Истражување на опрема за пренос со ултра-високо напонско гасно изолирање

За да одговориме активно на барањето за развој на електротехничката индустрија, нашата компанија ја зголемила истражувањето на грешките во изградбата на мрежата во определена област и пружила поддршка за оперативна поддршка и одржување на проектите за DC UHV трансмисија и трансформација во високораменски региони, со инсталација и оптимизација на дизајн схемите за UHV трансмисиско опрема. Общата површина на строителната локација е 2.541,22 м², а чистата површина на земјата е 2.539,22 м². Геолошките слоеви на строителната локација, според редослед од горе надолу, се состојат од пејзажна почва, лоес, палеоземја и силикатна глина - четири слоја основна почва. Геологијата е комплексна и подложена на долготрајни ефекти на високите надморски нивоа, што лесно може да доведе до грешки во трансмисиските линии.

Во овој контекст, нашата компанија извршила пресметки на проектот и утврдила дека коефициентот на изградба на проектот е 61,48%, а длабочината на водниот раппорт варира од 8,8 до 8,9 м, што покажува одреден степен на корозивност на бетонските структури во проектот. Нашата компанија се фокусира главно на 110 кВ трансмисиско-трансформаторски проект, а масата на изградбата е прикажана во Табела 1.

Табела 1: Маса на изградба на UHV гас-изолиран трансмисиски проект

Помошно, нашата компанија треба да ја подобри и разгледуваат ширина на опфат на издржливост на притисок на UHV гас-изолирано преносно опрема и рационално да се применуваат пост инсулатори и чаша тип инсулатори за да се осигура долговремено стабилна работа на трансформаторите.

1. Развој на модел за контактно отпорност
Бидејќи претоварувањето со стрuja преку проводници е лесно да се случи во време на операција на овој проект, неопходно е да се избегне формирањето на проводливи точки. Ова може да се постигне со подобрување на разбирањето за областа на точките и усвојување на поведбата на патеките на стрuja [1]. Така, со интензивно набљудување на местото за да се разберат промените во околинските линии на стрuja, можно е да се анализираат распределбата на површината на земјата, земјиштето, стрuja, изворот и далечинските безжични точки на молекуларно ниво, што овозможува детално разбирање на проблемите со неравномерност кои се јавуваат на контактните површини, како што е прикажано на Слика 1.

Со поставување на контактен модел, овој труд, врз основа на примената на UHV гас-изолирано преносно опрема, дефинира фактичката констриктивна отпорност на една единствена контактна точка како:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
каде: Re претставува констриктивна отпорност на една единствена контактна точка; ρ₁ и ρ₂ се специфични отпорности на контактните материјали; а α означува радиусот на контактната точка.

Така, големината на контактната отпорност може точно да се анализира преку метод на корекција базиран на контурата на ременски контактни прстени. Покрај тоа, со истражување на параметрите на материјалите на изолираната преносна опрема во контактната област, станува можно да се одреди кој материјал треба да се користи за врска, како што е прикажано во Табела 2.

Потисната оддржлива опсег на УВН гасна-изолирана преносна опрема е 1,000 кV, со максимално оддржливо напоне од 1,683 кV, што гарантира безбедноста на преносот на енергија. Нејзината капацитет за пренос може да достигне 2,4 до 5 пати од 500 кV ЕВН пренос. Користи се чист SF₆ гас како изолативна средина, со наполнување под притисок од 0,3–0,4 МПа. Со второ поколение GIL (Гас-Изолирана Линија), користи се мешавина од 20% SF₆ и 80% N₂ по волуменска фракција како изолативна средина, со наполнување под притисок од 0,7–0,8 МПа. Исто така, може да се користи сува и чиста компресирана воздух како средина, со наполнување под притисок од 1–1,5 МПа. Затоа, изборот на изолативен гас треба да се одреди според условите на местото за да се осигура стабилна работа на УВН гасна-изолирана преносна опрема во проектот. Оперативниот гасов притисок исто така може да се зголеми прифатливо, а може да се применат и методи за монтажа над главата за да се осигура дека опремата е прифатлива за моменталната УВН ниво на напон.

Персоналот исто така треба да обезбеди блиско внимание на состојбата на поврзувањето на основните материјали во УВН гасна-изолирана преносна опрема за да се зголеми нивната капацитет за носење. Треба исто така да се пресмета дебелината на основните структурни делови:
λ₀ = kL₀ / r,
каде: λ₀ означува дебелината на поврзаниот основен дел; k е поправниот коефициент; L₀ е должината на основниот дел на УВН гасна-изолирана преносна опрема; и r е радиусот на инерција на основниот дел.

2.Мера за примена на УВН гасна-изолирана преносна опрема

2.1 Проверка на стресот на магистралната шина и проводникот
При примената на УВН гасна-изолирана преносна опрема, треба исто така да се разгледа состојбата на стресот на цевеста магистрална шина. Внатрешниот притисок е 0,6 МПа, а централната височина на магистралната шина е 7,7 м. Во постојечиот надворешен систем за пренос, максималното расстояние помеѓу две опорни точки е 12 м. Наружниот силата која дејствува на проводникот исто така е 0,6 МПа, а дозволениот стрес за двете компоненти е 110 МПа. Додатно, преносниот систем е фиксиран преку тринаесочни опорни изолатори и проводници.

Првично, надворешкиот дијаметар на магистралната шина е 500 мм, а надворешкиот дијаметар на проводникот е 160 мм. Ако има внатрешен притисок, надворешкиот дијаметар треба да остане непроменет, а дебелината на ѕидот треба да се зголеми од 5 мм до 20 мм. Според кривата на варијација на стрес-дебелина на основниот стрес, открива се дека почетниот стрес на магистралната шина е 18,45 МПа, што претставува 16,71% од дозволениот стрес на материјалот; почетниот стрес на проводникот е 3,45 МПа, што претставува 3,71% од неговиот дозволен стрес. Ова покажува дека, кога надворешкиот дијаметар останува константен, дебелината на ѕидот значително влијае на одговорот на притисок, особено влијае на првиот главен стрес на цевестата. Внатрешниот притисок менува вредностите на стресот на структурата на цевестата - особено за танки цевести - и методите за оценка на GIL можат да се користат за да се одреди дали притисокот влијае на магистралната шина и проводникот.

Вторично, цевестите кои носат притисок во УВН гасна-изолирана преносна опрема - како на пример цевестите под притисок и високонапонските ризери - влијаат на оперативната перформанса. Анализата на стресот на структурата на танки цевести кои носат притисок треба да се изведе со следната формула за пресметка на нормалниот стрес σₜ во окружниот пресек на цевестата:
σₜ = ρD / (2δ),
каде: ρ е внатрешниот притисок на цевестата; D е внатрешниот дијаметар на цевестата; и δ е дебелината на ѕидот на цевестата. Со менување на нивото на напон, се предпочитуваат цевести со поголем дијаметар за поголеми нивоа на напон, додека цевести со помал дијаметар се доволни за помали нивоа на напон.

2.2 Разјаснување на карактеристиките на електричниот контакт на гасот
За УВН гасна-изолирана преносна опрема, основните гасови кои се користат вклучуваат SF₆, мешавина на азот и кислород, и N₂. Исследувањата на овие гасови треба да се јачат за да се разберат нивните разлики во карактеристиките на електричниот контакт. За ременски контакти, SF₆ може да се користи како изолативна средина за да се исполнат неговите отлични својства за гасење на дуга и изолација. Общата контактна резистивност (Rₜ) се користи за да се опише електричниот понашање на структурите кои носат ток:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
каде: Rₚ е масната резистивност; R꜀₁ е контактната резистивност на горниот електрод; и R꜀₂ е контактната резистивност на долниот електрод. Така се разбира дека диелектричната јачина на SF₆ зависи од гасов притисок - колку поголем е притисокот, толку поголема е диелектричната јачина.

2.3 Оптимизација на дизајнот на промежутокот на електричното поле
Во овој проект, внатрешното електрично поле е легко нехомогено, со коефициент на нехомогеност околу 1,7. Ако во областа постојат услови за оддржување на напон од светков удар, тоа ќе го зголеми стресот на преносните линии, со коефициент на удар од 1,25. Првично, според условите на сетичкиот и светков удар на напон во регионот, врвната вредност треба да се потврди во опсег од 1,6–1,7 за да се осигура безбедна работа на УВН гасна-изолирана преносна опрема.

Разбирајќи ја коаксијалната цилиндрична структура, може да се пресмета јачината на електричното поле E(x) во областа за да се идентификуваат ситуациите кои бараат оптимизација:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
каде: x е растојанието помеѓу проводникот и затворувачката; U е напонот применет на електродот; R е внатрешниот радиус на затворувачката; и r е надворешниот радиус на централниот проводник. Ова овозможува да се процени дали површината на централниот проводник може да биде повредена под максималната јачина на полето. Безбедноста на електричното поле мора да се контролира, а механичкиот перформанс треба да се подобри.

Токму во време на изградба на инфраструктурата на електричното поле, треба да се провери фактичкиот капацитет за носење на УВН гасна-изолирана преносна опрема на основата, и да се заврши пресметката на стресот:
P = A × F,
каде: P е капацитетот за носење на опремата; A е пресечената површина на преносната кула; и F е јачината на материјалот. Додатно, ако основата е направена од иловит глина, пред да се продолжи со инсталацијата на надглавна линија, треба да се утврди подлогата.

Кроз оптимизиран дизајн кој ги разгледува структурата на производот и производствените можности, може да се осигура висока изолативна перформанса под услови на светков удар. Вторично, ако гасната камерата е долгa, инсталацијата на УВН гасна-изолирана преносна опрема станува сложена. Во таков случај, локалниот оперативен гасов притисок може да се постави на 0,4–0,5 МПа преку дизајнот на јачината на полето, што овозможува на проводливите честички да функционираат нормално под влијание на електричното поле без да се индуцираат парцијални дисипации или пробој на гасната јазна.

Накрај, според специфичните услови на УВН гас-изолирано опрема, внатрешниот пречник на кондукторскиот стаб треба да биде дизајниран како 130 мм, а внатрешниот пречник на обвивката како 480 мм. Потребно е исто така да се обрати внимание на вметнувањето: дефинисаната дебелина на зидот треба да биде поставена на 30–40 мм, а разликата мора да биде <1 мм. Ако радиусот на спојување во областа за вметнување е поставен на 5 мм, варијацијата на јачината на електричното поле може да се подобро разбере—поголемата јачина на полето блиску до спојувањето соодветствува на поголем радиус, додека помалата јачина на полето соодветствува на помал радиус. Под претпоставка на контрола на локалната концентрација на електричното поле, мора да се спречи прекумерна јачина на полето во разликата, овозможувајќи претходен дизајн на електрична врска за УВН гас-изолирана опрема и исполнувајќи барањата за дистрибуција на сигналите на електричното поле.

2.4 Рационален дизајн на изолатори
Бидејќи изолаторите во УВН гас-изолираната опрема работат близу до земјата, нивната напонска вредност за прескокање е помала од напонската вредност за пробој на разликата, што ги прави слаби точки во електричната изолација. Затоа, потребно е да се усиначат размислувата за разликите, и да се разбере јачината на полето под услови на импулси од молнии за правилно дизајнирање на изолаторски компоненти.

2.4.1 Подобрена контрола на јачината на полето на изолаторите
Според условите на изградба на проектот, нашата компанија ја истражила феноменот на прескокање врз површината на изолаторите, вклучувајќи ефектите на материјалот, структурата и површинскиот зарен на изолаторите. Треба исто така да се спречи контаминацијата со метални честички. Рационална структура за УВН гас-изолирана опрема е осигурена со комбинирање на SF₆ гас, изолаторски материјали и вградени компоненти. Со користење на минато искуство во дизајн на изолатори, јачината на полето при работа може да биде ограничена на половина од нормалната оперативна јачина на полето во разликата. За опрема изолирана само со SF₆, оперативниот гасов притисок може да се одржува на 0.4–0.5 МПа.

Вертикалната јачина на полето (Eₛ) може да се пресмета со:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
каде p е гасовиот притисок. Така, според напонската оддржливост на опремата, дизајнiranата јачина на полето на површината на централниот кондуктор може да биде контролирана во рамки од 19.9–24.5 кВ/мм, додека јачината на полето на површината на изолаторот не смее да надмине 10 кВ/мм. Осигурувањето дека изолаторите се вградени внатре во електричното поле го спречува нагло зголемување на полето под влијание на УВН, намалувајќи ризикот од поразби на изолацијата и овозможувајќи долгосрочно применување на УВН гас-изолирана трансмисионска опрема во проектот.

2.4.2 Оптимизиран дизајн на изолатори со облик на кадеа
Затоа што проектот има комплексен терен и потреба за симулација на електричното поле, дизајнот на изолаторите со облик на кадеа мора да се подобри—специфично со изоставување на електроди за штит. Оваа структура дозволува набљудување на интензитетот на електричното поле блиску до страната на висок напон на изолаторот. Ако јачината на полето е висока, максималната вредност на конвексната површина се наоѓа на 12.7 кВ/мм и 13 кВ/мм на конкавната површина; надминувањето на овие прегради покажува нередова операција. Кога интензитетот на електричното поле блиску до изолаторот е висок, максималниот рабочи напон на мрежената фреквенција треба да се одржува под 3.4 кВ/мм. Инсталирањето на електроди за штит на изолаторите со облик на кадеа подобрува и симулира електричното поле.

Според претходните методи на електрична врска, големината на електродите за штит треба да се внимателно контролира, и електричниот вметнувачки конектор треба да се постави на спојувањето на изолаторот со облик на кадеа за подобрување на неговиот ефект на електроден штит, што го подобрува распределбата на електричното поле на УВН гас-изолираната трансмисионска опрема.

3. Заклучок
За да се исполнат целостните барања за развој на електроенергетските предузевта, нашата компанија мора да дополнително јачи истражувањето на УВН гас-изолираната трансмисионска опрема. Според специфичните услови на работа, проблемите треба да се анализираат и решаваат со методи како што се: поставување на модел на контактна резистивност, верификација на стресот на материнскиот канал и кондуктор, уточнување на карактеристиките на електричниот контакт на гас, оптимизација на дизајнот на електричната разлика, и рационален дизајн на изолаторите—што го продлужува животот на опремата.