UHV iletim hatları ve kompozit izolatörlerin kapsamlı genel bakışı: Zorluklar Tasarım ve Uygulamalar

1 Yüksek Gerilimli Aktarım Hatlarının Özellikleri ve Bileşenleri

1.1 Yüksek Gerilimli Aktarım Hatlarının Özellikleri

Yüksek gerilimli aktarım hatları, gerekliliklerinin azlığı nedeniyle nispeten düşük maliyetlidir. Genellikle iki iletken kullanır, biri pozitif kutuba, diğeri de negatif kutuba bağlanır. DC (Dirençsiz) aktarım hatları dayanıklıdır ve akımı uzun mesafeler boyunca iletebilir. Çin'deki bazı yüksek gerilimli aktarım tesislerinde AC (Alternatif) aktarım da yaygın olarak kullanılır, bu günlük hayatta özellikle belirgindir.

1.2 Yüksek Gerilimli Aktarım Hatları Elektrik Tasarımının Önemli Bir Bileşeni Olarak

Temel tasarım çalışmasında, inşaat için gerekli olan mühendislik çizimleri dikkatlice hazırlanmalı ve iş prosedürlerine uygun olarak takip edilmelidir. İnşaat planları için ham malzemelerin seçimi, inşaat rotalarının, yöntemlerinin ve buna karşılık gelen depolama zorluklarının inşaat ekibi tarafından makul bir şekilde tasarlanması, elektrik hatlarının normal işlemesini sağlar, çalışma verimliliğini artırır ve inşaat çalışmalarının etkinliğini geliştirir.

2 Çok Yüksek Gerilimli Aktarım Hatlarının Gelişme Durumu

Normal hatlara kıyasla, çok yüksek gerilimli (ÇYH) hatlar dış hat yalıtım seviyeleri, güç mühendisliği teknolojileri ve hat koruma önlemleri gibi daha yüksek gereksinimlere sahiptir. Eğer ÇYH aktarım hatlarının dış yalıtım seviyesi standartta değilse veya koruma önlemleri yetersiz ise, kirletme yanma, aşırı gerilim ve arızalar gibi sorunlar artacaktır. Bu nedenle, ÇYH aktarım hatlarında kompozit izolatörlerin kullanımı modern şebeke inşaatının vazgeçilmez ve önemli bir parçasıdır.

3 ÇYH Aktarım Hatlarında Kompozit İzoletörlerle İlgili Sorunlar

3.1 Arayüz Ayrılması

Kompozit izolatörlerin elektriksel hasar sorunları çoğunlukla yıldırım darbelerinden kaynaklanır, tüm hasarlardan fazlasını oluşturur. Malzemeler sürekli gelişmektedir, ancak tekrarlayan arayüz hasarı sorunu hala varlığını sürdürmektedir. Üretim sırasında hem çekirdek çubuklar hem de kaplama ciltlerde belirgin bir soyulma olgusu gözlemlenir ve kaplama ciltlerin ve çubuk çaplarının arayüzleri aşındırılabilir, bu da arayüz hasarına yol açabilir ve izolatörlerin ömrünü etkileyebilir. Ürünlerin sürekli iyileştirilmesi ve geliştirilmesi, arayüz başarısızlığının olasılığını azaltmak için gereklidir.

3.2 Çekirdek Çubuğun Kırılgan Kırılması

Çekirdek çubuğun kırılgan kırılması, ÇYH aktarım hatlarında sıkça karşılaşılan bir tip kompozit izolatör arızasıdır. Asit erozyonu sonucunda çekirdek çubuk lifleri yavaş yavaş kırılır, hatta küçük yükler altında tüm çekirdek çubuğun kırılmasına neden olabilir. Ana nedenler şunlardır:

İlk olarak, genellikle yüksek gerilimin terminal alan yoğunluğu nispeten yüksek olduğu konumlarda meydana gelir. Gradyasyon halkasının ters çevrilmesi, kompozit malzeme izolatörlerin kırılgan kırılmasına neden olabilir. Bu sorunu çözmek için, gradyasyon halkalarının tasarımı ve işleme, manyetik alan yoğunluğunun belirlenen seviyeye ulaşmasını sağlamalıdır, böylece malzemenin kırılgan kırılmasını etkili bir şekilde önleyebilir.

İkinci olarak, kaplama veya uç yüzeyi hasar alırken çatlaklar oluşabilir. Ancak, yeni bor-olmayan asit dirençli çekirdek çubukların kullanılması, genel asit direncini önemli ölçüde artırır ve bu sorunu büyük ölçüde azaltır. Not edilmesi gereken, tüm fiber çekirdek çubukların mükemmel asit direnç özelliklerine sahip olmadığıdır, bu nedenle performans değerlendirme ve seçimi gerekli olmaktadır. Kırılgan kırılmalar operasyonlara önemli bir etkiye sahip olsa da, bunların oluşma olasılığı düşüktür ve çeşitli müdahalelerle azaltılabilir.

3.3 Yaşlanma Sorunları

Bir süre kullanımı sonucunda, izolatörler genellikle sıcaklık ve yüzey boşaltma faktörlerinden dolayı yaşlanma sorunlarına maruz kalabilir. Silikon lastiği malzemelerin yaşlanma döngüsü daha uzundur, ancak çevre kirliliği ve malzeme formülasyon teknolojisi nedeniyle erken dönem operasyonel yaşlanma olabilir. Çoğu bölgede silikon jel sayesinde iyi durum ve özellikler korunabilir, ancak yaşlanma kaçınılmazdır. Izolatörlerin güvenli işlemesini sağlamak için erken testler gerekli olup, bu nedenle kompozit malzeme izolatörlerin düzenli denetimleri, daha fazla bozulmayı önlemek için gereklidir.

3.4 Mekanik Sorunlar

Kompozit malzeme izolatörler, kullanım sırasında önemli bir mekanik performans azalması gösterir. Şu anda, iç ekleme tipi izolatörler kullanılıyor, ancak bu izolatörlerin birleştirilme yöntemleri için yüksek talepler vardır ve kenar rulo tipi izolatör tasarımlarına kıyasla sürünme eğiminde belirgin farklılıklar bulunmaktadır.

4 ÇYH Hatları İçin Izolatör Zinciri Uzunluğunun ve Minimum Hava Aralığının Belirlenmesi

4.1 ÇYH Hat Tasarımında Düşünülen Elektriksel Yalıtım Mesafesi

1000kV AC ÇYH hatları için yalıtım uyumu gereksinimleri, güç frekansı, anahtarlama aşırı gerilimi ve yıldırım aşırı gerilimi gibi çeşitli koşullar altında güvenli ve güvenilir işlemeyi sağlamalıdır. İzolatör zincirlerinin başlıca kontrol faktörü, izolatörlerin güç frekansı yanmasıdır. Dış yalıtım yapıları, kirlilik toleransına dayanarak hesaplanır, mevcut mühendislik deneyimleriyle birleştirilir, rakım ve buz kaplaması gibi faktörler göz önünde bulundurulur. Anahtarlama aşırı gerilimi için 1.6p.u. ve 1.7p.u. aşırı gerilim kat sayıları alınır; sistem en yüksek çalışma gerilimi 1100kV olduğunda, eğer anahtarlama aşırı gerilimi izolatör adet sayısını kontrol edemez ve hesaplanan değer izolatör zincirinin darbe boşaltma geriliminin %50'sinden düşükse, darbe boşaltma riski söz konusudur. ÇYH sistemlerinde, yıldırım aşırı gerilimi çalışma gerilimiyle doğrudan ilgisi yoktur ve yüksek dış yalıtım seviyesi, yıldırım aşırı gerilimini belirleyici bir faktör yapmaz.

4.2 İzolatör Zinciri Uzunluğu

Kirlilik koşullarında, izolatör zinciri uzunluğu kirlilikten koruma yöntemleriyle belirlenir. Bu, şu adımları içerir: (1) atmosfer koşullarında farklı izolatörlerin kirlilik yanma gerilimini ölçerek, farklı izolatörlerin 50% kirlilik yanma gerilimi ile tuz yoğunluğu arasındaki ilişkiyi elde etmek; (2) izolatörlerin dayanma gerilimini ölçmek; (3) çözünür tuzların tuz yoğunluğunu düzeltmek ve hesaplamak; (4) toz-tuz oranının izolatör yüzey kirliliğine etkisini kalibre etmek; (5) üst ve alt yüzeylerin düzensizliğini düzeltmek; (6) yüksek rakımlarda yükseltme düzeltmesi yapmak; ve (7) maksimum çalışma gerilimi koşullarında izolatör adet sayısını hesaplamak.

4.3 ÇYH Hatları İçin Minimum Hava Aralığının Belirlenmesi

4.3.1 Normal İşlem için Minimum İzolatör Adet Sayısının Hesaplanması

Bu makale, ÇYH hatları için minimum açıklığın seçilmesiyle ilgili kilit bilimsel sorunu ele alıyor, tek devreli aktarım hatlarını araştırma objesi olarak kullanıyor. Güç frekansı voltajı ve yıldırım etkileri altında hava aralığı mesafesinin transmisyon kule boyutlarına etkisini inceliyor, ölçülen hava aralığı mesafeleri kullanarak transmisyon kulelerinin minimum açıklığını belirliyor ve izolatör bozulmasının transmisyon kule yapılarına etkisini dikkate alarak, izolatör bozulmasını dikkate alan bir minimum kule açıklığı öneriyor.

4.3.2 Anahtarlama Aşırı Gerilimi Açığının Belirlenmesi

Bu, bireysel hava aralıkları için çalışma darbe boşaltma gerilimi U50%'nin hesaplanması temelinde anahtarlama aşırı gerilimi işlemi için istatistiksel uyum faktörünün belirlenmesini içerir.

Bunlardan, Us anahtarlama aşırı gerilimini ifade eder, kV cinsinden ölçülür; Z sabit bir değerdir, bu nedenle 2.45 olarak ayarlanmıştır; tek bir hava aralığı için σ1 0.06 olarak ayarlanmıştır; bunlardan, σm birden fazla hava aralığı varyansıdır, 0.024 olarak ayarlanmıştır. Bu nedenle:

Bu nedenle, hat hava aralığı için işletim aşırı gerilimi için istatistiksel uyum faktörü kckc şu şekildedir:

5 Kompozit İzolatörlerin Çok Yüksek Gerilimli Aktarım Hatlarındaki Uygulaması

Ülkemizdeki mevcut hatların pratik işlemlerinden, kompozit izolatörlerin hem hat bakım maliyetlerini hem de şebekeye kirliliği azaltabileceğini bulmuştur. Kirlilik bölgelerinde, kompozit izolatörlerin kullanılması önerilir. 1000kV aktarım hatları için yaklaşık 9 metre yüksekliğinde izolatörlerin kullanılması önerilir, ve ağır kirlilik bölgelerinde 17 metreden daha yüksek izolatörlerin kullanılması önerilir. Birden fazla seri bağlantı kullanılırsa, izolatörlerin yüksekliği daha da ayarlanabilir, ancak bu aynı zamanda izolatörlerin ağırlığını ve uzunluğunu artırır, bu da hat maliyetini artırır.

Yüksek rakımlı ve ağır kirlilik bölgelerinde, kompozit izolatörler daha yüksek ekonomik ve teknik avantajlar sunar. Birleşik zincir uzunluğu 10 metreyi aşmıyorsa, kule pencere alanını azaltabilir, kule yükünü kontrol edebilir ve yanma kazalarının oluşmasını azaltabilir. Bu nedenle, bu konularda kompozit malzeme izolatörler önemli avantajlara sahiptir. Çok yüksek gerilimli aktarım hatlarının uzun vadeli istikrarlı ve güvenilir işlemesi için derinlemesine araştırmalar yapılması gerekir.

Bir yandan, ultra büyük tonajlı kompozit malzeme izolatörlerin mekanik özellikleri üzerine araştırmalar yürütülmeli, etkili standartlar ve test yöntemleri oluşturulmalıdır. Ayrıca, kompozit izolatörler üzerinde eşit basınç sağlanırken, elektromanyetik interferans ve korona boşaltma sorunlarına yönelik uygun önlemler alınmalıdır, böylece ani kazaların olasılığı minimize edilebilir. Mantıklı bir ark办法似乎被截断了，但我已经根据您的要求翻译了提供的文本。如果有更多内容需要翻译，请继续提供。