Ultra жогары басындағы газмен ішкі қорыту арқылы өткізу жабдығына зерттеу

Энергетикалық индустрияның даму талаптарына жауап беру үшін, біздің компанияміз белгілі бір аймақтағы тұрғыс желілердің қалпына келтіру қатарын ізденуді күшейтіп, жоғары деңгейде орналасқан аймақтарда DC UHV (өте жоғары напе) электр энергиясын өту және айналдыру лайындарына қолдау көрсету үшін UHV өту түрінің құрылымын орнату және жетілдіру. Салыстырылған аймақтың жалпы ауданы 2,541.22 м², таза ауданы 2,539.22 м². Салыстырылған аймақта геологиялық табиғат, жоғарыдан төменге қарай, қум-қараңғы құрғак, қараңғы құрғак, ескі қараңғы құрғак және сілтік құрғак - төрт қабат негізгі құрғактан тұрады. Геологиялық табиғат құртын болып, узақ мерзімде жоғары деңгейде орналасқан, бұл өту сызығының қателеріне әкелуге мүмкіндік береді.

Бұл контекстте, біздің компанияміз проект есептерін жүргізіп, проекттің құрылым коэффициенты 61,48% екенін анықтады, ал су деңгейі 8,8 мен 8,9 м аралығында, бұл проекттеғі бетондық құрылымдарға коррозиялық таасырын қолданады. Біздің компанияміз негізінен 110 кВ өту және айналдыру лайынына басым көрсетеді, құрылым өлшемі таблица 1-де көрсетілген.

Таблица 1: UHV газ арқылы өту лайынының құрылым өлшемі

Осында, біздің компаниямызда UHV газды айналуымен жабылған электр тасымалдау құрылғыларының басылу күшінің дәлелдеріне қатысты есептеулерді да арттыру қажет. Осы үшін пост инсулаторлары мен көпшіктік инсулаторларын резонды қолдану арқылы трансформаторлардың узак мезгілде стабильді жұмыс істеуін камтамасыз ету керек.

1. Бейтарап сопротивті модельді қалыптастыру
Бұл жобаның жұмыс істеу процессінде жедел заттар арқылы ағыту жолдарына өсу пайдасына қарай, бейтарап заттар қалыптасуын болдырмау керек. Бұл спот аймағын және ағыту жолдарының жоғарылауын түсіну арқылы жеткізілетін [1]. Сондықтан, орындағы байқау процесстерін арттыру арқылы айналу заттардың қорытуын, жер бетіндегі таралуын, жерге жолаушы зат, энергия басқаруын және қашықтықтан радиожолау нүктелерін микро деңгейде талдауға болады. Сонымен, бейтарап беттерде пайда болатын теңсіздіктер туралы толығырақ түсінік алған, Сурет 1-те көрсетілген сияқты.

Бейтарап модельді қалыптастыру арқылы, бұл мақала UHV газды айналуымен жабылған электр тасымалдау құрылғыларының қолданысымен бірге, бір бейтарап споттың нақты бейтарап сопротивтісін мына формуламен анықтайтыны белгіледі:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
мұнда: Re - бір бейтарап споттың бейтарап сопротивтісі; ρ₁ және ρ₂ - бейтарап материалдарының қарсылықтық коэффициенттері; α - бейтарап споттың радиусы.

Сонымен, бейтарап сопротивтісінің өлшемі ремень түріндегі бейтарап баспалықтардың контурына негізделген өзгерту ықтимасы арқылы тəсілді талдауға болады. Осында, бейтарап аймақтағы изоляциялық тасымалдау құрылғыларының материалдық параметрлерін зерттеу арқылы, қандай материалды байланысқа қолдану керектігі анықталады, Сурет 2-де көрсетілген сияқты.

Ультра жоғары деңгейдегі газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының басын көтеру аралығы 1,000 кВ, ең үлкен көтерілетін напряжение 1,683 кВ, бұл электр тасымалдау қауіпсіздігін жаман етеді. Оның тасымалдау қабілеті 500 кВ ЕЖД тасымалдауынан 2,4-5 есе жеткілікті. Жұмыс медиум ретінде чист SF₆ газы қолданылады, толтыру басы 0,3–0,4 МПа. Екінші поколиниялы GIL (Газмен айналысқан линия) қолданылатын медиум - 20% SF₆ және 80% N₂ об'ысқа бөлінетін смесь, толтыру басы 0,7–0,8 МПа. Негізінен, сүйікті және тамақтанған сиқырланған ауа да медиум ретінде қолданыла алады, толтыру басы 1–1,5 МПа. Сондықтан, UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының стабильды жұмысына қарағанда, изолациялық газды таңдау қол жетімділігіне сай болуы керек. Жұмыс істеу басы да қажет болғанда ұзақтырылуы мүмкін, оған қоса жоғары орналастыру ықтималдары қол жетімділігіне қатысты UHV напряжениенің деңгейіне ыңғайлы болады.

Қызметкерлер UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының негізгі материалдық басқаруының байланыс қалыптасуына да көңіл бөліп, олардың басқару қабілетін арттыруы керек. Негізгі конструкциялық элементтердің ұзындығының коэффициенті де есептелуі керек:
λ₀ = kL₀ / r,
мұнда: λ₀ - байланысқан негізгі элементтің ұзындығының коэффициенті; k - түзету коэффициенті; L₀ - UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының негізгі элементінің ұзындығы; r - негізгі элементтің инерция радиусы.

2. UHV Газмен Айналысқан Электр Тасымалдау Құрылғысының Қолданылуы

2.1 Шинаның және Кондуктордың Стрессінің Тексерілуі
UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының қолданылуы кезінде, шиналық шинаның стресс жағдайы да ескерілетіні керек. Ішкі басы 0,6 МПа, шинаның орталық деңгейі 7,7 м. Барлық ауылшаруаға арналған тасымалдау жүйесінде, екеуінің ортақ қолдауының ең үлкен қашықтығы 12 м. Кондукторға әсер етуші сыртқы күш де 0,6 МПа, екеуінің рұқсат етілген стрессі 110 МПа. Сондай-ақ, тасымалдау жүйесі үшбұрыштық қолдау диэлектриктері мен кондукторлар арқылы сүйіктіленеді.

Бірінші, шинаның сыртқы диаметрі 500 мм, ал кондуктордың сыртқы диаметрі 160 мм. Егер ішкі басы болса, сыртқы диаметр өзгермеуі керек, ал қабырға қалыңдығы қажет болғанда қосылатын – 5 мм-ден 20 мм-ге дейін. Негізгі стресс қалыңдықтың өзгеру сызығына негізделген, шиналық шинаның бастапқы стрессі 18,45 МПа деп анықталады, бұл материалдың рұқсат етілген стрессінің 16,71%-ін құрайды; кондуктордың бастапқы стрессі 3,45 МПа, бұл өзінің рұқсат етілген стрессінің 3,71%-ін құрайды. Бұл, сыртқы диаметр өзгермеуінен, қабырға қалыңдығының басына қандай әсер етуін, әсіресе қанағаттанушылық құбылыстарына қандай әсер етуін көрсетеді. Ішкі басы құбылыс құбылыстарын өзгертеді – әсіресе жұқа қабырғалы құбылыстар үшін – және GIL бағалау ықтималдары арқылы, басының шиналық шина және кондукторға қандай әсер етуі анықталады.

Екінші, UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысындагы басын көтеретін құбылыстар – мисалы, басын көтеретін құбылыстар және жоғары напряжениелі төмендеткіштер – жұмыс істеу қабілетіне әсер етеді. Жұқа қабырғалы басын көтеретін құбылыс құбылыстарының стресс анализі мына формуланы пайдаланып жүргізілетін:
σₜ = ρD / (2δ),
мұнда: ρ - құбылыстың ішкі басы; D - құбылыстың ішкі диаметрі; δ - құбылыстың қабырға қалыңдығы. Вольт деңгейі өзгергендіктен, жоғары вольт деңгейі үшін үлкен диаметрлі буттар, ал төмен вольт деңгейі үшін кіші диаметрлі буттар ұсынылады.

2.2 Газдың Электрлық Контакттық Сипаттамаларын Анықтау
UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысы үшін негізгі газдар – SF₆, азот-оксиген смесьі және N₂. Бұл газдардың электрлық контакттық сипаттамаларының айырмашылығын түсіну үшін оларды зерттеуді күшейту керек. Ременьді контакттық баспалықтар үшін SF₆ қолданылады, оның жақсы арка басып алу және изоляция қасиеттерін толығымен қолдану үшін. Жалпы контакттық қасиет (Rₜ) ағым беру құрылғыларының электрлық поведикасын сипаттайтын:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
мұнда: Rₚ - бұл массалық қасиет; R꜀₁ - жоғарғы электродтың контакттық қасиеті; R꜀₂ - төменгі электродтың контакттық қасиеті. Демек, SF₆-тің диэлектрикалық күші газ басына байланысты – басы жоғары болғанда, диэлектрикалық күш де жоғары болады.

2.3 Электрлық Әйлесінің Өлшемдерін Оптимизациялау
Бұл проектте, ішкі электрлық әйлесі қысқа мерзімде теңсіздікпен, теңсіздік коэффициенті 1,7-ге жуық. Егер аймақта жарық импульсты көтеру ықтималдығы болса, ол тасымалдау линияларына стресс қосады, импульс коэффициенті 1,25. Бірінші, аймақтың үзіліс итерациясы және жарық импульсты көтеру ықтималдығына негізделген, пиктік мән 1,6-1,7 аралығында анықталуы керек, UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының проблемасыз жұмысы үшін.

Аксилді цилиндрлік құрылымды түсіну, аймақтағы электрлық әйлестің күші E(x) есептеледі, оптимизациялау қажет болатын жағдайларды анықтау үшін:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
мұнда: x - кондуктор мен қорытынды арасындағы қашықтық; U - электродқа қолданылатын напряжение; R - қорытындының ішкі радиусы; r - орталық кондуктордың сыртқы радиусы. Бұл, максималды әйлесінде орталық кондуктордың бетінің қырқылықтығын бағалауға мүмкіндік береді. Электрлық әйлестің қауіпсіздігін басқару және механикалық қасиеттерді жақсарту керек.

Электрлық әйлес інфрақұрылымын орнатқанда, UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысының нақты жүк қабілеті негізде анықталады, және стресс есептеулері аяқталады:
P = A × F,
мұнда: P - құрылғының жүк қабілеті; A - тасымалдау күлтегінің көлемі; F - материалдың қасиеті. Сондай-ақ, егер негіз сұйық қараңғы болса, жоғары орналастыру ықтималдарын орындау алдында негіз жәксерілетіні керек.

Продукттың құрылымы мен жасалу қабілеттерін ескеріп, оптимизацияланған құрылым арқылы, жарық импульсты көтеру ықтималдығында жоғары изоляциялық қасиеттерді қамтамасыз ету мүмкін. Екінші, егер газ қонақ ұзын болса, UHV газмен айналысқан электр тасымалдау құрылғысын орнату қиын болады. Мұндай жағдайда, әйлестік дизайн арқылы, жергілікті жұмыс істеу газының басы 0,4-0,5 МПаға қойылуы мүмкін, оған қоса, электрлық әйлестің таасирінен нормаль жұмыс істеу үшін құбылыс пішіндіктерін қолдану, және жалпы құбылыс немесе газ қонақтың жарылып қалуын жою үшін.

Сонымен қатар, УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдықтың айқын шарттарына қарай, ток көліктісінің сыртқы диаметрін 130 мм, ал қораптың ішкі диаметрін 480 мм болатындай өнімдеп шығару керек. Бұл орында сүйектену бөлігіне де көңіл бөлу керек: сүйектену қабырғасының қалыңдығын 30–40 мм болатындай қою, ал аралықты <1 мм болатындай қою керек. Егер сүйектену аймағының сыртқы радиусын 5 мм болатындай қою, онда электр және магниттік өрістердің өзгеруін жақсы түрде түсіну мүмкін—чанасының артындағы жоғары өріс кепілдік радиустарына, ал төмен өріс кепілдік радиустарына сәйкес келеді. Локальды электр өрісінің концентрациясын басқару ұсынысында, аралықтағы өте жоғары өріс кепілдігін талау керек, осылайша УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдық үшін бастапқы электр байланысты өнімдер және электр өрісі сигналдарының таратылуының талаптарын қанағаттандыру мүмкін.

2.4 Рационалды изоляторды өнімдер
УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдықтың изоляторлары земляға жолмен иштейді, сондықтан олардың дыбыс өрісі негізгі аралықтың өрісінен төмен, бұл электр изоляциясының әлсіз жері болып табылады. Сондықтан, аралыққа қатысты қараулықты бекіту керек, және молниязы әсерінің шарттарындағы өріс кепілдігін түсіну керек, сондықтан изоляция компоненттерін дұрыс өнімдер мүмкін.

2.4.1 Изолятордың өріс кепілдігін жақсарту
Проекттің құрылыс шарттарына қарай, біздің компаниясы изолятор қызмет ету мерзімінде пайда болған дыбыс өрісін зерттеді, изолятор материалы, құрылымы және беттегі зарядтың әсерін қоса. Металл заттарының таңдалуын да талап етіп, SF₆ газы, изоляция материалдары және кірістірілетін компоненттерді біріктіреді. Мұнда, миндетті түрде, мазмұнды изолятор өнімдерінің тажрібесін қолданып, қызмет ету мерзімінде өріс кепілдігін нормалды өріс аралығының жартысына өту мүмкін. Чисто SF₆-изоляциялық жабдық үшін, қызмет ету газ басын 0.4–0.5 МПа деңгейінде сақтау мүмкін.

Тік өріс кепілдігі (Eₛ) төмендегі формуламен есептеледі:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
мұнда p - газ басы. Сонымен, жабдықтың өріс терпілу қабілетіне қарай, централды ток көліктісі бетіндегі өнімді өріс кепілдігін 19.9–24.5 кВ/мм аралығында басқару мүмкін, ал изолятор бетіндегі өріс кепілдігі 10 кВ/мм-ден асқан жоқ. Изоляторларды өріс ішіне кірістіре отырып, УВА әсерінде өріс кепілдігінің тез өсуінен сақталады, изоляция қате қозғалысы рискин азайтып, УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдықты проектте узақ мерзімде қолдану мүмкін.

2.4.2 Жақсартылған тазақтық изоляторды өнімдер
Проекттің татаң жерлері мен өріс өрісін бақылау қажеттілігіне қарай, тазақтық изолятор өнімдерін жақсарту керек—әсіресе экрандаушы электродтарды жою. Бұл құрылым тазақтық изолятордың жоғары өріс ток көліктісі жағындағы өріс кепілдігін байқауға мүмкіндік береді. Егер өріс кепілдігі жоғары болса, конвекс бетте максималды мән 12.7 кВ/мм, ал конкав бетте 13 кВ/мм болады; бұл шекараларды астамдау қатыс болып саналады. Тазақтық изолятордың жақындағы өріс кепілдігі жоғары болғанда, максималды дәулет өрісін 3.4 кВ/мм-ден төмен сақтау керек. Тазақтық изоляторларға экрандаушы электродтар қосу өріс өрісін жақсарту және өріс өрісін модельдеу мүмкіндігін береді.

Бұрынғы электр байланыс әдістеріне қарай, экрандаушы электродтың өлшемін қиын-қиын басқару керек, электр сүйектену қосылғышын тазақтық изолятордың чанасына орналастырып, оның электрода экрандаушы әсерін кеңейтуді ұсынамыз, сонымен УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдықтың өріс өрісін жақсарту мүмкін.

3. Пысықтау
Энергетикалық компаниялардың толық өсу талаптарын қанағаттандыру үшін, біздің компаниясы УВА газды айналуын қамтамасыз етуші жабдықтарды зерттеуге қол жеткізу керек. Айнымалы қызмет ету шарттарына қарай, маса қалыптасу проблемаларын талдау және шешу әдістерін қолдану керек—мысалы, контакттық қасиеттер моделін құру, автобус жолы мен ток көліктісінің күшті басын тексеру, газды өріс қасиеттерін түсіндіру, өріс аралығының өнімдерін жақсарту және изоляторларды рационалды өнімдер—сонымен жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзарту мүмкін.