nga pangutana sa jointing methods, significant nga difference sa creep slope compared sa edge-rolled insulator designs.

4 Determination sa Insulator String Length ug Minimum Air Gap Distance sa UHV Lines

4.1 Electrical Insulation Distance Considered sa UHV Line Design

Ang insulation matching requirements sa 1000kV AC UHV lines dapat siguradohon ang safe ug reliable operation sa iba't ibang kondisyon sama sa power frequency, switching overvoltage, ug lightning overvoltage. Ang power frequency flashover sa insulators ang primary control factor sa insulator strings. Ang external insulation structures kasagaran gicalculate basehan sa pollution tolerance, combined sa existing engineering experience, considering factors sama sa altitude ug ice coverage. Para sa switching overvoltage, overvoltage multiples sa 1.6p.u. ug 1.7p.u. gipili; kon ang highest operating voltage sa system 1100kV, kon ang switching overvoltage wala macontrol ang number sa insulator pieces ug ang calculated value lower sa 50% sa insulator string's impulse discharge voltage, adunay risk sa impulse discharge. Sa UHV systems, ang lightning overvoltage wala direct relationship sa operating voltage, ug ang high external insulation level mahimo mosulob sa lightning overvoltage non-determining factor.

4.2 Insulator String Length

Sa polluted conditions, ang length sa insulator string gidecide pinaagi sa anti-pollution methods. Kini naglakip: (1) measuring the pollution flashover voltage sa different insulators under atmospheric conditions aron makuha ang relationship sa 50% pollution flashover voltage ug salt density sa different insulators; (2) measuring the withstand voltage sa insulators; (3) correcting ug calculating the salt density sa soluble salts; (4) calibrating the effect sa ash-to-salt ratio sa surface contamination sa insulators; (5) correcting the unevenness sa upper ug lower surfaces; (6) performing elevation correction sa high altitudes; ug (7) calculating the number sa insulator sections under maximum working voltage conditions.

4.3 Determination sa Minimum Air Gap Distance sa UHV Lines

4.3.1 Calculation sa Minimum Number sa Insulator Pieces para sa Normal Operation

Kini nga paper focused sa key scientific issue sa selecting sa minimum clearance sa UHV transmission lines, using single-circuit transmission lines isip research object. Ngitantiya ang influence sa air gap distance sa tower dimensions sa power frequency voltage ug lightning effects, determine ang minimum clearance sa transmission towers pinaagi sa measured air gap distances, ug consider ang impact sa insulator degradation sa transmission tower structures, proposing a minimum clearance sa transmission towers considering insulator degradation.

4.3.2 Determination sa Switching Overvoltage Gap

Kini naglakip sa determining sa statistical matching factor sa switching overvoltage operation based sa calculation sa working pulse discharge voltage U50% sa individual air gaps.

Ania, Us represents the switching overvoltage, measured in kV; Z is a constant, thus it is set to 2.45; for a single air gap, σ1 is set to 0.06; among these, σm is the variance of multiple air gaps, which is set to 0.024. Therefore:

Therefore, the statistical coordination factor kckc for the operating overvoltage of the line air gap is:

5 Application sa Composite Insulators sa Ultra-High Voltage Transmission Lines

Pinaagi sa practical operations sa existing lines sa atong nasud, natukod nga ang paggamit sa composite insulators makapakurta sa line maintenance costs ug pollution sa power grid. Sa polluted areas, recommended ang paggamit sa composite insulators. Para sa 1000kV transmission lines, recommended ang paggamit sa insulators about 9 meters high, ug sa heavily polluted areas, insulators over 17 meters high. Kon multiple series connections adopted, ang height sa insulators mahimo mapataas, pero kini usab makapataas sa weight ug length sa insulators, raising the cost sa line.

Sa high-altitude ug heavily polluted areas, ang composite insulators offer higher economic ug technical advantages. Kon ang combined string length dili mogamit sa 10 meters, mahimo mapakurta ang tower window area, control ang tower load, ug mapahimulos ang occurrence sa flashover accidents. Tungod niini, ang composite material insulators adunay significant advantages sa kini nga aspeto. Aron siguradohon ang long-term stable ug reliable operation sa ultra-high voltage transmission lines, kinahanglan ang in-depth research.

Sa una, studies sa mechanical properties sa ultra-large-tonnage composite material insulators dapat gibuhat aron form efficient standards ug testing methods. Bisog pud appropriate measures aron address electromagnetic interference ug corona discharge issues aron mapahimulos ang sudden accidents. A reasonable arcing method ensures effective arc suppression.

Optimized mechanical structures guarantee nga broken insulator dili mobato sa ground. Strict quality control standards dapat gihatag aron prohibit substandard products, strict material control sa core rods ug skirts, ug improvements sa manufacturing techniques from the source aron mapahimulos ang operational safety hazards. Sa panahon sa construction, scientific storage procedure dapat gipatuman aron strictly control potential damages. Effective maintenance ug inspection plans dapat gipatuman aron promptly identify safety hazards ug take corresponding measures aron ensure production safety.

6 Conclusion

Ang composite insulators nakapangita og increasing application sa China's power grid ug naging essential component sa power grid construction. Given the requirements for large cross-sectional areas ug high-load conditions sa ultra-high voltage transmission lines, synthetic insulators should be prioritized over glass insulators ug other types. As the scale sa ultra-high voltage transmission lines expands, more challenges arise, leading to higher demands sa ilang performance.

Bisog appropriate measures aron address electromagnetic interference ug corona discharge issues aron mapahimulos ang sudden accidents. A reasonable arcing method ensures effective arc suppression. Optimized mechanical structures guarantee nga broken insulator dili mobato sa ground. Strict quality control standards dapat gihatag aron prohibit substandard products, strict material control sa core rods ug skirts, ug improvements sa manufacturing techniques from the source aron mapahimulos ang operational safety hazards.

Sa panahon sa construction, scientific storage procedure dapat gipatuman aron strictly control potential damages. Effective maintenance ug inspection plans dapat gipatuman aron promptly identify safety hazards ug take corresponding measures aron ensure production safety.