Повний огляд ліній передачі УВН та композитних ізоляторів: Виклики проектування та застосування

1 Характеристики та компоненти високовольтних ліній передачі

1.1 Характеристики високовольтних ліній передачі

Високовольтні лінії передачі характеризуються їхньою відносно низькою вартістю через меншу кількість необхідної інформації. Зазвичай вони використовують два провідники, один з яких підʼєднаний до додатного полюсу, а інший — до відʼємного. Лінії передачі постійного струму мають довговічність та можливість передавати струм на великі відстані. У деяких високовольтних обʼєктах Китаю також широко використовується передача чергового струму, що особливо помітно в повсякденному житті.

1.2 Високовольтні лінії передачі як основний компонент електричного проектування

При виконанні базових проектних робіт необхідно уважно готувати та дотримуватися відповідно до робочих процедур будівельних чертежів, які потрібні для будівництва. Вибір сировини для будівельних планів, а також раціональне проектування маршрутів, методів будівництва та відповідних проблем зберігання будівельною командою забезпечують нормальне функціонування електроліній, підвищують продуктивність праці та ефективність будівельних робіт.

2 Стан розвитку ліній передачі надвисокого напруги

Порівняно з звичайними лініями, лінії передачі надвисокої напруги (НВН) мають більш високі вимоги, такі як рівень зовнішньої ізоляції, технології енергетичної інженерії та заходи захисту ліній. Якщо рівень зовнішньої ізоляції НВН-ліній недостатній або заходи захисту недостатні, збільшиться кількість аварій, таких як забруднення, перевищення напруги та пробій. Тому використання комбінованих ізоляторів на НВН-лініях є важливим та необхідним елементом сучасного будівництва мереж.

3 Проблеми з комбінованими ізоляторами на НВН-лініях

3.1 Пробій на межі

Електричні проблеми з комбінованими ізоляторами в основному викликані ударом блискавки, що становить більше половини всіх пошкоджень. Хоча матеріали постійно покращуються, проблема повторного пошкодження межі все ще існує. Під час виробництва какісні стержні та опалубка демонструють значні випадки відшарування, а межі опалубки та діаметра стержня можуть бути подріплені, що може призвести до пошкодження межі та вплинути на термін служби ізоляторів. Необхідне постійне оптимізація та покращення продуктів, щоб зменшити ймовірність пошкодження межі.

3.2 Бриткий розрив стержня

Бриткий розрив стержня — це загальний тип аварії комбінованих ізоляторів, який часто зустрічається на НВН-лініях. Під час процесу бриткого розриву стержня, через корозію кислотою, волокна стержня поступово розриваються під дією кислоти, навіть при невеликих навантаженнях, що може призвести до розриву всього стержня. Основні причини такі:

По-перше, це зазвичай трапляється на позиціях, де кінцева напружність високого напругу є відносно високою. Обертання кільця розподілу поля може призвести до бриткого розриву комбінованих ізоляторів. Для вирішення цієї проблеми проектування та обробка кілець розподілу поля повинні забезпечити, що напружність магнітного поля досягає заданого рівня, ефективно уникнувши бриткого розриву матеріалу.

По-друге, тріщини можуть виникнути, коли опалубка або торцева поверхня пошкоджена. Однак, використання нових безборних волокон, стійких до кислот, значно покращує загальну стійкість до кислот, що значно зменшує цю проблему. Варто зазначити, що не всі волоконні стержні мають відмінні характеристики стійкості до кислот, тому необхідна оцінка та вибір. Хоча бриткі розриви мають значний вплив на роботу, їхня ймовірність виникнення низька і може бути знижена за допомогою різних втручань.

3.3 Проблеми старіння

Після періоду використання, ізолятори можуть досвідчувати проблеми старіння, головним чином спричинені температурою та факторами поверхневого розряду. Хоча матеріали на основі кремнієвого каучуку мають довгий цикл старіння, раннє операційне старіння все ще може виникнути через забруднення середовища та технології формулювання матеріалу. Хоча в більшості регіонів можна підтримувати добре стан та характеристики за допомогою кремнієвого гелю, старіння неминуче. Для забезпечення безпечного функціонування ізоляторів необхідні ранні перевірки. Тому необхідні регулярні перевірки ізоляторів з комбінованих матеріалів, щоб запобігти подальшому погіршенню.

3.4 Механічні проблеми

Комбіновані матеріали ізоляторів демонструють значне погіршення механічних характеристик під час використання. Наразі використовуються внутрішні вставні ізолятори, але вони мають високі вимоги до методів зʼєднання, зі значними відмінностями в крутісти кріпування порівняно з конструкцією ізоляторів з закрутними краями.

4 Визначення довжини ряду ізоляторів та мінімальної відстані повітряного проміжку для НВН-ліній

4.1 Розглянута електрична відстань ізоляції при проектуванні НВН-ліній

Вимоги до відповідності ізоляції для НВН-ліній напругою 1000 кВ мають забезпечити безпечне та надійне функціонування в різних умовах, таких як промислові частоти, перепади напруги при включеннях та ударах блискавки. Перемикальні перепади напруги є основним контролюючим фактором для рядів ізоляторів. Зовнішні структури ізоляції зазвичай розраховуються на основі стійкості до забруднення, враховуючи існуючий інженерний досвід, з урахуванням факторів, таких як висота над рівнем моря та наледь. Для перемикальних перепадів напруги беруться множники 1.6 p.u. та 1.7 p.u.; коли максимальна робоча напруга системи становить 1100 кВ, якщо перемикальні перепади напруги не можуть контролювати кількість ізоляторів, а розрахунок нижчий за 50% імпульсної розрядної напруги ряду ізоляторів, існує ризик імпульсного розряду. У системах НВН, ударні перепади напруги не мають прямого відношення до робочної напруги, а високий рівень зовнішньої ізоляції робить ударні перепади напруги невизначальним фактором.

4.2 Довжина ряду ізоляторів

Під забруднених умов, довжина ряду ізоляторів визначається за допомогою методів протизабруднення. Це включає: (1) вимірювання напруги пробою різних ізоляторів в атмосферних умовах, щоб отримати звʼязок між 50% напругою пробою та густотою солей різних ізоляторів; (2) вимірювання напруги стійкості ізоляторів; (3) корекцію та розрахунок густини розчинних солей; (4) калібрування впливу відношення пилу до солі на поверхневе забруднення ізоляторів; (5) корекцію нерівномірності верхніх та нижніх поверхонь; (6) корекцію на висоті; (7) розрахунок кількості секцій ізоляторів при максимальній робочій напругі.

4.3 Визначення мінімальної відстані повітряного проміжку для НВН-ліній

4.3.1 Розрахунок мінімальної кількості ізоляторів для нормальн