Teljes áttekintés a UHV-átviteli vezetékekről és a kompozit izolátorokról: Kihívások, tervezés és alkalmazások

1 Magasfeszültségű átviteli vezetékek jellemzői és komponensei

1.1 Magasfeszültségű átviteli vezetékek jellemzői

A magasfeszültségű átviteli vezetékek relatíve alacsony költségeik miatt jellemezhetők, mivel kevesebb információt igényelnek. Általában két vezetékkel működnek, az egyik a pozitív pólhoz, a másik pedig a negatív pólhoz van csatlakoztatva. A DC-átviteli vezetékek tartósak, és hosszú távolságokon tudnak áramot továbbítani. Kínában néhány magasfeszültségű átviteli létesítményben szintén széles körben használják az AC-átvitelt, ami a mindennapi életben különösen nyilvánvaló.

1.2 A magasfeszültségű átviteli vezetékek mint a villamos tervezés főbb elemei

Az alapvető tervezési munkában a szerkezeti rajzok, amelyek a feladatok eljárásai szerint készülnek és követendőek, nagyon óvatosan kell előkészülniük. Az építési tervhez szükséges alapanyagok kiválasztása, valamint a szerkezeti útvonal, módszer és a megfelelő tárolási kihívások racionális tervezése a szerkezeti csoport részéről garantálja a normális működést, javítja a munka hatékonyságát, és növeli a szerkezeti munka hatékonyságát.

2 Az ultra-magasfeszültségű (UMF) átviteli vezetékek fejlettségi állapota

Az UMF-vezetékek összehasonlítva a rendszeres vezetékekkel magasabb követelményekkel rendelkeznek, például a külső vonalizoláció szintje, a villamosenergia mérnöki technológiák, és a vonalvédelmi intézkedések. Ha az UMF-átviteli vezetékek külső izolációjának szintje nem felel meg a szabványnak, vagy a védelmi intézkedések elegendők, akkor a szennyezési villámverés, túlfeszültség, és lebukás esetek gyakoribbak lesznek. Ezért az UMF-átviteli vezetékeken szükséges a kompozit izolátorok használata, ami a modern hálózatépítés egyik alapvető része.

3 A kompozit izolátorok problémái az UMF-átviteli vezetékeknél

3.1 Felületi meghibásodás

A kompozit izolátorok elektromos sérülési problémái leginkább villámlásokból adódnak, ezek a sérülések több mint a fele. Bár a anyagok folyamatosan fejlődnek, a felületi meghibásodás ismétlődő probléma marad. A gyártás során a szivárványtartók és a burkolatok jelentős hullámzást mutatnak, és a burkolatok és a szivárványtartók átmérői felületei súlyosan eróziódhatnak, ami a felületi meghibásodáshoz, és így a szivárványtartók élettartama csökkenéséhez vezethet. A termékek folyamatos optimalizálása és fejlesztése szükséges, hogy csökkentsük a felületi hibák valószínűségét.

3.2 Szivárványtartó brittlensége

A szivárványtartó brittlensége a kompozit izolátorok központi hibája, amit gyakran találnak az UMF-átviteli vezetékeknél. A szivárványtartó brittlensége során a savok hatására a szivárványtartó szálai lassan elszakadnak, még akkor is, ha kis terhelések hatására a teljes szivárványtartó szakadhat. A fő oka a következő:

Először is, általában olyan helyeken fordul elő, ahol a magasfeszültség végponti mezoterhelése magas. A szintező gyűrű fordított irányba való bonyolítása a kompozit anyagú izolátorok brittlenségéhez vezethet. Ennek megoldására a szintező gyűrűk tervezése és feldolgozása biztosítania kell, hogy a mágneses mezoterhelés elérje a megadott szintet, és így hatékonyan elkerülje a anyag brittlenségét.

Másodszor, a burkolat vagy a végső felület sérülésekor repedések alakulhatnak ki. Azonban a bormentes, savellenálló szivárványtartó szálakkal jelentősen javul a teljes savellenállás, és drasztikusan csökkenthető ez a probléma. Érdemes megjegyezni, hogy nem minden szál szivárványtartó rendelkezik kiváló savellenálló jellemzőkkel, ezért szükséges a teljesítmény értékelése és kiválasztása. Bár a brittlenség jelentősen befolyásolja a működést, annak bekövetkezésének valószínűsége alacsony, és különböző beavatkozások révén csökkentheto.

3.3 Öregedési problémák

Egy idő után az izolátorok öregedési problémákat mutathatnak, amelyek elsősorban a hőmérséklet és a felületi levezetési tényezők miatt keletkeznek. Habár a szilikon gumi anyagok hosszabb öregedési ciklusukkal rendelkeznek, korai működési öregedés is bekövetkezhet környezeti szennyezés és anyagformulációs technológia miatt. Bár a legtöbb régióban a szilikon gummival jó állapotban és jellemzőkben tartható, az öregedés elkerülhetetlen. Az izolátorok biztonságos működésének biztosítása érdekében korai tesztelés szükséges. Emiatt szükséges a kompozit anyagú izolátorok rendszeres vizsgálata, hogy elkerüljük a további romlást.

3.4 Mechanikai problémák

A kompozit anyagú izolátorok jelentős mechanikai teljesítmény romlást mutatnak a használat során. Jelenleg belső illesztő típusú izolátorokat használnak, de ezekhez magas követelmények tartoznak a csatlakoztatási módszerekre, és jelentős különbségek vannak a szélső tekercs izolátorokkal szembeni hajlítási meredekségben.

4 Az UMF-vezetékek izolátorlánc hosszának és minimális levegőtartomány távolságának meghatározása

4.1 Elektromos izolációs távolság, amit az UMF-vezetékek tervezése során figyelembe kell venni

A 1000kV-os AC UMF-vezetékek izolációs egyeztetési követelményei garantálniuk kell a biztonságos és megbízható működést különböző feltételek mellett, mint például a hőmérsékleti frekvencia, a kapcsoló túlfeszültség, és a villámlás túlfeszültség. Az izolátorok hőmérsékleti frekvenciás villámverése az izolátorláncok elsődleges ellenőrző tényezője. A külső izolációs struktúrák általában a szennyezés-toleranciát veszik figyelembe, együttesen a meglévő mérnöki tapasztalattal, figyelembe véve tényezőket, mint például a magasság és a jég lefedettsége. A kapcsoló túlfeszültség esetén 1,6p.u. és 1,7p.u. túlfeszültségi szorzókat vesznek figyelembe; ha a rendszer legmagasabb működési feszültsége 1100kV, és a kapcsoló túlfeszültség nem tudja ellenőrizni az izolátor darabszámát, és a kiszámított érték alacsonyabb, mint az izolátorlánc villámverő feszültségének 50%-a, akkor villámverő kockázat van. Az UMF-rendszereknél a villámlás túlfeszültsége közvetlenül nem kapcsolódik a működési feszültséghez, és a magas külső izolációs szint miatt a villámlás túlfeszültsége nem határozza meg.

4.2 Izolátorlánc hossza

Szennyezett körülmények között az izolátorlánc hosszát szennyezés-ellenes módszerekkel határozzák meg. Ez tartalmazza: (1) a különböző izolátorok szennyezési villámverő feszültségének mérése légkörben, hogy megszerezze a 50%-os szennyezési villámverő feszültség és a különböző izolátorok sószűrő sűrűségének kapcsolatát; (2) az izolátorok vízdugó feszültségének mérése; (3) a oldódó sók sószűrő sűrűségének javítása és kiszámítása; (4) a hamus-só arány hatásának kalibrálása az izolátorok felületi szennyezésére; (5) a felső és alsó felületek egyenlőtlenségének javítása; (6) a magas magasságokon a magasság javítása; (7) a maximális működési feszültség melletti izolátor darabszámának kiszámítása.

4.3 Az UMF-vezetékek minimális levegőtartomány távolságának meghatározása

4.3.1 Normális működés esetén a minimális izolátor darabszám kiszámítása

Ez a tanulmány a kulcsfontosságú tudományos kérdésre összpontosít, hogy az UMF-átviteli vezetékek minimális távolságát válassza, egycsatolású átviteli vezetékeket használva kutatási objektumként. Kutatja a levegőtartomány távolság hatását a hőmérsékleti frekvencia és a villámlás hatásában a vezetőtorony méreteire, és meghatározza a vezetőtorony minimális távolságát mérte levő levegőtartomány távolságokkal, és figyelembe veszi az izolátorok romlásának hatását a vezetőtorony szerkezetére, és javasol egy minimális távolságot a vezetőtoronyhoz, amely figyelembe veszi az izolátorok romlását.

4.3.2 A kapcsoló túlfeszültség távolságának meghatározása

Ez a szakasz a kapcsoló túlfeszültség működésének statisztikai egyeztetési tényezőjének meghatározását tartalmazza, a munka impulzus villámverő feszültség U50% kiszámításán alapulva egyedi levegőtartományokra.

Ebben Us a kapcsoló túlfeszültséget jelenti, kV-ban mérve; Z egy konstans, tehát 2,45-re van beállítva; egyetlen levegőtartomány esetén σ1-et 0,06-ra állítják; itt σm a több levegőtartomány varianciája, amit 0,024-re állítanak. Így:

Tehát a statisztikai koordinációs tényező kckc a vonal levegőtartományának működési túlfeszültségére:

5 A kompozit izolátorok alkalmazása az UMF-átviteli vezetékeknél

A meglévő vonalaink gyakorlati működése során kiderült, hogy a kompozit izolátorok használata csökkentheti a vonal karbantartási költségeit és a hálózat szennyezését. Szennyezett területeken ajánlott a kompozit izolátorok használata. A 1000kV-os átviteli vezetékek esetén ajánlott 9 méter magasságú izolátorokat használni, és nagy szennyezés esetén 17 méternél magasabb izolátorokat. Több sorozatbeli kapcsolat esetén a izolátorok magasságát tovább finomíthatják, de ez növeli a izolátorok súlyát és hosszát, és emellett növeli a vonal költségeit.

Magas magasságokon és nagy szennyezés esetén a kompozit izolátorok nagyobb gazdasági és technológiai előnyökkel rendelkeznek. Ha a kombinált lánc hossza 10 méternél kisebb, csökkentheti a torony ablaka területét, ellenőrizheti a torony terhelését, és csökkentheti a villámverési balesetek előfordulását. Tehát a kompozit anyagú izolátorok ezen területeken jelentős előnyökkel rendelkeznek. Az UMF-átviteli vezetékek hosszú távú stabil és megbízható működésének biztosítása érdekében szükséges a témában mélyebb kutatások végzése.

Egyfelől, a nagy tonnage kompozit anyagú izolátorok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata szükséges, hogy hatékony normákat és tesztelési módszereket alkosson. Ezen felül, a kompozit izolátorok egyenletes nyomásának biztosítása mellett, megfelelő intézkedéseket kell tennie az elektromágneses zavar és a korona-levezetés kezelésére, hogy minimalizálja a hirtelen bekövetkező baleseteket. Egy racionális ívzárlási módszer garantálja a hatékony ívzárlást.

Optimalizált mechanikai szerkezetek garantálják, hogy a tört izolátor nem esik a földre. Szigorú minőség-ellenőrzési normákat kell bevezetni, hogy tiltsa a nem megfelelő termékeket, és szigorú anyag-ellenőrzést kell végezni a szivárványtartók és a burkolatok esetében, valamint javítania kell a gyártási technológiákat a forrásból, hogy csökkentse a működési biztonsági kockázatokat. A berendezés során tudományos tárolási eljárásokat kell bevezetni, hogy szigorúan ellenőrizze a potenciális károsodásokat. Hatékony karbantartási és ellenőrzési terveket kell végrehajtani, hogy időben felismertek a biztonsági kockázatok, és megfelelő intézkedéseket tegyenek, hogy biztosítsák a termelési biztonságot.

6 Következtetés

A kompozit izolátorok egyre nagyobb mértékben kerülnek alkalmazásra Kínában, és a hálózatepítés egyik alapvető elemeivé váltak. Az UMF-átviteli vezetékek nagy keretszélességi és nagy terhelési követelményeinek megfelelésére előnyben részesíteni kell a szintetikus izolátorokat a üvegizolátorok és más típusok előtt. Ahogy az UMF-átviteli vezetékek skálája növekszik, újabb kihívások merülnek fel, ami magasabb követelményeket ró a teljesítményre.

Ezen felül, a kompozit izolátorok egyenletes nyomásának biztosítása mellett, megfelelő intézkedéseket kell tennie az elektromágneses zavar és a korona-levezetés kezelésére, hogy minimalizálja a hirtelen bekövetkező baleseteket. Egy racionális ívzárlási módszer garantálja a hatékony ívzárlást. Optimalizált mechanikai szerkezetek garantálják, hogy a tört izolátor nem esik a földre. Szigorú minőség-ellenőrzési normákat kell bevezetni, hogy tiltsa a nem megfelelő termékeket, és szigorú anyag-ellenőrzést kell végezni a szivárványtartók és a burkolatok esetében, valamint javítania kell a gyártási technológiákat a forrásból, hogy csökkentse a működési biztonsági kockázatokat.

A berendezés során tudományos tárolási eljárásokat kell bevezetni, hogy szigorúan ellenőrizze a potenciális károsodásokat. Hatékony karbantartási és ellenőrzési terveket kell végrehajtani, hogy időben felismertek a biztonsági kockázatok, és megfelelő intézkedéseket tegyenek, hogy biztosítsák a termelési biztonságot.