Studado pri Ultra-Alta-Voltaga Gaz-Insulata Transmisiona Ekipamento

Por aktivigi respondon al la evolua bezono de la energioindustrio, nia kompanio intensigis sian esploron pri konstruaj defektoj en certa regiono kaj provizis operacian kaj mantenan subtenon por DC UHV transdon- kaj transformprojektoj en altaegecaj regionoj per instalado kaj optimumigo de UHV transdonaj ekiparoskemoj. La tuta tereno de la konstruaĵo estas 2,541.22 m², kun pura terena areo de 2,539.22 m². La geologia strato en la konstruaĵloko, listigita de supro al boto, konsistas el loesa simila tero, loeso, paleosoilo, kaj silta argilo—ĉiuj kvar stratoj de fundamenta tero. La geologio estas kompleksa kaj pro longtempa altaegeca efiko, facile povas okazi faligoj de transdonlinio.

En ĉi tiu konteksto, nia kompanio faris projektkalkulojn kaj determinis, ke la konstrua koeficiento de la projekto estas 61.48%, kaj la profundo de la subtera akvotabelo varias inter 8.8 kaj 8.9 m, montrante certan gradon de koroziveco al la betona strukturo en la projekto. Nia kompanio ĉefe fokusas sur 110 kV transdon- kaj transformprojekton, kaj la konstrua skalado estas montrita en Tablo 1.

Tablo 1: Konstrua Skalado de la UHV Gazinsulita Transdonprojekto

Kromeje, nia kompanio ankaŭ bezonas plifortigi la konsideron pri la presa resisto de UHV gaz-insulata transmisesparo kaj racionale apliki postinsulatorojn kaj bazenformajn insulatorojn por sekurigi la longtempan stabilan operacion de transformiloj.

1. Disvolvo de Modelo de Kontakta Resisto
Ĉar dum la operacio de ĉi tiu projekto facile okazas superŝargado de konduktoroj per elektra fluo, estas necese eviti la formiĝon de konduktaj punktoj. Tio povas esti atingita per plibonigo de la kompreno de la areo de punktoj kaj la kaptado de la strikta konduto de fluopadoj [1]. Do, per intensigado de lokaj observadoj por kompreni ŝanĝojn en ĉirkaŭaj fluolignoj, la distribuon de ter-surfaco, terfluo, energofonto kaj foraj senfiksalaj punktoj povas esti analizitaj je mikroskopiana nivelo, ebligante profundan komprenon de la neegalaj problemoj okazantaj je kontaktsurfacoj, kiel montrite en Figuro 1.

Per la starigo de kontakta modelo, ĉi tiu esploro, kunmetita kun la apliko de UHV gaz-insulata transmisesparo, difinas la efektivan striktan reziston de unuopa kontaktospoto kiel:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
kie: Re reprezentas la striktan reziston de unuopa kontaktospoto; ρ₁ kaj ρ₂ estas la rezistecoj de la kontaktantaj materialoj; kaj α signifas la radiuson de la kontaktospoto.

Do, la grandeco de la kontakta rezisto povas esti akurate analizita per korektmetodo bazita sur la konturo de strapa tipo de kontaktflugloj. Plue, per esploro de la materialparametroj de la insulata transmisesparo en la kontakta areo, eblas determini kiun materialon uzi por la konekto, kiel montrite en Tablo 2.

La presa de tenso de la ekstreme alta-volta equiparo por gas-insulita transdonado estas 1,000 kV, kun maksimuma presebla volto de 1,683 kV, sekurigante la sekurecon de la energi-transdonado. Ĝia transdonada kapablo povas atingi 2.4 al 5 fojojn tiu de 500 kV tre alta-volta transdonado. Puraj SF₆ gazoj estas uzitaj kiel la insulanta medio, kun pleniga premo de 0.3–0.4 MPa. Kun dua-generacia GIL (Gas-Insulated Line), miksaĵo de 20% SF₆ kaj 80% N₂ laŭ volumena frakcio estas uzata kiel la insulanta medio, kun pleniga premo de 0.7–0.8 MPa. Alternativaj, seka kaj pura kompresita aero povas esti uzata kiel la medio, kun pleniga premo de 1–1.5 MPa. Tial, la elekto de la insulanta gaso devus esti determinita laŭ lokaj kondiĉoj por sekurigi stabilan operacion de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo en la projekto. La operacianta gaz-premo ankaŭ povas esti taŭge pligrandigita, kaj supro-montaj instalado-metodoj povas esti adoptitaj por sekurigi ke la equiparo estas taŭga por la nunaj ekstreme alta-volta niveloj.

Personalo ankaŭ devus atenteme rigardi la konektan stacion de la ĉefaj materialaj junkecoj en la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo por plibonori ilian ŝarĝ-portadon. La slenderec-rilatumo de la ĉefaj strukturaĵoj ankaŭ devus esti kalkulita:
λ₀ = kL₀ / r,
kie: λ₀ signifas la slenderec-rilatumon de la konektita ĉefa parto; k estas la korekta koeficiento; L₀ estas la longeco de la ĉefa parto de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo; kaj r estas la radiuso de giro de la ĉefa parto.

2.Aplikaj Mitoj por Ekstreme Alta-Volta Gas-Insulita Transdonada Equiparo

2.1 Kontrolo de Bus-Duto kaj Konduktora Streso
Dum la aplikado de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo, la stresa stato de la tubforma bus-duto ankaŭ devus esti konsiderata. La interna premo estas 0.6 MPa, kaj la centro-altiro de la bus-duto estas 7.7 m. En la ekzistanta eksterdoma transdonada sistemo, la maksimuma spaco inter du subteniloj estas 12 m. La ekstera forto efektiviganta sur la kondukilo estas ankaŭ 0.6 MPa, kaj la permesa streso por ambaŭ komponantoj estas 110 MPa. Aldone, la transdonada sistemo estas fiksita tra tri-flankaj subtenilo-insulatoroj kaj kondukiloj.

Unue, la ekstera diametro de la bus-duto estas 500 mm, kaj la ekstera diametro de la kondukilo estas 160 mm. Se interna premo ekzistas, la ekstera diametro devus resti senŝanĝa, kaj la parostiko devus esti taŭge pligrandigita—de 5 mm al 20 mm. Bazite sur la streso-parostika varia kurbo de la unua streso, la komenca streso de la bus-duto troviĝas esti 18.45 MPa, kiu reprezentas 16.71% de la permesa streso de la materialo; la komenca streso de la kondukilo estas 3.45 MPa, kiu reprezentas 3.71% de sia permesa streso. Tio indikas, ke kiam la ekstera diametro restas konstanta, la parostiko gravas multe al la prema respondo, precipe influanta la unuan principan streson de la tubo. Interna premo ŝanĝas la stresvalorojn de la tub-strukturo—especialte por diktuboj—kaj la GIL evaluaj metodoj povas esti uzitaj por determini ĉu la premo influas la bus-duton kaj la kondukilon.

Dua, premoportantaj tuboj en la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo—kiel premotuboj kaj alta-voltagaj risortiloj—affectas la operacian performon. La stresa analizo de diktubstrukturoj portantaj premon devus esti farita uzante la jenan formulon por kalkuli la cirkla normala streso σₜ sur la longa tranĉo de la tubo:
σₜ = ρD / (2δ),
kie: ρ estas la interna premo de la tubo; D estas la interna diametro de la tubo; kaj δ estas la parostiko de la tubo. Kiam la voltnivelo ŝanĝiĝas, pli granddiameteraj bushings estas preferataj por pli altaj voltnivele, dum malgranddiameteraj bushings sufiĉas por pli malaltaj voltnivele.

2.2 Klareco pri Gazaj Elektraj Kontaktkarakterizoj
Por la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo, la ĉefaj gastoj uzataj inkluzivas SF₆, azoto-oksidmiksaĵojn, kaj N₂. La esploro de ĉi tiuj gastoj devus esti fortigita por kompreni iliajn diferencojn en elektraj kontaktaj karakterizoj. Por lenteformaj kontaktfingroj, SF₆ povas esti uzata kiel la insulanta medio por plene eluzi ĝiajn bonajn arkmalfermajn kaj insulantajn propraĵojn. La tuta kontakta rezisto (Rₜ) estas uzata por priskribi la elektran konduton de la ŝarĝportantaj strukturoj:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
kie: Rₚ estas la masrezisto; R꜀₁ estas la kontakta rezisto de la supra elektrodo; kaj R꜀₂ estas la kontakta rezisto de la suba elektrodo. Do, oni komprenas, ke la dielektra forto de SF₆ dependas de la gaz-premo—la pli alta la premo, des pli alta la dielektra forto.

2.3 Optimumigo de la Elektra Kampara Spaco-Desegno
En ĉi tiu projekto, la interna elektra kampo estas iomete neuniforma, kun neuniforma koeficiento proksimume 1.7. Se fulmitrukoj ekzistas en la areo, ili pligrandigos la strecon sur la transdonlinioj, kun impulso-koeficiento de 1.25. Unue, bazite sur la potencvoltaj kaj fulmitruko-preseblaj kondiĉoj en la regiono, la pinto-valoro devus esti konfirmita en la amplekso de 1.6–1.7 por sekurigi senprobleman operacion de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo.

Kompreneble, la koaksiala cilindra strukturo, la elektra kampeforto E(x) en la regiono povas esti kalkulita por identigi scenarojn postulantaj optimumigon:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
kie: x estas la distanco inter la kondukilo kaj la kaŝilo; U estas la volto aplikita al la elektrodo; R estas la interna radiuso de la kaŝilo; kaj r estas la ekstera radiuso de la centra kondukilo. Tio permesas la asertadon ĉu la surfaco de la centra kondukilo povus esti danĝerigita sub la maksimuma kampeforto. La sekureco de la elektra kampo devas esti kontrolata, kaj la mekanika performo plibonigita.

Dum la aranĝo de la elektra kamp-infrastrukturo, la reala ŝarĝporta kapablo de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo devus esti verifikita je la fundament-nivelo, kaj la stres-kalkuloj finiĝis:
P = A × F,
kie: P estas la ŝarĝporta kapablo de la equiparo; A estas la tranĉ-area amplekso de la transdon-turo; kaj F estas la materiala forto. Aldone, se la fundamento konsistas el argila sablo, la subbazo devus esti kompakta antaŭ ol la supro-monta linio-instalado procedas.

Per optimumigita desegno konsiderante la produkta strukturon kaj la produktadajn kapablojn, alta insulada performo sub fulmitruko-kondiĉoj povas esti sekurigita. Dua, se la gaz-kompartimento estas longa, la instalado de la ekstreme alta-volta gas-insulita transdonada equiparo iĝas malfacila. En tiaj kazoj, la loka operacia gaz-premo povas esti agordita al 0.4–0.5 MPa per kampefort-desegno, permesante ke la kondukaj partikloj operacias normala sub la influo de la elektra kampo sen induktado de parta disŝargo aŭ gaz-spaca rompo.

Fine, bazata sur la kondiĉoj specifaj por la UHV-gazizolita equipaĵo, la ekstera diametro de la konduktora bastono devas esti disvolvita al 130 mm, kaj la interna diametro de la ĉefilo al 480 mm. Ankaŭ atentu la enmetan sekcion: la murodikeco devas esti agordita al 30–40 mm, kaj la spaco devas esti <1 mm. Se la ekstera raduso de la enmeta areo estas agordita al 5 mm, la vario de la elektra kampa forto povas esti pli bone komprenita — pli alta kampla forto proksime de la raduso respondecas al pli granda radiuso, dum malpli alta kampla forto respondecas al pli malgranda radiuso. Sub la supozo de kontrolo de la loka elektra kampa koncentriĝo, oni devas eviti troan kamplan fortigon en la spaco, permesante antaŭan elektran konektilan disvolvon por UHV-gazizolita equipaĵo kaj kontentigante la bezonojn de la distribuo de elektra kampa signalo.

2.4 Racia Izolanta Disvolvo
Ĉar izoliloj en UHV-gazizolita equipaĵo funkcias proksime de la tero, ilia falflanka volto estas pli malalta ol la spaca rompiĝa volto, farante ilin malfortan punkton en elektra izolado. Do, la spaca konsidero devas esti fortecigita, kaj la kampla forto sub fulmimpulsaj kondiĉoj devas esti komprenita por prave disvolvi izolantajn komponantojn.

2.4.1 Fortecigita Kontrolo de Izoilanta Kampla Forto
Bazitaj sur projekta konstrua kondiĉo, nia kompanio studis la fenomenon de flankflanko de izoliloj, inkluzive de la efikoj de izolila materialo, strukturo, kaj surfacŝarĝo. Devas ankaŭ eviti metalpartiklan kontaminiĝon. Per kombino de SF₆ gaso, izolantaj materialoj, kaj enmetaj komponantoj, asertas racian strukturon por UHV-gazizolita equipaĵo. Tiu disvolvo tiras profiton el pasintaj izolantaj disvolvaĵesperiencoj, limigante la operacian kamplan fortigon al duono de la normala operacia elektra kampa spaco. Por pura SF₆-izolita equipaĵo, la operacia gazpremo povas esti tenata je 0.4–0.5 MPa.

La vertikala kampla forto (Eₛ) povas esti kalkulita uzante:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
kie p estas la gazpremo. Do, depende de la rezistasvolto de la equipaĵo, la disvolvita kampla forto je la surfaco de la centra konduktoro povas esti kontrolita ene de 19.9–24.5 kV/mm, dum la kampla forto je la surfaco de la izolilo ne devas superi 10 kV/mm. Asertas ke la izoliloj interne enmetis en la elektra kampo prezentas bruskan altigon de la kampo sub UHV-influo, reduktante la riskon de izolila defekto kaj ebligante longtempan aplikon de UHV-gazizolita transmesequipaĵo en la projekto.

2.4.2 Optimumigita Bazena-Tipo de Izoilanta Disvolvo
Konsiderante la kompleksan terenon de la projekto kaj la bezonon por elektra kampa simulado, la baza tipo de izolanta disvolvo devas esti fortecigita—specife per omissado de ŝirmelektrodoj. Ĉi tiu strukturo permesas observadon de la intensivo de la elektra kampo proksime de la flanko de la alta-volta konduktoro de la izolilo. Se la kampla forto estas alta, la maksimuma valoro sur la konveksa surfaco estas trovita esti 12.7 kV/mm kaj 13 kV/mm sur la konkava surfaco; superado de ĉi tiuj limoj indikas anomaloperacion. Kiam la intensivo de la elektra kampo proksime de la izolilo estas alta, la maksimuma operacia frekvenco devas esti tenata sub 3.4 kV/mm. Instalado de ŝirmelektrodoj sur bazaj tipaj izoliloj plue optimumigas kaj simulas la elektran kampon.

Sekvante antaŭajn elektrajn konektimetodojn, la grandeco de la ŝirmelektrodo devas esti zorge kontrolita, kaj la elektra enmeta konektilo devas esti pozicionita je la raduso de la baza tipo de izolilo por emfazi ĝian elektrodan ŝirmeffekton, do plibonorigante la distribuon de la elektra kampo de UHV-gazizolita transmesequipaĵo.

3. Konkludo
Por kontentigi la integralan disvolvan bezonon de energiopruntajoj, nia kompanio devas plu fortecigi studon pri UHV-gazizolita transmesequipaĵo. Bazite sur specifaj operaciaj kondiĉoj, problemoj devas esti analizitaj kaj solvitaj per metodoj kiel etablado de kontaktrezistmodelo, verifikado de busdukt- kaj konduktorstreso, klarigo de gaselektraj kontaktcarakteroj, optimumigo de elektra kampa spacdisvolvo, kaj racia disvolvo de izoliloj—tiel daŭrigante la servoperiodon de la equipaĵo.