Komprehensibong Buod ng UHV Transmission Lines at Composite Insulators: Hamon mga disenyo at aplikasyon

1 Katangian at mga Bahagi ng Mga Linya ng Mataas na Boltahe para sa Pagpapadala

1.1 Katangian ng Mga Linya ng Mataas na Boltahe para sa Pagpapadala

Ang mga linya ng mataas na boltahe para sa pagpapadala ay may katangian ng relatibong mababang gastos dahil sa mas kaunting impormasyon ang kinakailangan nito. Karaniwan silang gumagamit ng dalawang konduktor, isang konektado sa positibong polo at ang isa pa sa negatibong polo. Ang mga linya ng DC para sa pagpapadala ay may tagal at maaaring magpadala ng kuryente sa mahabang layo. Sa ilang pasilidad ng mataas na boltahe para sa pagpapadala sa Tsina, malaganap din ang paggamit ng AC para sa pagpapadala, na lalo pang napapansin sa pang-araw-araw na buhay.

1.2 Ang Mga Linya ng Mataas na Boltahe para sa Pagpapadala bilang Isang Pangunahing Bahagi ng Disenyo ng Elektrisidad

Sa pangunahing trabaho sa disenyo, ang mga inhenyeryong guhit na kinakailangan para sa konstruksyon ay dapat mapaghandaan at sundin nang maingat ayon sa proseso ng trabaho. Ang pagpili ng materyales para sa plano ng konstruksyon, pati na rin ang makatarungang disenyo ng ruta, pamamaraan, at mga hamon sa pag-imbak ng konstruksyon ng pagsasanay, ay nagpapatunay ng normal na operasyon ng mga linya ng kuryente, nagpapataas ng epektividad ng trabaho, at nagpapahusay ng epektividad ng trabahong konstruksyon.

2 Katayuan ng Pag-unlad ng Mga Linya ng Ulat-Mataas na Boltahe para sa Pagpapadala

Kumpara sa karaniwang mga linya, ang mga linya ng ulat-mataas na boltahe (UHV) ay may mas mataas na pangangailangan, tulad ng lebel ng panlabas na insulasyon, teknolohiya ng kuryente, at mga hakbang ng proteksyon sa linya. Kung ang lebel ng panlabas na insulasyon ng mga linya ng UHV para sa pagpapadala ay hindi umabot sa pamantayan o ang mga hakbang ng proteksyon ay hindi sapat, ang mga problema tulad ng kontaminasyon flashover, overvoltage, at breakdown ay tataas. Dahil dito, ang paggamit ng kompositong insulator sa mga linya ng UHV para sa pagpapadala ay mahalaga at isang hindi maaaring mawalan na bahagi ng modernong grid construction.

3 Mga Problema sa Kompositong Insulator sa Mga Linya ng UHV para sa Pagpapadala

3.1 Breakdown ng Interface

Ang mga problema sa pinsala ng kompositong insulator ay pangunahing sanhi ng pagtama ng kidlat, na sumasaklaw sa higit sa kalahati ng lahat ng pinsala. Bagaman patuloy na unti-unti ang pagbabago ng materyales, ang isyu ng paulit-ulit na pinsala sa interface ay nananatiling umiiral. Sa produksyon, ang mga core rods at sheaths ay nagpapakita ng malubhang pagbawas, at ang mga interface ng sheath at diameter ng rod ay maaaring mabawasan, na maaaring magresulta sa pinsala sa interface at nakakaapekto sa haba ng serbisyo ng insulator. Kailangan ng patuloy na optimisasyon at pagpapatunay ng produkto upang bawasan ang probabilidad ng pinsala sa interface.

3.2 Brittle Fracture ng Core Rod

Ang brittle fracture ng core rod ay isang karaniwang uri ng pinsala sa kompositong insulator na madalas na natutuklasan sa mga linya ng UHV para sa pagpapadala. Sa proseso ng brittle fracture ng core rod, dahil sa acid erosion, ang mga fiber ng core rod ay unti-unting bumabagsak sa ilalim ng epekto ng acid erosion, kahit na nagiging sanhi ito ng buong core rod na bumagsak sa maliit na load. Ang pangunahing mga rason ay kasunod:

Una, ito ay karaniwang nangyayari sa posisyon kung saan ang terminal field strength ng mataas na boltahe ay mas mataas. Ang pagbaligtad ng grading ring ay maaaring magresulta sa brittle fracture ng composite material insulators. Upang solusyunan ang problemang ito, ang disenyo at proseso ng grading rings ay dapat tiyakin na ang lakas ng magnetic field ay umabot sa inilaan na lebel, na mabisang iwasan ang brittle fracture ng materyal.

Pangalawa, maaaring magkaroon ng crack kapag nasira ang sheath o end face. Gayunpaman, ang paggamit ng bagong boron-free fiber acid-resistant core rods ay malaki ang nagbigay ng kabuuang resistensiya sa asido, na lubhang binawasan ang isyung ito. Mahalagang tandaan na hindi lahat ng fiber core rods ay may kamangha-manghang katangian ng resistensiya sa asido; kaya, kinakailangan ang pag-evaluate at pagpili. Bagaman ang mga brittle fractures ay may malaking epekto sa operasyon, ang probabilidad ng pag-occur nito ay mababa at maaaring bawasan sa pamamagitan ng iba't ibang intervention.

3.3 Mga Isyu sa Aging

Pagkatapos ng isang panahon ng paggamit, maaaring magkaroon ng mga isyu sa aging ang mga insulator, na pangunahing sanhi ng temperatura at mga factor ng surface discharge. Bagaman ang silicone rubber materials ay may mas mahabang cycle ng aging, maaari pa rin itong magkaroon ng early-stage operational aging dahil sa environmental pollution at material formulation technology. Habang maaaring mapanatili ng maraming rehiyon ang mahusay na kondisyon at katangian sa pamamagitan ng silicone gel, hindi maaaring iwasan ang aging. Upang siguruhin ang ligtas na operasyon ng mga insulator, kinakailangan ng maagang pagsusuri. Dahil dito, kinakailangan ang regular na pagsusuri ng composite material insulators upang iwasan ang mas pinagtataas na pagkasira.

3.4 Mekanikal na mga Isyu

Ang mga kompositong materyal na insulator ay nagpapakita ng malubhang pagbaba ng mekanikal na performance sa paggamit. Kasalukuyan, ginagamit ang internal plug-type insulators, ngunit may mataas na pangangailangan para sa jointing methods, na may malaking pagkakaiba sa creep slope kumpara sa edge-rolled insulator designs.

4 Pagtukoy ng Habang ng String ng Insulator at Minimum Air Gap Distance para sa Mga Linya ng UHV

4.1 Electrical Insulation Distance Considered in UHV Line Design

Ang mga pangangailangan sa insulasyon para sa 1000kV AC UHV lines ay kailangang tiyakin ang ligtas at maasahan na operasyon sa iba't ibang kondisyon tulad ng power frequency, switching overvoltage, at lightning overvoltage. Ang power frequency flashover ng mga insulator ay ang pangunahing kontrolador para sa string ng insulator. Ang mga estruktura ng panlabas na insulasyon ay karaniwang kinalkula batay sa tolerance sa polusyon, kombinado sa kasalukuyang karanasan sa inhenyeria, na kinokonsidera ang mga factor tulad ng altitude at ice coverage. Para sa switching overvoltage, ang overvoltage multiples ng 1.6p.u. at 1.7p.u. ay kinukuha; kapag ang pinakamataas na operating voltage ng sistema ay 1100kV, kung ang switching overvoltage ay hindi maaaring kontrolin ang bilang ng mga piraso ng insulator at ang kinalkula na halaga ay mas mababa kaysa 50% ng impulse discharge voltage ng string ng insulator, mayroong panganib ng impulse discharge. Sa mga sistema ng UHV, ang lightning overvoltage ay walang direkta na relasyon sa operating voltage, at ang mataas na lebel ng panlabas na insulasyon ay ginagawang hindi determinante ang lightning overvoltage.

4.2 Habang ng String ng Insulator

Sa mga kondisyong polusyon, ang haba ng string ng insulator ay tinukoy gamit ang mga pamamaraan ng anti-pollution. Ito ay kasama: (1) pagsukat ng pollution flashover voltage ng iba't ibang insulator sa ilalim ng atmospheric conditions upang makakuha ng relasyon sa pagitan ng 50% pollution flashover voltage at salt density ng iba't ibang insulator; (2) pagsukat ng withstand voltage ng insulator; (3) pagsasaayos at pagkalkula ng salt density ng soluble salts; (4) kalibrasyon ng epekto ng ash-to-salt ratio sa surface contamination ng insulator; (5) pagsasaayos ng pagkakaiba ng upper at lower surfaces; (6) elevation correction sa mataas na altitude; at (7) pagkalkula ng bilang ng mga seksyon ng insulator sa ilalim ng maximum working voltage conditions.

4.3 Pagtukoy ng Minimum Air Gap Distance para sa Mga Linya ng UHV

4.3.1 Pagkalkula ng Minimum Bilang ng Mga Piraso ng Insulator para sa Normal na Operasyon

Ang paper na ito ay nakatuon sa pangunahing siyentipikong isyu ng pagpili ng minimum clearance para sa mga linya ng UHV, gamit ang single-circuit transmission lines bilang paksa ng pag-aaral. Ito ay nag-aaral ng impluwensya ng air gap distance sa dimensyon ng transmission tower sa ilalim ng power frequency voltage at lightning effects, tinutukoy ang minimum clearance ng transmission towers gamit ang sukat ng air gap distances, at kinokonsidera ang epekto ng degradation ng insulator sa mga istraktura ng transmission tower, na nagpopropona ng minimum clearance para sa transmission towers na kinokonsidera ang degradation ng insulator.

4.3.2 Pagtukoy ng Switching Overvoltage Gap

Ito ay kasama ang pagtukoy ng statistical matching factor para sa switching overvoltage operation batay sa pagkalkula ng working pulse discharge voltage U50% para sa individual air gaps.

Sa mga ito, ang Us ay kumakatawan sa switching overvoltage, na isinasukat sa kV; Z ay isang constant, kaya ito ay itinalaga sa 2.45; para sa isang air gap, σ1 ay itinalaga sa 0.06; sa mga ito, σm ay ang variance ng multiple air gaps, na itinalaga sa 0.024. Kaya:

Kaya, ang statistical coordination factor kckc para sa operating overvoltage ng line air gap ay:

5 Application of Composite Insulators in Ultra-High Voltage Transmission Lines

Sa pamamagitan ng praktikal na operasyon ng umiiral na mga linya sa ating bansa, natuklasan na ang paggamit ng composite insulators ay maaaring bawasan ang maintenance cost ng linya at polusyon sa grid. Sa mga lugar na polusyon, inirerekomenda ang paggamit ng composite insulators. Para sa 1000kV transmission lines, inirerekomenda ang paggamit ng mga insulator na humigit-kumulang 9 metro ang taas, at sa mga matinding polusyon, ang mga insulator na higit sa 17 metro ang taas. Kung gagamitin ang maramihang series connections, maaaring ayusin pa ang taas ng mga insulator, ngunit ito ay maaaring lumikha ng dagdag na bigat at haba ng mga insulator, na nagpapataas ng gastos ng linya.

Sa mga lugar na mataas na altitude at matinding polusyon, ang composite insulators ay nagbibigay ng mas mataas na ekonomiko at teknikal na mga benepisyo. Kapag ang combined string length ay hindi lumampas sa 10 metro, maaari itong bawasan ang area ng tower window, kontrolin ang load ng tower, at bawasan ang pag-occur ng mga flashover accidents. Kaya, ang composite material insulators ay may malaking mga benepisyo sa mga ito. Upang tiyakin ang matagal na maasahan at ligtas na operasyon ng ultra-high voltage transmission lines, kailangang gawin ang malalim na pag-aaral.

Sa isa na banda, ang mga pag-aaral sa mekanikal na katangian ng ultra-large-tonnage composite material insulators ay dapat gawin upang makabuo ng mabisa na mga standard at pagsubok. Bukod dito, habang sinisiguro ang uniform pressure sa composite insulators, ang angkop na mga hakbang ay dapat gawin upang tugunan ang electromagnetic interference at corona discharge issues upang mabawasan ang biglaang mga aksidente. Ang mabuting arcing method ay sigurado na mabawasan ang arc suppression.

Ang optimized mechanical structures ay nag-uugnay na ang broken insulator ay hindi maaaring bumagsak sa lupa. Dapat itatag ang mahigpit na quality control standards upang ipagbawal ang substandard products, na may mahigpit na kontrol sa materyales para sa core rods at skirts, at pagpapatunay ng mga teknik sa paggawa mula sa pinagmulan upang mabawasan ang mga panganib sa operasyon. Sa panahon ng konstruksyon, dapat ipatupad ang siyentipikong proseso ng pag-imbak upang mahigpit na kontrolin ang potensyal na pinsala. Dapat ipatupad ang epektibong mga plano ng pag-maintain at pagsusuri upang agad na matukoy ang mga panganib at gawin ang angkop na mga hakbang upang tiyakin ang ligtas na produksyon.

6 Kaschlussyon

Ang composite insulators ay naging mas malaganap sa grid ng kuryente ng Tsina at naging isang mahalagang bahagi ng pagtatayo ng grid. Dahil sa pangangailangan para sa malalaking cross-sectional areas at high-load conditions sa mga linya ng UHV, dapat ibigay ang prayoridad sa synthetic insulators kesa sa glass insulators at iba pang mga uri. Bilang ang sakop ng mga linya ng UHV ay lumalaki, mas maraming mga hamon ang lumilitaw, na nagdudulot ng mas mataas na mga pangangailangan sa kanilang performance.

Bukod sa pagtitiyak ng uniform pressure sa composite insulators, ang angkop na mga hakbang ay dapat gawin upang tugunan ang electromagnetic interference at corona discharge issues upang mabawasan ang biglaang mga aksidente. Ang mabuting arcing method ay sigurado na mabawasan ang arc suppression. Ang optimized mechanical structures ay nag-uugnay na ang broken insulator ay hindi maaaring bumagsak sa lupa. Dapat itatag ang mahigpit na quality control standards upang ipagbawal ang substandard products, na may mahigpit na kontrol sa materyales para sa core rods at skirts, at pagpapatunay ng mga teknik sa paggawa mula sa pinagmulan upang mabawasan ang mga panganib sa operasyon.

Sa panahon ng konstruksyon, dapat ipatupad ang siyentipikong proseso ng pag-imbak upang mahigpit na kontrolin ang potensyal na pinsala. Dapat ipatupad ang epektibong mga plano ng pag-maintain at pagsusuri upang agad na matukoy ang mga panganib at gawin ang angkop na mga hakbang upang tiyakin ang ligtas na produksyon.