Ultraqəbici qaz izolyasiyalı transmiisiya ehtiyatlarının araşdırılması

Güç sənayesinin inkişaf tələblərinə aktiv cavab vermək məqsədilə, kompaniya belə bir əraziyə şəbəkə qurulumu arızalarına daha gəlirləşdirilmiş araşdırma apıb və yüksək hündürlüklü ərazilərdə DC UHV (Ultra Yüksek Voltluq) elektrik nəql və transformasiya layihələri üçün operasiya və texniki dəstək təmin etmişdir. Bu, UHV nəql təchizatlarının quraşdırılması və optimallaşdırılması vasitəsilə həyata keçirilib. Quraşdırma sahəsinin ümumi sahəsi 2,541.22 m², buna görə də saft sahəsi 2,539.22 m²-dir. Quraşdırma sahəsindəki jeoloji qatlar, yuxarıdan aşağıya doğru, loz-bənzər torpaq, loz, paleosol və silty quruq toprakdan ibarətdir—dörd qatlı əsas topraq. Jeoloji struktura çətinliklərə malikdir və uzun müddət boyu yüksək hündürlük effektindən mühüm təsir alır, bu da nəqliyyat xətlərinin arıza verə biləcəyi asanlaşdırır.

Bu şəraitdə, kompaniya layihə hesablamalarını aparıb və layihənin qurulma koeffisiyentinin 61.48% olduğunu müəyyənləşdirib. Layihədəki su səviyyəsi 8.8-dən 8.9 m-ə qədər dəyişir, bu da layihədəki beton strukturlara bəzi maddələrə qoruyuculuq göstərir. Kompaniyamız əsasən 110 kV nəql və transformasiya layihəsinə diqqət yetirir və qurulum ölçüsü Cədvəl 1-də göstərilir.

Cədvəl 1: UHV Gaz Qoruyan Nəql Layihəsinin Qurulum Ölçüsü

Əlavə olaraq, şirkətimiz UZŞTQ təchizatının təsir dayanma aralığını daha da nəzərə almalı və post dielektrikləri və qazan tipi dielektrikləri münasib şəkildə tətbiq etməli ki, transformatorların uzun müddətdə istiqrarlı işləməsi təmin edilsin.

1. kontakt sərtəsinin modelinin inkişafı
Bu layihənin işləməsi zamanı dövranın içindən gələn çox yükümlülük akımı yaranması ehtimalı yüksəkdir, beləliklə, ləğv edici kəslərin formalaşmasını almaq lazımdır. Bu, kəs sahəsinin anlayışını artıraraq və akım yollarının daralma rəvhərini qavramaqla [1] həyata keçirilə bilər. Buna görə, sahədə gözətmenliyi artıraraq, ətrafındakı akım xətlərinin dəyişmələrini anlamaqla, zəmin sahəsinin paylanması, zəmin akımı, enerji mənbəyi və uzaqda olan sıxışdırılmış nöqtələr mikroskopik səviyyədə təhlil edilə bilər, bu da kontakt səthlərində baş verən düzlüksüzluq məsələlərinin tam anlaşıldığı imkan verir, baxılan Şəkil 1.

Kontakt modeli qurularaq, bu məqalə UZŞTQ təchizatının tətbiqi ilə birgə, tək kontakt nöqtəsinin faktiki daralma sərtəsini təyin edir:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
burada: Re tək kontakt nöqtəsinin daralma sərtəsini ifadə edir; ρ₁ və ρ₂ kontakt materiallarının sərtəlik katsayılarını göstərir; α isə kontakt nöqtəsinin radiusunu təsvir edir.

Bundan, kontaktda olan dielektrik transmiçi təchizatının material parametrlərinin araşdırılması ilə, hansı materialın bağlantı üçün istifadə edilməsi lazımdır, baxılan Cədvəl 2.

UHV qaz ilə doldurulmuş elektroçarx texnikasının dayanma basınc aralığı 1,000 kV-dır, maksimum dayanma voltajı isə 1,683 kV-dir, bu da elektrik çəkiliyyatının təhlükəsizliyini təmin edir. Onun çəkiliyyat kapasitesi 500 kV EHV çəkiliyyatına nisbətən 24-5 dəfə ola bilər. Təmiz SF₆ qazı izolyasiya maddesi kimi istifadə olunur, doldurma basıncı 0.3–0.4 MPa-dir. İkinci nesil GIL (Qaz ilə doldurulmuş xətti) üçün 20% SF₆ və 80% N₂ həcm payı ilə qarışdırılmış maddə izolyasiya maddesi kimi istifadə olunur, doldurma basıncı 0.7–0.8 MPa-dir. Alternativ olaraq, quru və təmiz sirkləşdirilmiş hava doldurma maddəsi kimi istifadə oluna bilər, doldurma basıncı 1–1.5 MPa-dir. Bu səbəbdən, UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ehtiyaclarına uyğun olaraq izolyasiya qazının seçimi sahə şəraiti əsasında müəyyən olunmalıdır ki, layihədə ekipmanın istiqrarlı işləməsi təmin edilsin. İşləmə qaz basıncı da uyğun olaraq artırılabilir və hava yuxarıda quraşdırma üsulları tətbiq edilə bilər ki, ekipman cari UHV voltaj səviyyəsinə uyğun olsun.

İşçilər UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarının əsas material qovuşmalardan olan bağlantı vəziyyətinə də diqqət yetirməlidirlər ki, onların yük dərinəltmə qabiliyyəti artırılsın. Əsas struktural elementlərin uzunluq-kəskinlik nisbəti hesablanmalıdır:
λ₀ = kL₀ / r,
bundan: λ₀ - qoşulmuş əsas elementin uzunluq-kəskinlik nisbətidir; k - düzəliş koeffisiyentidir; L₀ - UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanının əsas elementinin uzunluğu; r - əsas elementin radiusu.

2. UHV Qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanları üçün tətbiq üsulları

2.1 Mama xətləri və konduktorlar üzrə məkanik zərürət təsdiqi
UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarının tətbiqində, boru tipi mama xətlərinin məkanik zərürət vəziyyəti də nəzərə alınmalıdır. Daxili basınc 0.6 MPa, mama xəttinin mərkəzi yüksəkliyi 7.7 m-dir. Mövcud açıq havada çəkiliyyat sisteminin iki dəstək arasındakı maksimum uzunluğu 12 m təşkil edir. Konduktora təsir edən xarici quvva da 0.6 MPa, hər iki komponentin icazə verilən məkanik zərürəti 110 MPa-dır. Əlavə olaraq, çəkiliyyat sistemi üç yol dəstək dielektriklər və konduktorlar vasitəsilə sabitləndirilir.

Öncə, mama xəttinin dış diametri 500 mm, konduktorun dış diametri 160 mm-dir. Daxili basınc varsa, dış diametr dəyişməməlidir, duvar qalınlığı isə uyğun olaraq artırılmalıdır - 5 mm-dən 20 mm-ə. Birinci məkanik zərürətin qalınlığa görə dəyişmə qeyrisi əsasında, mama xəttinin başlanğıc məkanik zərürəti 18.45 MPa tapılır, bu materialın icazə verilən məkanik zərürətinin 16.71%-ni təşkil edir; konduktorun başlanğıc məkanik zərürəti 3.45 MPa, bu da onun icazə verilən məkanik zərürətinin 3.71%-ni təşkil edir. Bu göstərir ki, dış diametr sabit qalarkən, duvar qalınlığı çəkiliyyat cavabını ciddi şəkildə təsir edir, xüsusən borunun birinci asılı məkanik zərürətini. Daxili basınc boru strukturlarının məkanik zərürət dəyərlərini dəyişdirir - xüsusən in-duvarlı borular üçün, və GIL qiymətləndirme metodlarından istifadə edərək, basıncın mama xəttinə və konduktora təsiri müəyyən edilə bilər.

İkinci, UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarında - məsələn, basınclı borular və yüksək voltajlı qaldırıcılarda - işləmə performansı təsirlənir. İn-duvarlı basınclı boru strukturlarının məkanik zərürət analizi aşağıdakı düsturla borunun uzunluq kesitində dairəvi normal məkanik zərürəti σₜ hesablanması vasitəsiylə aparılmalıdır:
σₜ = ρD / (2δ),
bundan: ρ - borunun daxili basıncıdır; D - borunun daxili diametridir; δ - borunun duvar qalınlığıdır. Voltaj səviyyəsi dəyişərkən, daha yüksək voltaj səviyyələri üçün böyük diametrli bushinglər, daha aşağı voltaj səviyyələri üçün isə kiçik diametrli bushinglər tercih edilir.

2.2 Qazın elektrik kontakt xüsusiyyətlərinin təsviri
UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanları üçün əsas qazlar arasında SF₆, azot-oxigen qarışıqları və N₂ sayılabilir. Bu qazlar üzərində araşdırma cəlb edilməlidir ki, onların elektrik kontakt xüsusiyyətləri fərqin anlaşılsın. Kəmər tipi kontakt parmakları üçün SF₆ izolyasiya maddesi kimi istifadə edilə bilər ki, onun möhkəm yaymaq və izolyasiya xüsusiyyətləri tam dərəcədə istifadə edilsin. Cəmi kontakt mukavemeti (Rₜ) elektrikli strukturların elektrik davranışını təsvir etmək üçün istifadə olunur:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
bundan: Rₚ - kütləvi mukavemetdir; R꜀₁ - yuxarı elektrodun kontakt mukavemetidir; R꜀₂ - aşağı elektrodun kontakt mukavemetidir. Buna görə, SF₆-nin dielektrik gücü qaz basıncına asılıdır - neçə qədər yüksək basınc, o qədər yüksək dielektrik güc.

2.3 Elektrik sahası boşluğunun optimallaşdırılması
Bu layihədə, daxili elektrik sahası bir qədər bərabərsizdir, bərabərsizlik koeffisiyenti təxminən 1.7-dir. Əgər sahada şimşək darbəsi dayanma voltajı şərtləri varsa, bu, çəkiliyyat xətlərinə təsir edən məkanik zərürəti artıracaq, darbə koeffisiyenti 1.25-dir. Öncə, sahadaki elektrik frekansı və şimşək darbəsi dayanma voltajı şərtlərinə əsasən, peak dəyəri 1.6–1.7 aralığında təsdiqlənib, UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarının problemlərsiz işləməsi təmin edilməlidir.

Axe-simetrik silindir strukturasını anlayarak, sahadaki elektrik sahası qüvvəsi E(x) hesablanarak optimallaşdırma ehtiyacı olan hallar müəyyən edilə bilər:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
bundan: x - konduktor və korpus arasındakı məsafədir; U - elektrodun uygulanan voltajıdır; R - korpusun daxili radiusudur; r - mərkəzi konduktorun xarici radiusudur. Bu, maksimum saha qüvvəsi altında mərkəzi konduktorun səthinin zarar görmə riskini qiymətləndirməyə imkan verir. Elektrik sahasının təhlükəsizliyi nəzarət altına alınmalı və mexaniki performans artırılmalıdır.

Elektrik sahası alətlərinin qurulması zamanı, UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarının faktiki yük dərinəltmə qabiliyyəti nəvə səviyyəsində təsdiq edilməli və məkanik zərürət hesablamaları tamamlanmalıdır:
P = A × F,
bundan: P - ekipmanın yük dərinəltmə qabiliyyətidir; A - çəkiliyyat küləyinin kəsr hissəsidir; F - materialın məkanik zərürətidir. Əlavə olaraq, əgər nəvə çamurlu qırmızı topraktan ibarətdirsə, hava yuxarıda quraşdırılmadan əvvəl nəvə sıkılaşdırılmalıdır.

Ürün strukturu və istehsal qabiliyyətlərini nəzərə alaraq optimallaşdırılmış dizayn vasitəsiylə, şimşək darbəsi şərtlərində yüksək izolyasiya performansı təmin edilə bilər. İkinci, əgər qaz kompartimenti uzundursa, UHV qaz ilə doldurulmuş çəkiliyyat ekipmanlarının quraşdırılması çətindir. Belə hallarda, saha qüvvəsi dizaynı vasitəsiylə yerli işləmə qaz basıncı 0.4–0.5 MPa təyin edilə bilər, bu da elektrik sahası təsiri altında konduktor parçalarının normal şəkildə işləməsinə imkan verir və lokal qaz boşluğunun partiyal qarışmasını və qaz boşluğunun çöküşünü təmin edir.

Nihayət, UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatların xüsusi şəraitinə əsasən, kənar çubuğun diametri 130 mm, qabın daxili diametri isə 480 mm olaraq dizayn edilməlidir. Qoşulma hissəsinə də diqqət yetirilməlidir: divarın qalınlığı 30–40 mm olmalıdır və boşluq <1 mm olmalıdır. Əgər qoşulma sahəsindəki kənar radiusu 5 mm olarsa, elektrik sahasının dəyişməsi daha yaxşı anlaşıla bilər—kənar nöqtələrdə yüksək saha qüvvəti böyük radiusa, alçaq saha qüvvəti isə kiçik radiusa uyğundur. Yerli elektrik sahasının qapanmasını nəzərə alaraq, boşluqdakı aşırı saha qüvvətinin qarşısını almaq lazımdır, bu da UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatların ilk elektrik cəhatdakı birləşmə dizaynına imkan verir və elektrik sahasının sinyal paylanmasını təmin edir.

2.4 Müntəzəm izolyator dizaynı
UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatlarda izolyatorlar yer üzündə işləyir, onların yanmaq voltu boşluğunun zədəlmə voltundan aşağıdır, bu da elektrik təhlükəsizliyinin zayıf nöqtəsidir. Bu səbəbdən, boşluğa dair nəzarət gəlirləşdirilməlidir və şimşək darb şəraitindəki saha qüvvəti anlaşıla bilər, etibarlı izolyator komponentlərinin dizayn edilməsi üçün.

2.4.1 Izolyator Saha Qüvvətinin Gəlirləşdirilmiş Nəzarəti
Layihə inşaat şəraitinə əsasən, şirkətimiz izolyator səthindəki yanmaq nöqtesi məsələlərini, izolyator materyalinin, strukturu və səth yükünün təsirini öyrəndi. Metall parçalarının zədələnməsinin həddindən keçməsinə də diqqət yetirilməlidir. SF₆ qazı, izolyator materyalleri və daxil edilmiş komponentlərin birləşməsi ilə UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatların müntəzəm strukturu təmin edilir. Keçmiş izolyator dizayn təcrübəsinə əsasən, fəaliyyət zamanı saha qüvvəti normal işləmə elektrik sahasının yarı olaraq məhdudlaşdırılabilir. Təbii SF₆ təhlükəsizliyi olan ehtiyatlar üçün, fəaliyyət qazı təzyiqi 0.4–0.5 MPa aralığında saxlanılabilir.

Şaquli elektrik saha qüvvəti (Eₛ) aşağıdakı kimi hesablanır:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
burada p qaz təzyiqidir. Beləliklə, ehtiyatın dayanıb-gecən voltuna əsasən, mərkəzi kənar çubuğun səthindəki dizayn saha qüvvəti 19.9–24.5 kV/mm aralığında, izolyator səthindəki saha qüvvəti isə 10 kV/mm-dən yuxarı ola bilməz. Izolyatorların elektrik sahasının daxilində yerləşdirilməsi, UZS təsiri altında sahanın sürətli artmasına mane olur, izolyatorun zədələnmə riskini azaltır və layihədə UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatların uzun müddətdə istifadəsinə imkan verir.

2.4.2 Optimallaşdırılmış Kəsr Tipi Izolyator Dizaynı
Layihənin mürəkkəb reliefinə və elektrik sahasının simulasiyasına ehtiyacına görə, kəsr tipi izolyator dizaynı gəlirləşdirilməlidir—xüsusilə, qoruyucu elektrodların atlanması ilə. Bu struktur, izolyatorun yüksək voltlu kənar çubuğu tərəfindəki elektrik saha qüvvətinin nəzərdən keçirilməsinə imkan verir. Əgər saha qüvvəti yüksəkdirsə, konveks səthdə maksimum qiymət 12.7 kV/mm, konkav səthdə isə 13 kV/mm olur; bu limitləri aşmaq normal fəaliyyətdən fərqlənir. Əgər izolyatora yaxın elektrik saha qüvvəti yüksəkdirsə, maksimum enerji dərgahında fəaliyyət göstərən volt 3.4 kV/mm-dən aşağı saxlanılmalıdır. Kəsr tipi izolyatorlara qoruyucu elektrodların quraşdırılması, elektrik sahasını daha da optimallaşdırır və simule edir.

Əvvəlki elektrik birləşmə metodlarına əsasən, qoruyucu elektrodların ölçüsü dikkatli şəkildə idarə edilməlidir və elektrik qoşulma connectoru kəsr tipi izolyatorun kənarında quraşdırılmalıdır, bu da onun elektroda qoruyucu effektini nisbətən artırır və UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatların elektrik saha paylanmasını yaxşılaşdırır.

3. Nəticə
Elektrik şirkətlərinin ümumi inkişaf tələblərinə cavab vermek üçün, şirkətimiz UZS təhlükəsizliyi olan qaz-qabına malik olan ehtiyatlar üzərindəki araşdırmalarını daha da gəlirləşdirməlidir. Xüsusi fəaliyyət şəraitinə əsasən, problemlər kontakt mukavemet modeli qurularaq, otobus kanalı və kənar çubuğun stresinin təsdiqi, qazın elektrik məsələlərinin xarakteristikalarının aydınlaşdırılması, elektrik saha boşluğunun dizaynunun optimallaşdırılması və izolyatorların müntəzəm dizayn edilməsi kimi üsullarla tahlil edilməli və həll edilməlidir—bu da ehtiyatların istifadə mövqeini uzatır.