Komprehensibong Buod ng mga Linya ng UHV Transmission at Composite Insulators: Hamon Mga disenyo at Application

1 Katangian at mga Komponente ng Mga Linya ng Mataas na Voltaje

1.1 Katangian ng Mga Linya ng Mataas na Voltaje

Ang mga linya ng mataas na voltaje ay may katangian ng relatibong mababang halaga dahil sa mas maliit na halaga ng impormasyon na kailangan nila. Karaniwan silang gumagamit ng dalawang konduktor, isa na konektado sa positibong polo at ang isa pa sa negatibong polo. Ang mga linya ng DC transmission ay may tagal ng paggamit at maaaring magpadala ng kasalukuyan sa matagal na layo. Sa ilang pasilidad ng mataas na voltaje sa Tsina, malaganap din ang paggamit ng AC transmission, na partikular na napapansin sa pang-araw-araw na buhay.

1.2 Ang Mga Linya ng Mataas na Voltaje bilang Isang Puno ng Disenyo ng Elektrisidad

Sa basic na disenyo ng gawain, ang mga engineering drawings na kinakailangan para sa konstruksyon ay dapat maipaghanda at sundin nang maingat batay sa mga proseso ng gawain. Ang pagsusuri ng mga raw materials para sa mga plano ng konstruksyon, pati na rin ang wastong disenyo ng mga ruta, pamamaraan, at mga kahalintulad na hamon sa imbakan ng koponan ng konstruksyon, nagbibigay-daan upang mapanatili ang normal na operasyon ng mga linya ng kuryente, mapabuti ang efisyensiya ng gawain, at mapataas ang epektividad ng gawain sa konstruksyon.

2 Status ng Pag-unlad ng Mga Linya ng Ultra-High Voltage (UHV)

Kumpara sa mga ordinaryong linya, ang mga linya ng UHV ay may mas mataas na pangangailangan, tulad ng lebel ng panlabas na insulation, teknolohiya ng power engineering, at mga suporta ng linya. Kung ang lebel ng panlabas na insulation ng mga linya ng UHV ay hindi sapat o ang mga suporta ay hindi sapat, ang mga problema tulad ng pollution flashover, overvoltage, at breakdown ay tataas. Dahil dito, ang paggamit ng composite insulators sa mga linya ng UHV ay mahalaga at isang hindi maaaring iwasang bahagi ng modernong grid construction.

3 Mga Problema sa Composite Insulators sa Mga Linya ng UHV

3.1 Interface Breakdown

Ang mga problema sa electrical damage ng composite insulators ay pangunahing dulot ng lightning strikes, na sumasaklaw sa higit sa kalahati ng lahat ng damages. Bagama't patuloy na umuunlad ang mga materyales, ang isyu ng paulit-ulit na interface damage ay nananatiling umiiral. Sa proseso ng produksyon, parehong core rods at sheaths ay nagpapakita ng malaking shedding phenomena, at ang mga interface ng sheaths at rod diameters ay maaaring ma-erode, na maaaring magresulta sa interface damage at mapektuhan ang habang-buhay ng mga insulators. Nangangailangan ito ng patuloy na optimisasyon at pagbabago ng produkto upang mabawasan ang probabilidad ng interface failure.

3.2 Core Rod Brittle Fracture

Ang core rod brittle fracture ay isang karaniwang uri ng composite insulator fault na madalas natutuklasan sa mga linya ng UHV. Sa proseso ng core rod brittle fracture, dahil sa acid erosion, ang mga core rod fibers ay unti-unting nababali, kahit sa maliit na load, at maaaring magresulta sa pag-break ng buong core rod. Ang pangunahing dahilan ay ang sumusunod:

Una, ito ay karaniwang nangyayari sa mga posisyon kung saan ang terminal field strength ng mataas na voltaje ay relatibong mataas. Ang pagbaligtad ng grading ring ay maaaring magdulot ng brittle fracture ng composite material insulators. Upang solusyunan ang problemang ito, ang disenyo at pagproseso ng mga grading rings ay dapat siguraduhin na ang magnetic field strength ay umabot sa inilaan na antas, na maepektibong maiwasan ang brittle fracture ng materyales.

Pangalawa, maaaring lumitaw ang mga cracks kapag ang sheath o end face ay nasira. Ngunit, ang paggamit ng bagong boron-free fiber acid-resistant core rods ay malaki ang nagbibigay ng kabuuang resistance sa asido, na malaki ang nakakabawas ng isyu na ito. Mahalagang tandaan na hindi lahat ng fiber core rods ay mayroong excellent na acid resistance characteristics; kaya, ang performance evaluation at selection ay kinakailangan. Bagama't ang brittle fractures ay may malaking epekto sa operasyon, ang kanilang probabilidad ng pag-occur ay mababa at maaaring mabawasan sa pamamagitan ng iba't ibang interventions.

3.3 Aging Issues

Pagkatapos ng isang panahon ng paggamit, maaaring maranasan ng mga insulators ang mga aging problems na pangunahing dulot ng temperatura at surface discharge factors. Bagama't ang mga silicone rubber materials ay may mas mahabang aging cycle, 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 magandang kondisyon at katangian sa pamamagitan ng silicone gel, ang aging ay hindi maaaring iwasan. Upang tiyakin ang ligtas na operasyon ng mga insulators, kinakailangan ang maagang pagsusuri. Kaya, ang regular na inspeksyon ng composite material insulators ay kinakailangan upang maiwasan ang karagdagang deterioration.

3.4 Mekanikal na Issues

Ang composite material insulators ay nagpapakita ng malaking pagbaba ng mekanikal na performance sa panahon ng paggamit. Sa kasalukuyan, ang mga internal plug-type insulators ang ginagamit, ngunit may mataas na pangangailangan ito sa jointing methods, na may malaking pagkakaiba sa creep slope kumpara sa edge-rolled insulator designs.

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

4.1 Electrical Insulation Distance Considered in UHV Line Design

Ang mga kakailanganin sa insulation matching para sa 1000kV AC UHV lines ay dapat 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 insulators ay ang pangunahing kontrol factor para sa insulator strings. Ang mga external insulation structures ay karaniwang inaasahan batay sa pollution tolerance, pinagsama ang existing na engineering experience, at inaasahan ang mga factor tulad ng altitude at ice coverage. Para sa switching overvoltage, ang overvoltage multiples ng 1.6p.u. at 1.7p.u. ang kinokonsidera; kapag ang pinakamataas na operating voltage ng sistema ay 1100kV, kung ang switching overvoltage ay hindi maaaring kontrolin ang bilang ng mga insulator pieces at ang inaasahang halaga ay mas mababa kaysa 50% ng insulator string's impulse discharge voltage, may risk ng impulse discharge. Sa mga UHV systems, ang lightning overvoltage ay walang direktang ugnayan sa operating voltage, at ang mataas na external insulation level ay nagbibigay ng lightning overvoltage na hindi determining factor.

4.2 Haba ng Insulator String

Sa mga kondisyon ng polusyon, ang haba ng insulator string ay itinutukoy gamit ang anti-pollution methods. Ito ay kinabibilangan ng: (1) pagsukat ng pollution flashover voltage ng iba't ibang insulators sa ilalim ng atmospheric conditions upang makakuha ng relasyon sa pagitan ng 50% pollution flashover voltage at salt density ng iba't ibang insulators; (2) pagsukat ng withstand voltage ng mga insulators; (3) pag-aayos at pagsusuri ng salt density ng soluble salts; (4) pagkalibrado ng epekto ng ash-to-salt ratio sa surface contamination ng mga insulators; (5) pag-aayos ng unevenness ng upper at lower surfaces; (6) pag-aayos ng elevation sa mataas na altitude; at (7) pagsusuri ng bilang ng mga insulator sections sa ilalim ng maximum working voltage conditions.

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

4.3.1 Pagsusuri ng Minimum Bilang ng Insulator Pieces para sa Normal Operation

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. Itinuturing nito ang impluwensya ng air gap distance sa dimensyon ng transmission tower sa ilalim ng power frequency voltage at lightning effects, at itinatayong ang minimum clearance ng transmission towers gamit ang inaasahang air gap distances, at inaasahan ang epekto ng degradation ng insulator sa mga structure ng transmission tower, na nagpopropose ng minimum clearance para sa transmission towers na inaasahan ang degradation ng insulator.

4.3.2 Pagtukoy ng Switching Overvoltage Gap

Ito ay kinabibilangan ng pagtatakda ng statistical matching factor para sa switching overvoltage operation batay sa pagsusuri ng working pulse discharge voltage U50% para sa individual air gaps.

Sa mga ito, ang Us ay kumakatawan sa switching overvoltage, na inaasahan sa kV; Z ay isang constant, kaya ito ay itinatakda sa 2.45; para sa isang air gap, σ1 ay itinatakda sa 0.06; sa mga ito, σm ay ang variance ng multiple air gaps, na itinatakda 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 mga umiiral na linya sa aming bansa, natuklasan na ang paggamit ng composite insulators ay maaaring mabawasan ang maintenance cost ng linya at ang polusyon sa power grid. Sa mga lugar na may polusyon, inirerekomenda ang paggamit ng composite insulators. Para sa 1000kV transmission lines, inirerekomenda ang paggamit ng mga insulators na humigit-kumulang 9 metro ang taas, at sa mga lugar na may mataas na polusyon, ang mga insulators na higit sa 17 metro ang taas. Kung gagamitin ang multiple series connections, maaari pang ma-adjust ang taas ng mga insulators, ngunit ito ay maaaring magdulot ng pagtaas ng timbang at haba ng mga insulators, na nagreresulta sa pagtaas ng cost ng linya.

Sa mga lugar na may mataas na altitude at mataas na polusyon, ang composite insulators ay nagbibigay ng mas mataas na ekonomiko at teknikal na benepisyo. Kapag ang combined string length ay hindi lumampas sa 10 metro, maaari itong mabawasan ang area ng tower window, kontrolin ang load ng tower, at bawasan ang pag-occur ng flashover accidents. Kaya, ang composite material insulators ay may malaking benepisyo sa mga aspetong ito. Upang tiyakin ang matagal na stable at maasahang operasyon ng mga linya ng UHV, kinakailangan ang mas malalim na pag-aaral.

Sa isang banda, ang mga pag-aaral sa mekanikal na properties ng ultra-large-tonnage composite material insulators ay dapat gawin upang makabuo ng efficient na standards at testing methods. Bukod dito, habang sinusiguro ang uniform pressure sa composite insulators, ang angkop na hakbang ay dapat gawin upang tugunan ang electromagnetic interference at corona discharge issues upang mabawasan ang biglaang accidents. Ang isang reasonable na arcing method ay nagbibigay ng effective na arc suppression.

Ang optimized mechanical structures ay nagbibigay-daan upang hindi bumagsak ang broken insulator sa lupa. Dapat mag-establish ng mahigpit na quality control standards upang ipagbawal ang substandard na produkto, na may mahigpit na kontrol sa materyales para sa core rods at skirts, at pag-improve ng manufacturing techniques mula sa pinagmulan upang mabawasan ang operational safety hazards. Sa panahon ng konstruksyon, dapat mag-implement ng scientific storage procedure upang mahigpit na kontrolin ang potential na damages. Dapat mag-execute ng effective na maintenance at inspection plans upang mabilis na makilala ang safety hazards at gawin ang corresponding na hakbang upang tiyakin ang production safety.

6 Conclusion

Ang composite insulators ay naging mas lalong malaganap sa power grid ng Tsina at naging isang essential na komponente ng power grid construction. Dahil sa mga pangangailangan para sa malalaking cross-sectional areas at high-load conditions sa mga linya ng UHV, dapat bigyang-priyoridad ang synthetic insulators sa halip ng glass insulators at iba pang uri. Habang lumalaki ang sakop ng mga linya ng UHV, dumadami rin ang mga hamon, na nagbibigay ng mas mataas na demand sa kanilang performance.

Bukod sa pag-siguro ng uniform pressure sa composite insulators, ang angkop na hakbang ay dapat gawin upang tugunan ang electromagnetic interference at corona discharge issues upang mabawasan ang biglaang accidents. Ang isang reasonable na arcing method ay nagbibigay ng effective na arc suppression. Ang optimized mechanical structures ay nagbibigay-daan upang hindi bumagsak ang broken insulator sa lupa. Dapat mag-establish ng mahigpit na quality control standards upang ipagbawal ang substandard na produkto, na may mahigpit na kontrol sa materyales para sa core rods at skirts, at pag-improve ng manufacturing techniques mula sa pinagmulan upang mabawasan ang operational safety hazards.

Sa panahon ng konstruksyon, dapat mag-implement ng scientific storage procedure upang mahigpit na kontrolin ang potential na damages. Dapat mag-execute ng effective na maintenance at inspection plans upang mabilis na makilala ang safety hazards at gawin ang corresponding na hakbang upang tiyakin ang production safety.