Povzetek UHV prenosnih linij in kompozitnih izolatorjev: izzivi dizajn in uporabe

1 Lastnosti in komponente visokonapetostnih prenosnih vodov

1.1 Lastnosti visokonapetostnih prenosnih vodov

Visokonapetostni prenosni vodi se ločijo z relativno nizkimi stroški zaradi manjše količine informacij, ki jih zahtevajo. Tipično uporabljajo dva vodnika, enega povezanega s pozitivnim polom in drugega z negativnim polom. Strojni prenosni vodi so odtrganosti in lahko prenašajo tok na daljše razdalje. V nekaterih visokonapetostnih prenosnih objektih v Kitajski je široko uporabljen tudi prenos izmeničnega toka, kar je posebej očitno v vsakdanjem življenju.

1.2 Visokonapetostni prenosni vodi kot glavna komponenta električnega projekta

V osnovnem projektantstvu morajo biti gradbeni risbe, ki so potrebne za gradnjo, skrbno pripravljene in sledile delovnim postopkom. Izbor surovine za gradbene plane ter razumno načrtovanje gradbiščnih poti, metod in ustreznih izzivov shranjevanja s strani gradbiščne ekipe zagotavljajo normalno delovanje električnih vodov, izboljšujejo učinkovitost dela in povečujejo učinkovitost gradbenih del.

2 Razvojno stanje ultra-visokonapetostnih prenosnih vodov

V primerjavi s povprečnimi vodi imajo ultra-visokonapetostni (UHV) vodi višje zahteve, kot so ravni zunanjega izoliranja, tehnologije električnih del, in varnostne mere zaščite vodov. Če ni dovolj visoka raven zunanjega izoliranja UHV prenosnih vodov ali če so varnostne mere nedostatne, se povečajo težave, kot so onesnaženost, pretok in preobremenitev. Zato je uporaba kompozitnih izolatorjev na UHV prenosnih vodih ključna in nujna sestavina moderne mreže.

3 Težave s kompozitnimi izolatorji na UHV prenosnih vodih

3.1 Poškodba medsebojnih ploskev

Električne poškodbe kompozitnih izolatorjev so predvsem posledica udarcev groma, ki tvorijo več kot polovico vseh poškodb. Čeprav se materiali neprestano izboljšujejo, obstaja še vedno problem ponavljajoče se poškodbe medsebojnih ploskev. Med proizvodnjo se oba jezgra in omara zelo slabo oddeljujeta, medsebojne ploskve omare in premeri jezgra se lahko erozija, kar lahko vodi do poškodbe medsebojnih ploskev in vpliva na življenjski čas izolatorjev. Za zmanjšanje verjetnosti poškodbe medsebojnih ploskev je potrebno stalno optimizirati in izboljševati izdelke.

3.2 Krhka loma jezra

Krhka loma jezra je pogosta vrsta napake kompozitnega izolatorja, s katero se pogosto soočamo na UHV prenosnih vodih. Med procesom krhkega loma jezra se vlakna jezra zaradi kislinske erozije postopoma lomejo, kar celo lahko vodi do celotnega loma jezra pod majhnimi obtežbami. Glavni razlogi so naslednji:

Prvič, to se običajno zgodi na mestih, kjer je končna poljska moč visoke napetosti relativno visoka. Obrnljivi gradik lahko vodi do krhkosti kompozitnih materialnih izolatorjev. Za reševanje tega problema mora oblikovanje in obdelava gradikov zagotoviti, da dosežejo določeno stopnjo magnetske moči, kar učinkovito prepreči krhko lomo materiala.

Drugič, praznine se lahko pojavijo, ko je omara ali končna ploskev poškodovana. Kljub temu pa uporaba novih borov brez vlaken, odpornih na kisline, znatno izboljša celotno odpornost na kisline, kar veliko zmanjša ta problem. Opomba, da ne vsi vlakneni jezri imajo odlične lastnosti odpornosti na kisline; zato je potrebna ocena in izbira. Čeprav ima krhka loma velik vpliv na operacije, njegova verjetnost pojavljanja je nizka in jo je mogoče zmanjšati z različnimi intervencijami.

3.3 Problemi staranja

Po obdobju uporabe izolatorji lahko doživijo probleme staranja, predvsem zaradi temperatur in faktorjev površinskega razpološčanja. Čeprav imajo materiali silikonskega kauciuka dolgo cikel staranja, lahko zaradi onesnaženja okolja in tehnologije sestave materiala pride do zgodnjega operativnega staranja. Čeprav se v večini regij lahko z silikonskim gelom ohranijo dobre pogoje in lastnosti, staranje je neizbežno. Za zagotavljanje varnega delovanja izolatorjev je potrebno predhodno testiranje. Zato je za preprečevanje nadaljnega opadanja potrebno redno pregledovati kompozitne materialne izolatorje.

3.4 Mehanski problemi

Kompozitni materialni izolatorji med uporabo kažejo značilno mehansko degradacijo. Trenutno se uporabljajo notranji vstavljeni izolatorji, vendar imajo visoke zahteve glede združevanja, z značilno razliko v naklonu plazanja v primerjavi z dizajnom izolatorjev z zavorjenim robo.

4 Določitev dolžine niza izolatorjev in najmanjše zračne razdalje za UHV vode

4.1 Električna izolacijska razdalja, upoštevana pri oblikovanju UHV vodov

Zahteva za izolacijo 1000 kV AC UHV vodov mora zagotoviti varno in zanesljivo delovanje pod različnimi pogoji, kot so frekvenčni tok, preklapljanje previsoke napetosti in udarcne previsoke napetosti. Frekvenčni prepad izolatorjev je glavni kontrolni dejavnik za nize izolatorjev. Zunanje izolacijske strukture se tipično izračunavajo glede na odpornost na onesnaženost, kombinirane s trenutnimi izkušnjami v inženiringu, z upoštevanjem dejavnikov, kot so višina in ledena pokrivala. Za preklapljanje previsoke napetosti se vzamejo previsoke napetosti 1,6 p.u. in 1,7 p.u.; kadar je najvišja delovna napetost sistema 1100 kV, če preklapljanje previsoke napetosti ne more kontrolirovati števila delov izolatorjev in izračunana vrednost je nižja od 50 % impulzne prepadne napetosti niza izolatorjev, obstaja tveganje za impulzni prepad. V UHV sistemih nima udarcna previsoka napetost neposrednega odnosa z delovno napetostjo, in visoka raven zunanjega izoliranja nima udarnega prepadu za odločilni faktor.

4.2 Dolžina niza izolatorjev

Pod onesnaženimi pogoji se dolžina niza izolatorjev določi z metodo za premagovanje onesnaženosti. To vključuje: (1) merjenje prepadne napetosti različnih izolatorjev v atmosferskih pogojih, da bi dobili odnos med 50% prepadno napetostjo onesnaženosti in soltino različnih izolatorjev; (2) merjenje izdržljivosti izolatorjev; (3) popravilo in izračun soltine topljivih soli; (4) kalibriranje vpliva razmerja popega in soli na površinsko onesnaženost izolatorjev; (5) popravilo neravnovesja zgornje in spodnje površine; (6) popravilo višine na visoki višini; in (7) izračun števila delov izolatorjev pod pogoji maksimalne delovne napetosti.

4.3 Določitev najmanjše zračne razdalje za UHV vode

4.3.1 Izračun najmanjšega števila delov izolatorjev za normalno delovanje

Ta članek se osredotoča na ključno znanstveno vprašanje izbire najmanjše razdalje za UHV prenosne vode, z enojnimi prenosnimi vodami kot predmet raziskave. Raziskuje vpliv zračne razdalje na dimenzije prenosnih stolpov pod frekvenčno napetostjo in udarcnimi učinki, določa najmanjšo razdaljo prenosnih stolpov z merjenimi zračnimi razdaljami in upošteva vpliv degradacije izolatorjev na strukturo prenosnih stolpov, predlagaja najmanjšo razdaljo prenosnih stolpov, ki upošteva degradacijo izolatorjev.

4.3.2 Določitev preklapljalne previsoke napetosti

To vključuje določitev statističnega usklajevalnega faktorja za preklapljalno previsoko napetost na podlagi izračuna delovne impulzne prepadne napetosti U50% za posamezne zračne razdalje.

Med tem Us predstavlja preklapljalno previsoko napetost, merjeno v kV; Z je konstanta, zato je nastavljena na 2,45; za eno zračno razdaljo σ1 je nastavljena na 0,06; med tem σm je varianca več zračnih razdalj, ki je nastavljena na 0,024. Torej:

Torej, statistični usklajevalni faktor kckc za delovno previsoko napetost zračne razdalje voda je:

5 Uporaba kompozitnih izolatorjev v ultra-visokonapetostnih prenosnih vodih

Skupaj s praktičnimi operacijami obstoječih vodov v naši državi je bilo ugotovljeno, da uporaba kompozitnih izolatorjev zmanjša stroške vzdrževanja vodov in onesnaženost mreže. V onesnaženih območjih se priporoča uporaba kompozitnih izolatorjev. Za 1000 kV prenosne vode se priporoča uporaba izolatorjev višine približno 9 metrov, in v območjih z visokim onesnaženjem izolatorjev višje od 17 metrov. Če se uporabljajo večkratne serije, lahko višina izolatorjev še dodatno prilagodi, vendar to bo tudi povečalo težo in dolžino izolatorjev, kar bo povečalo stroške voda.

V visokih in zelo onesnaženih območjih kompozitni izolatorji ponujajo višje ekonomsko in tehnično prednosti. Ko je skupna dolžina niza manjša od 10 metrov, se lahko zmanjša območje stolpa, nadzira obtežba stolpa in zmanjša število nesreč zaradi prepadov. Torej, kompozitni materialni izolatorji imajo v teh vidikih značilne prednosti. Za zagotavljanje dolgoročnega stabilnega in zanesljivega delovanja ultra-visokonapetostnih prenosnih vodov je potrebno globoko raziskovanje.

Na eni strani bi morale biti opravljene raziskave mehanskih lastnosti ultra-velikih ton kompozitnih materialnih izolatorjev, da bi se ustvarili učinkoviti standardi in metode preskušanja. Poleg tega, da se zagotovi enakomerna tlaka na kompozitnih izolatorjih, bi morali biti sprejeti ustrezni ukrepi za reševanje vprašanj elektromagnetske motnje in korona razpološčanja, da bi se zmanjšale nenadne nesreče. Ustrezen način razpološčanja zagotavlja učinkovito utiševanje bliska.

Optimizirane mehanske strukture zagotavljajo, da se poškodovani izolator ne bo padel na tla. Bi morali biti uvedeni strogi standardi kakovosti, da bi se prepovedali neustreznosti, s strogo nadzorno nad materialom jezra in suknja, ter izboljšavanjem tehnologij proizvodnje na viru, da bi se zmanjšala operativna varnostna tveganja. Med gradnjo bi morala biti izvedena znanstvena postopek shranjevanja, da bi se strogo nadzorovala potencialna poškodba. Bi morali biti izvedeni učinkoviti načrti vzdrževanja in pregleda, da bi bile hitro identificirane varnostne tveganja in sprejeti ustrezni ukrepi za zagotavljanje varnosti proizvodnje.

6 Zaključek

Kompozitni izolatorji so v kitajski električni mreži dobili čedalje širšo uporabo in postali bistvena sestavina gradnje električnih mrež. Glede na zahteve za velike presečne površine in visoke obtežbe v ultra-visokonapetostnih prenosnih vodih bi morali biti sintetični izolatorji prednostni pred steklenimi izolatorji in drugimi vrstami. S povečanjem širine ultra-visokonapetostnih prenosnih vod se pojavljajo nove izzive, kar vodi do višjih zahtev glede njihove zmogljivosti.

Poleg zagotavljanja enakomerne pritiska na kompozitne izolatorje bi morali biti sprejeti ustrezni ukrepi za reševanje vprašanj elektromagnetske motnje in korona razpološčanja, da bi se zmanjšale nenadne nesreče. Ustrezen način razpološčanja zagotavlja učinkovito utiševanje bliska. Optimizirane mehanske strukture zagotavljajo, da se poškodovani izolator ne bo padel na tla. Strogi standardi kakovostnega nadzora bi morali biti uvedeni, da bi se prepovedali neustrežni izdelki, s strogo nadzorno nad materialom jezra in suknja, ter izboljšavanjem tehnologij proizvodnje na viru, da bi se zmanjšala operativna varnostna tveganja.

Med gradnjo bi morala biti izvedena znanstvena postopek shranjevanja, da bi se strogo nadzorovala potencialna poškodba. Bi morali biti izvedeni učinkoviti načrti vzdrževanja in pregleda, da bi bile hitro identificirane varnostne tveganja in sprejeti ustrezni ukrepi za zagotavljanje varnosti proizvodnje.