Ultra-High-Voltage Gas-Insulated Transmission Equipment-ის კვლევა

რათა საქმედ უპასუხოს ელექტროენერგეტიკის ბიზნესის განვითარების მოთხოვნებს, ჩვენი კომპანია გააძლიერა გრიდის შესახებ შეფასებები გარკვეულ რეგიონში და უზრუნველყო დისტანციური UHV ტრანსპორტისა და ტრანსფორმირების პროექტების ოპერაციული და ტექნიკური მხარდაჭერა მაღალმდებნივ რეგიონებში UHV ტრანსპორტის დარწმუნების და დიზაინის ოპტიმიზაციით. შესაქმენი ტერიტორიის სრული ფართობი 2,541.22 მ²-ია, ხოლო სუფთა ფართობი 2,539.22 მ²-ია. შესაქმენი ტერიტორიის გეოლოგიური ფანჯრები, ზედიზედ ჩამოთვლილი, შედგება ლუვას-მსგავსი ქვამი, ლუვა, პალეოსოლი და სილტის ქვამი—ოთხი ფუნდამენტის ქვამის საფრთხეებიდან. გეოლოგია კომპლექსურია და გაქვს დიდი ხნის მაღალმდებნივ ეფექტი, რაც საშუალებას იძლევა განვითარების ხაზების შეცდომების დასაშვებად.

ამ კონტექსტში, ჩვენი კომპანია შეასრულა პროექტის გამოთვლა და დადგა, რომ პროექტის შესაქმენი კოეფიციენტი 61.48%-ია, ხოლო ქვედა წყლის დონე 8.8-დან 8.9 მ-მდე იქნება, რაც ქონის კონკრეტული ხარისხის კოროზიულ ეფექტს პროექტის კონკრეტული სტრუქტურების შემდეგ. ჩვენი კომპანია ძირითადად ფოკუსირდება 110 kV ტრანსპორტისა და ტრანსფორმირების პროექტზე, ხოლო შესაქმენი მასშტაბი ჩამოთვლილია ცხრილში 1-ში.

ცხრილი 1: UHV აირის გამოყენებითი ტრანსფორმატორის შესაქმენი მასშტაბი

ამის გარდა, ჩვენს კომპანიას უნდა შეუძლია შესწორებული გახდეს UHV გაზით გაცილებული ტრანსპორტირების მოწყობილობების წინააღმდეგ დაჭერის დიაპაზონის შესახებ და გამართლებული გამოყენება სტოლოს ტიპის იზოლატორებისა და ფიალის ტიპის იზოლატორების გამოყენება ტრანსფორმატორების გრძელვადიანი სტაბილური მოქმედების დასამართლებლად.

1. კონტაქტური რეზისტენციის მოდელის განვითარება
რადგან ამ პროექტის მოქმედებისას მიმდინარე წირების შემდეგ დიდი დენის გარეშე შესაძლოა დაიწყოს მიმდინარე წერტილების ფორმირება, აუცილებელია თავიდან შევიცავოთ ადგილების დარწმუნება და შევიცავოთ დენის გზების შეზღუდვის ქცევა [1]. ამით შეიძლება დაახლოებით შევამჩნიოთ მიმდინარე ხაზების გარშემო ცვლილებები და მივიღოთ მიკროსკოპიული ანალიზი დენის გადასაცემის, დენის წყაროს, გრძელდენის და დაშორებული უშუალო დენის განაწილების შესახებ, რაც შეიძლება შემდეგ შესაძლებლობას მისცეს კონტაქტური ზედაპირებზე არასწორი დარტყმების სრულყოფილი შესახებ, როგორც არის ნაჩვენები ფიგურა 1-ში.

კონტაქტური მოდელის შექმნით, ეს სტატია, შერწყმილი UHV გაზით გაცილებული ტრანსპორტირების მოწყობილობების გამოყენებით, განსაზღვრავს ერთეულ კონტაქტურ წერტილზე არსებული შეზღუდვის რეზისტენციას შემდეგნაირად:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
სადაც: Re აღნიშნავს ერთეულ კონტაქტურ წერტილზე არსებული შეზღუდვის რეზისტენციას; ρ₁ და ρ₂ არიან კონტაქტის მასალების რეზისტივობები; ხოლო α აღნიშნავს კონტაქტური წერტილის რადიუსს.

ამით, კონტაქტური რეზისტენციის სიდიდე შეიძლება ზუსტად განალიზოს კორექტირების მეთოდით, რომელიც ფუნქციონალურად დაფუძნებულია რემის ტიპის კონტაქტური ხელის კონტურაზე. შემდეგ, იზოლაციის ტრანსმისიის მოწყობილობების მასალების პარამეტრების შესახებ კონტაქტური ზონის შესახებ შესაძლებელია განსაზღვროს, რომელი მასალა უნდა გამოიყენოს კავშირისთვის, როგორც არის ნაჩვენები ცხრილში 2.

UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის წნევის დატვირთვის დიაპაზონი 1,000 კვ-ია, მაქსიმალური დატვირთვის ძაბვა 1,683 კვ-მდე აღწევს, რაც უზრუნველყოფს ელექტროენერგიის გადაცემის უსაფრთხოებას. მისი გადაცემის სიმძლავრე 500 კვ EHV გადაცემის 2.4-დან 5-ჯერ მდე შეიძლება იყოს. იზოლაციის საშუალებად გამოიყენება სუფთა SF₆ გაზი, რომლის შევსების წნევა 0.3–0.4 MPa-ია. მეორე თაობის GIL-ის (Gas-Insulated Line) შემთხვევაში, მოცულობითი წილით 20% SF₆-დან და 80% N₂-დან შემდგარი ნარევი გამოიყენება იზოლაციის საშუალებად, შევსების წნევით 0.7–0.8 MPa. ალტერნატიულად, შეიძლება გამოყენებულ იქნეს მშრალი და სუფთა შეკუმშული ჰაერი, რომლის შევსების წნევა 1–1.5 MPa-ია. შესაბამისად, იზოლაციის გაზის არჩევანი უნდა განხორციელდეს ადგილობრივი პირობების მიხედვით, რათა უზრუნველყოფილ იქნეს UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის სტაბილური ექსპლუატაცია პროექტში. სამუშაო გაზის წნევა შეიძლება შესაბამისად გაიზარდოს, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნეს აერიული მონტაჟის მეთოდები, რათა უზრუნველყოფილ იქნეს მოწყობილობის შესაბამისობა მიმდინარე UHV ძაბვის დონესთან.

პერსონალმა ასევე უნდა დააკვირდეს UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის ძირეული მასალის შეერთების მდგომარეობას, რათა გაზარდოს მისი დატვირთვის მაჩვენებელი. ძირეული სტრუქტურული ელემენტების შლენდერნესის კოეფიციენტიც უნდა გამოითვალოს:
λ₀ = kL₀ / r,
სადაც: λ₀ აღნიშნავს შეერთებული ძირეული ელემენტის შლენდერნესის კოეფიციენტს; k არის კორექციის კოეფიციენტი; L₀ არის UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის ძირეული ელემენტის სიგრძე; ხოლო r არის ძირეული ელემენტის ინერციის რადიუსი.

2.UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის გამოყენების ზომები

2.1 ავზის და გამტარის დატვირთვის შემოწმება
UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის გამოყენებისას უნდა განიხილებოდეს მილისებური ავზის დატვირთვის მდგომარეობა. შიდა წნევა 0.6 MPa-ია, ხოლო ავზის ცენტრის სიმაღლე 7.7 მ-ია. არსებულ ღია გადაცემის სისტემაში ორ მხარდაჭერს შორის მაქსიმალური სპანი 12 მ-ია. გამტარზე მოქმედი გარე ძალა ასევე 0.6 MPa-ია, ხოლო ორივე კომპონენტისთვის დასაშვები დატვირთვა 110 MPa-ია. დამატებით, გადაცემის სისტემა გამაგრებულია სამმიმართული მხარდაჭერის იზოლატორებით და გამტარებით.

პირველ რიგში, ავზის გარე დიამეტრი 500 მმ-ია, ხოლო გამტარის გარე დიამეტრი 160 მმ-ია. თუ არსებობს შიდა წნევა, გარე დიამეტრი უნდა დარჩეს უცვლელი, ხოლო კედლის სისქე შესაბამისად უნდა გაიზარდოს — 5 მმ-დან 20 მმ-მდე. პირველადი დატვირთვის სისქის ცვლილების მრუდის მიხედვით, ავზის საწყისი დატვირთვა 18.45 MPa-ია, რაც მასალის დასაშვები დატვირთვის 16.71%-ს შეადგენს; გამტარის საწყისი დატვირთვა 3.45 MPa-ია, რაც მისი დასაშვები დატვირთვის 3.71%-ს შეადგენს. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ გარე დიამეტრის უცვლელობის პირობებში კედლის სისქე მნიშვნელოვნად ზემოქმედებს წნევის რეაქციაზე, განსაკუთრებით ზემოქმედებს მილის პირველ ძირეულ დატვირთვაზე. შიდა წნევა ცვლის მილის სტრუქტურის დატვირთვის მნიშვნელობებს — განსაკუთრებით თხელკედლიანი მილების შემთხვევაში — და GIL-ის შეფასების მეთოდები შეიძლება გამოყენებულ იქნეს იმის განსაზღვრად, ზემოქმედებს თუ არა წნევა ავზსა და გამტარზე.

მეორე რიგში, UHV გაზით შემოვლებული გადაცემის მოწყობილობის წნევის მატარე მილები — როგორიცაა წნევის მილები და მაღალვოლტიანი ამომავლები — ზეგავლენას ახდენენ ექსპლუატაციის მაჩვენებლებზე. თხელკედლიანი წნევის მატარე მილის სტრუქტურების დატვირთვის ანალიზი უნდა ჩატარდეს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით, რომელიც გამოითვლის მილის გრძივი განივკვეთის შესახებ წრიულ ნორმალურ დატვირთვას σₜ:
σₜ = ρD / (2δ),
სადაც: ρ არის მილის შიდა წნევა; D არის მილის შიდა დიამეტრი; ხოლო δ არის მილის კედლის სისქე. როგორც კი იცვლება ძაბვის დონე, უფრო მაღალი ძაბვის დონისთვის უფრო დიდი დიამეტრის ბუშინგები უმჯობესია, ხოლო დაბალი ძაბვის დონისთვის საკმარისია უფრო პატარა დიამეტრის ბუშინგები.

2.2 გაზის ელექტრო

ბოლოს, უზენაესი დარტყმითი შენახვის აღჭურვილობის კონკრეტული პირობების გათვალისწინებით, მიწოდების სარძალის გარე დიამეტრი უნდა იყოს 130 მმ, ხოლო სარქელის შიდა დიამეტრი 480 მმ. უნდა გაითვალისწინოს ჩართვის სექციაც: სარქელის სისქი უნდა იყოს 30-40 მმ, ხოლო გაფართოება უნდა იყოს <1 მმ. თუ ჩართვის არეალის გარე რკინის რადიუსი იყოს 5 მმ, ელექტროსტატიკური ველის ძალის ცვლილება უფრო კარგად იქნება გაგებული—რკინის ახლოს უფრო მაღალი ველის ძალა შეესაბამება უფრო დიდ რადიუსს, ხოლო უფრო დაბალი ველის ძალა შეესაბამება უფრო პატარა რადიუსს. ლოკალური ელექტროსტატიკური ველის კონცენტრაციის კონტროლის პრემისის ქვეშ, უნდა გადაარჩინოს გაფართოებაში ზედმეტი ველის ძალა, რათა შესთავაზოს UHV აირით შენახული აღჭურვილობის პრელიმინარული ელექტრო კავშირის დიზაინი და დააკმაყოფილოს ელექტროსტატიკური ველის სიგნალის დისტრიბუციის მოთხოვნები.

2.4 რაციონალური იზოლატორების დიზაინი
რადგან უზენაესი დარტყმითი შენახვის აღჭურვილობის იზოლატორები მიმდევრობით მიმართული არიან მიწისაკენ, ისინის გასხერის დარტყმითი ძალა არის დაბალი შედარებით გაფართოების დარტყმით ძალასთან, რაც ხდის ისინი ელექტრო იზოლაციის სურვილის სამართლებრივ წერტილს. ამიტომ, უნდა გააძლიეროს გაფართოების განხილვა და გაიგოს ელექტრო ველის ძალა შტორმის დარტყმითი პირობების ქვეშ, რათა სწორად დიზაინდებოდეს იზოლაციური კომპონენტები.

2.4.1 იზოლატორების ელექტრო ველის ძალის დამატებითი კონტროლი
პროექტის შესახებ კონსტრუქციის პირობების გათვალისწინებით, ჩვენი კომპანია შესწავდება იზოლატორების ზედაპირზე გასხერის ფენომენების შესახებ, რომლებიც იზოლატორის მასალის, სტრუქტურის და ზედაპირის ტვირთის ეფექტებს იხსნის. უნდა არ შეიძლოს მეტალური ნაწილაკების დაბინძურება. SF₆ აირის, იზოლაციური მასალების და ჩართული კომპონენტების კომბინაციით უზენაესი დარტყმითი შენახვის აღჭურვილობის რაციონალური სტრუქტურა უზრუნველყოფილია. წინა იზოლატორების დიზაინის გამოცდილების დაყრდნობით, ექსპლუატაციის დროს ველის ძალა შეიძლება შეიკმარას ნორმალური ექსპლუატაციის ელექტრო ველის გაფართოების ნახევარი. ურთიერთდამთავრებული SF₆-ით შენახული აღჭურვილობისთვის, ექსპლუატაციის აირის წნევა შეიძლება დარჩეს 0.4-0.5 MPa.

ვერტიკალური ელექტრო ველის ძალა (Eₛ) შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
სადაც p არის აირის წნევა. ასე რომ, აღჭურვილობის დარტყმითი ძალის მიხედვით, ცენტრალური მიწოდების ზედაპირის დიზაინის ელექტრო ველის ძალა შეიძლება კონტროლირდეს 19.9-24.5 kV/mm შორის, ხოლო იზოლატორის ზედაპირის ელექტრო ველის ძალა არ უნდა აღემატებოდეს 10 kV/mm. იზოლატორების შიდა ჩართვა ელექტრო ველში უზენაესი დარტყმითი შენახვის მოედანის ქვეშ არაერთფეროვნების ზრდას ასაღარავებელად უზრუნველყოფს, რით არ არის შესაძლებელი იზოლაციის შეცდომა და შესაძლებელია უზენაესი დარტყმითი შენახვის ტრანსპორტის აღჭურვილობის ხშირი გამოყენება პროექტში.

2.4.2 ოპტიმიზირებული სარქელის ტიპის იზოლატორების დიზაინი
პროექტის რთული ტერენის გათვალისწინებით და ელექტრო ველის სიმულაციის საჭიროებით, სარქელის ტიპის იზოლატორების დიზაინი უნდა გააძლიეროს, კონკრეტულად შემცირებით დაფარვის ელექტროდების შერჩევით. ამ სტრუქტურაში შესაძლებელია დაკვირვება ელექტრო ველის ინტენსივობის იზოლატორის უზენაესი დარტყმითი მიწოდების მხარის ახლოს. თუ ელექტრო ველის ძალა მაღალია, კონვექსური ზედაპირის მაქსიმალური მნიშვნელობა იქნება 12.7 kV/mm და კონკავური ზედაპირის 13 kV/mm; ამ ზღვრების გადასვლა ინდიკირებს ანომალიურ მუშაობას. როდესაც ელექტრო ველის ინტენსივობა იზოლატორის ახლოს მაღალია, მაქსიმალური ძალის დარტყმითი ძალა უნდა იყოს ქვემოთ 3.4 kV/mm. სარქელის ტიპის იზოლატორებზე დაფარვის ელექტროდების დასაყენებლად უფრო კარგად უზრუნველყოფს ელექტრო ველის ოპტიმიზაციას და სიმულაციას.

წინა ელექტრო კავშირის მეთოდების შესაბამისად, დაფარვის ელექტროდის ზომა უნდა ფრთხილად კონტროლდებოდეს და ელექტრო ჩართვის კონექტორი უნდა დაესახელოს სარქელის ტიპის იზოლატორის რკინის სახელით, რათა გააძლიეროს მისი ელექტროდის დაფარვის ეფექტი, რითაც უზენაესი დარტყმითი შენახვის ტრანსპორტის აღჭურვილობის ელექტრო ველის დისტრიბუცია უფრო კარგი იქნება.

3. შეჯამება
ელექტროენერგიის კომპანიების საერთო განვითარების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ჩვენს კომპანიას უნდა გააძლიეროს კვლევა UHV აირით შენახული ტრანსპორტის აღჭურვილობის შესახებ. კონკრეტული ექსპლუატაციის პირობების გათვალისწინებით, პრობლემები უნდა ანალიზირდეს და გადაარჩინდეს საშუალებებით, როგორიცაა კონტაქტური რეზისტენციის მოდელის დამატება, მარტივი დარტყმითი და მიწოდების სტრესის ვერიფიკაცია, აირის ელექტრო კონტაქტის ქვევითი მახასიათებლების დასახელება, ელექტრო ველის გაფართოების დიზაინის ოპტიმიზაცია და იზოლატორების რაციონალური დიზაინი, რითაც აღჭურვილობის მომსახურების ხანგრძლივობა გაიზრდება.