అతి ఉన్నత-వోల్టేజ్ గ్యాస్-ঔంకులేఖ ప్రసారణ సరఫరా పరికరాల పరిశోధన

ప్రదేశంలోని గ్రిడ్ నిర్మాణ దోషాలు యొక్క పరిశోధనను స్వీకరించడం మరియు అధిక ఎత్తు ప్రాంతాల్లో DC UHV ట్రాన్స్మిషన్ మరియు ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ ప్రాజెక్టులకు ఓపరేషన్ మరియు మెయింటనన్స్ మద్దతు ఇచ్చడం విద్యుత్ ప్రసారం యొక్క అభివృద్ధి అవసరాలకు ప్రతిసాగంగా, మా కంపెనీ ఈ పన్నులను స్వీకరించింది. నిర్మాణ స్థల మొత్తం వ్యాప్తి 2,541.22 మీటర్‌ల చదరపు మీటర్లు, న్యూనతమ వ్యాప్తి 2,539.22 మీటర్‌ల చదరపు మీటర్లు. నిర్మాణ స్థలంలోని భూగోలిక ప్రాంతాలు, పైన నుండి క్రిందక్కే ప్రస్తావించబడ్డాయి: లోయ్-లాయిన మట్టి, లోయ్, ప్రాచీన మట్టి, మరియు సిల్టీ క్లే—నాలుగు ప్రకారాల భూమి మునుటి మట్టి. భూగోళం సంక్లిష్టమైనది మరియు దీర్ఘకాలం అధిక ఎత్తు ప్రభావాన్ని అనుభవించింది, ఇది ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ దోషాలకు సులభంగా వచ్చేవి.

ఈ పరిస్థితిలో, మా కంపెనీ ప్రాజెక్ట్ లెక్కాలను నిర్వహించి, ప్రాజెక్ట్ యొక్క బిల్డింగ్ కోఫిషెంట్ 61.48% ఉందని నిర్ధారించింది, మరియు గ్రౌండ్ వాటర్ టేబుల్ ఎత్తు 8.8 నుండి 8.9 మీటర్ల మధ్య ఉంది, ఇది ప్రాజెక్టులోని కాంక్రీట్ నిర్మాణాలకు కొన్ని మార్గాల్లో ప్రభావం చూపుతుంది. మా కంపెనీ ప్రధానంగా 110 kV ట్రాన్స్మిషన్ మరియు ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ ప్రాజెక్ట్‌పై దృష్టి పెడతుంది, మరియు నిర్మాణ పరిమాణం టేబుల్ 1 లో చూపించబడింది.

టేబుల్ 1: UHV గ్యాస్-ఇన్సులేటెడ్ ట్రాన్స్మిషన్ ప్రాజెక్ట్ యొక్క నిర్మాణ పరిమాణం

అదనపుగా, మా కంపెనీకు UHV గ్యాస్-ఇన్సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల వ్యతిరేక వేగం పరిధిని దృష్టిలో తీసుకువచ్చేయడం మరియు పోస్ట్ ఇన్స్యులేటర్లు మరియు బ్యాసిన్-టైప్ ఇన్స్యులేటర్లను సమర్థవంతంగా ఉపయోగించడం ద్వారా ట్రాన్స్‌ఫอร్మర్ల దీర్ఘకాలిక స్థిరమైన చలనాన్ని ఖాతీ చేయవలసి ఉంది.

1. కంటాక్ రెజిస్టెన్స్ మోడల్ అభివృద్ధి
ఈ ప్రాజెక్ట్ చలనంలో కరెంట్-కొంతటా వేగం తోపు నడపడం సహజంగా జరుగుతుంది, కాబట్టి కండక్టింగ్ స్పాట్ల ఏర్పడటానికి ఎదుర్కోవలసి ఉంది. ఇది స్పాట్ వైశాల్యం మరియు కరెంట్ పాథ్ల కంట్రాక్షన్ విధానాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా చేయవచ్చు [1]. అందువల్ల, స్థానిక పరిశీలనను పెంచడం ద్వారా చుట్టుముఖంలోని కరెంట్ లైన్ల మార్పులను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, భూమి పృష్ఠం, గ్రంధి కరెంట్, శక్తి మూలం, మరియు దూరంగా వైలెస్ పాయింట్ల విభజనను మానవిక స్థాయిలో విశ్లేషించవచ్చు, ఇది కంటాక్ ప్రాంతాల్లో జరుగుతున్న అసమానతను పూర్తిగా అర్థం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, పిగ్. 1 వల్ల చూపించబడింది.

కంటాక్ మోడల్ ని నిర్మించడం ద్వారా, ఈ పేపర్ UHV గ్యాస్-ఇన్సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల ఉపయోగంతో కలిసి, ఒక్కొక్క కంటాక్ స్పాట్ యొక్క నిజమైన కంట్రాక్షన్ రెజిస్టెన్స్‌ను ఈ విధంగా నిర్వచించింది:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
ఇక్కడ: Re ఒక్కొక్క కంటాక్ స్పాట్ యొక్క కంట్రాక్షన్ రెజిస్టెన్స్ ని సూచిస్తుంది; ρ₁ మరియు ρ₂ కంటాక్ట్ చేసే పదార్థాల రెజిస్టివిటీలను సూచిస్తాయి; మరియు α కంటాక్ స్పాట్ యొక్క వ్యాసార్ధాన్ని సూచిస్తుంది.

కాబట్టి, బ్యాండ్-టైప్ కంటాక్ ఫింగర్ల ఆధారంగా కంటోర్ విధానం పై ఆధారపడి కంటాక్ రెజిస్టెన్స్ యొక్క పరిమాణాన్ని సరైన విధంగా విశ్లేషించవచ్చు. అలాగే, కంటాక్ ప్రాంతంలో ఇన్సులేషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల పదార్థ పరామితులను పరిశీలించడం ద్వారా, కనెక్షన్ కోసం ఏ పదార్థాన్ని ఉపయోగించాలో నిర్ధారించవచ్చు, పిగ్. 2 వల్ల చూపించబడింది.

UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల యొక్క పీడనం తట్టుకునే పరిధి 1,000 kV, గరిష్ఠ తట్టుకునే వోల్టేజి 1,683 kV, శక్తి బదిలీ యొక్క భద్రతను నిర్ధారిస్తుంది. దీని ట్రాన్స్‌మిషన్ సామర్థ్యం 500 kV EHV ట్రాన్స్‌మిషన్ కంటే 2.4 నుండి 5 రెట్లు చేరుకోగలదు. ఇన్‌సులేటింగ్ మాధ్యమంగా శుద్ధ SF₆ వాయువు ఉపయోగించబడుతుంది, నింపే పీడనం 0.3–0.4 MPa. రెండవ తరం GIL (Gas-Insulated Line) తో, ఘన పరిమాణంలో 20% SF₆ మరియు 80% N₂ మిశ్రమాన్ని ఇన్‌సులేటింగ్ మాధ్యమంగా ఉపయోగిస్తారు, నింపే పీడనం 0.7–0.8 MPa. ప్రత్యామ్నాయంగా, ఎండిన మరియు శుభ్రమైన కంప్రెస్డ్ గాలిని మాధ్యమంగా ఉపయోగించవచ్చు, నింపే పీడనం 1–1.5 MPa. అందువల్ల, ప్రాజెక్ట్ లో UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల స్థిరమైన పనితీరును నిర్ధారించడానికి స్థానిక పరిస్థితులకు అనుగుణంగా ఇన్‌సులేటింగ్ వాయువు యొక్క ఎంపిక నిర్ణయించాలి. పనిచేసే వాయు పీడనాన్ని సరిపోయినట్లు పెంచవచ్చు, మరియు పరికరం ప్రస్తుత UHV వోల్టేజి స్థాయికి అనుకూలంగా ఉండేలా ఓవర్‌హెడ్ ఇన్‌స్టాలేషన్ పద్ధతులను అవలంబించవచ్చు.

UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలలో ప్రధాన పదార్థం జాయింట్ల కనెక్షన్ స్థితిపై సిబ్బంది సమీపంలో శ్రద్ధ వహించాలి, వాటి లోడ్-బేరింగ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి. ప్రధాన నిర్మాణాత్మక సభ్యుల సన్నని నిష్పత్తిని కూడా లెక్కించాలి:
λ₀ = kL₀ / r,
ఇక్కడ: λ₀ అనుసంధానించబడిన ప్రధాన సభ్యుని సన్నని నిష్పత్తిని సూచిస్తుంది; k సరిదిద్దు గుణకం; L₀ UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాల యొక్క ప్రధాన సభ్యుని పొడవు; మరియు r ప్రధాన సభ్యుని తిరిగే వ్యాసార్థం.

2. UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలకు అనువర్తన చర్యలు

2.1 బస్ డక్ట్ మరియు కండక్టర్ ఒత్తిడి ధృడీకరణ
UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలను ఉపయోగించేటప్పుడు, పైప్-రకం బస్ డక్ట్ యొక్క ఒత్తిడి పరిస్థితిని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. అంతర్గత పీడనం 0.6 MPa, బస్ డక్ట్ యొక్క కేంద్ర ఎత్తు 7.7 m. ఉన్న బయటి ట్రాన్స్‌మిషన్ సిస్టమ్ లో, రెండు మద్దతుల మధ్య గరిష్ఠ వ్యాప్తి 12 m. కండక్టర్ పై పనిచేసే బాహ్య బలం కూడా 0.6 MPa, రెండు భాగాలకు అనుమతించదగిన ఒత్తిడి 110 MPa. అదనంగా, ట్రాన్స్‌మిషన్ సిస్టమ్ మూడు-దిశా మద్దతు ఇన్‌సులేటర్లు మరియు కండక్టర్ల ద్వారా నిర్దేశించబడింది.

మొదట, బస్ డక్ట్ యొక్క బయటి వ్యాసం 500 mm, కండక్టర్ యొక్క బయటి వ్యాసం 160 mm. అంతర్గత పీడనం ఉంటే, బయటి వ్యాసం మారకుండా ఉండాలి, మరియు గోడ మందం సరిపోయినట్లు పెంచాలి—5 mm నుండి 20 mm కి. ప్రాథమిక ఒత్తిడి యొక్క ఒత్తిడి-మందం మార్పు వక్రం ఆధారంగా, బస్ డక్ట్ యొక్క ప్రారంభ ఒత్తిడి 18.45 MPa గా కనుగొనబడింది, ఇది పదార్థం యొక్క అనుమతించదగిన ఒత్తిడిలో 16.71%; కండక్టర్ యొక్క ప్రారంభ ఒత్తిడి 3.45 MPa, దాని అనుమతించదగిన ఒత్తిడిలో 3.71%. ఇది బయటి వ్యాసం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, గోడ మందం పీడన ప్రతిస్పందనను గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుందని, ముఖ్యంగా పైప్ యొక్క మొదటి ప్రధాన ఒత్తిడిని ప్రభావితం చేస్తుందని సూచిస్తుంది. అంతర్గత పీడనం పైప్ లైన్ నిర్మాణం యొక్క ఒత్తిడి విలువలను మారుస్తుంది—ముఖ్యంగా సన్నని-గోడ పైపులకు—మరియు బస్ డక్ట్ మరియు కండక్టర్ పై పీడనం ప్రభావాన్ని నిర్ణయించడానికి GIL అంచనా పద్ధతులు ఉపయోగించవచ్చు.

రెండవది, UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలలోని పీడనం తట్టుకునే పైపులు—ఉదా: పీడనం పైపులు మరియు హై-వోల్టేజి రైజర్లు—పనితీరును ప్రభావితం చేస్తాయి. పైప్ యొక్క పొడవాటి అడ్డు కోత మీద వలయ సాధారణ ఒత్తిడి σₜ లెక్కించడానికి కింది సూత్రం ఉపయోగించి సన్నని-గోడ పీడనం తట్టుకునే పైపు నిర్మాణాల యొక్క ఒత్తిడి విశ్లేషణ చేయాలి:
σₜ = ρD / (2δ),
ఇక్కడ: ρ పైపు యొక్క అంతర్గత పీడనం; D పైపు యొక్క అంతర్గత వ్యాసం; మరియు δ పైపు యొక్క గోడ మందం. వోల్టేజి స్థాయి మారినప్పుడు, ఎక్కువ వోల్టేజి స్థాయిలకు పెద్ద వ్యాసం కలిగిన బుషింగ్స్ ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడతాయి, తక్కువ వోల్టేజి స్థాయిలకు చిన్న వ్యాసం కలిగిన బుషింగ్స్ సరిపోతాయి.

2.2 వాయు విద్యుత్ సంపర్క లక్షణాలను స్పష్టం చేయడం
UHV వాయు-ఇన్‌సులేటెడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ పరికరాలకు, ఉపయోగించే ప్రాథమిక వాయువులలో SF₆, నైట్రోజన్-ఆక్సిజన్ మిశ్రమాలు మరియు N₂ ఉంటాయి. వాటి విద్యుత్ సంపర్క లక్షణాలలో తేడాలను అర్థం చేసుకోవడానికి ఈ వాయువుల గురించి పరిశోధనను బలోపేతం చేయాలి. స్ట్రాప్-రకం సంపర్క వేళ్లకు, దాని అద్భుతమైన

అంతమైన పరిస్థితుల ఆధారంగా, UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ఉపకరణాల కోసం షాక్ రాండ్ వ్యాసం 130 మి.మీ., ఆవరణ అంతర వ్యాసం 480 మి.మీ.గా డిజైన్ చేయబడాలి. ప్లగ్-ఇన్ భాగానికి కూడా దృష్టి చూపాలి: దివాలు వైపు వాలు 30-40 మి.మీ. మరియు బ్యాక్సిప్ స్పేస్ <1 మి.మీ. అయినట్లు నిర్ధారించాలి. ప్లగ్-ఇన్ ప్రదేశంలో బాహ్య కొత్తిమీను వ్యాసార్థం 5 మి.మీ.గా నిర్ధారించిన వద్ద, ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ శక్తి మార్పులను బాగా అర్థం చేయవచ్చు—కొత్తిమీ వ్యాసార్థం పెద్దదైనప్పుడు లేదా చిన్నదైనప్పుడు ఫీల్డ్ శక్తి విలువలు విభిన్నంగా ఉంటాయ. స్థానిక ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ సంఘటనను నియంత్రించడం వద్ద, గ్యాప్లో అధిక ఫీల్డ్ శక్తిని తప్పించాలి, UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ఉపకరణాల కోసం ప్రారంభిక ఎలక్ట్రికల్ కనెక్షన్ డిజైన్ చేయవచ్చు మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ సిగ్నల్ వితరణ అవసరాలను తీర్చవచ్చు.

2.4 యుక్తమైన ఇన్స్యులేటర్ డిజైన్
UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ఉపకరణాలలో ఇన్స్యులేటర్లు భూమి ప్రక్కన పనిచేస్తాయి, వాటి ఫ్లాషోవర్ వోల్టేజ్ గ్యాప్ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువ ఉంటుంది, ఇది ఎలక్ట్రికల్ ఇన్స్యులేషన్ యొక్క దుర్బల పాటు అవుతుంది. కాబట్టి, గ్యాప్ దృష్టిని బలపరచాలి, లైట్నింగ్ ఇమ్ప్యూల్స్ పరిస్థితుల వద్ద ఫీల్డ్ శక్తిని అర్థం చేస్తే ఇన్స్యులేటింగ్ కాంపోనెంట్లను యుక్తంగా డిజైన్ చేయవచ్చు.

2.4.1 ఇన్స్యులేటర్ ఫీల్డ్ శక్తిని పెంచుకోడం
ప్రాజెక్ట్ నిర్మాణ పరిస్థితుల ఆధారంగా, మా కంపెనీ ఇన్స్యులేటర్ ఉపరితలం వద్ద ఫ్లాషోవర్ ప్రదర్శనాలను అధ్యయనం చేసింది, ఇన్స్యులేటర్ పదార్థం, నిర్మాణం, మరియు ఉపరితల చార్జ్ యొక్క ప్రభావాలను పరిగణించారు. మెటల్ పార్టికల్ కంటమినేషన్ని తప్పించాలి. SF₆ గ్యాస్, ఇన్స్యులేటింగ్ పదార్థాలు, మరియు ఎంబెడ్డెడ్ కాంపోనెంట్లను కలిపించడం ద్వారా UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ఉపకరణాల యుక్తమైన నిర్మాణం ఖాతరి చేయబడుతుంది. మానవ ఇన్స్యులేటర్ డిజైన్ అనుభవం నుండి, ఓపరేషనల్ ఫీల్డ్ శక్తిని సాధారణ ఓపరేటింగ్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ గ్యాప్ యొక్క సగం వరకు పరిమితం చేయవచ్చు. శుద్ధ SF₆-ఇన్స్యులేటెడ్ ఉపకరణాల కోసం, ఓపరేటింగ్ గ్యాస్ ప్రశ్నా మానం 0.4-0.5 MPa లో ఉంటుంది.

వెర్టికల్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ శక్తి (Eₛ) ఈ విధంగా లెక్కించవచ్చు:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
ఇక్కడ p అనేది గ్యాస్ ప్రశ్నా మానం. అందువల్ల, ఉపకరణం యొక్క టోలరేంట్ వోల్టేజ్ ఆధారంగా, మధ్య షాక్ రాండ్ ఉపరితలం వద్ద డిజైన్ ఫీల్డ్ శక్తిని 19.9-24.5 kV/mm లో నియంత్రించవచ్చు, ఇన్స్యులేటర్ ఉపరితలం ఫీల్డ్ శక్తి 10 kV/mm కంటే ఎక్కువ కాకుండా ఉండాలి. ఇన్స్యులేటర్లను ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ లో ఎంబెడ్ చేయడం ద్వారా UHV ప్రభావం వద్ద అక్టుప్ ఫీల్డ్ పెరుగుదలను తప్పించవచ్చు, ఇన్స్యులేషన్ ఫెయిల్యూర్ జోక్ తగ్గించవచ్చు, మరియు UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ట్రాన్స్మిషన్ ఉపకరణాలను ప్రాజెక్ట్లో దీర్ఘకాలికి ఉపయోగించవచ్చు.

2.4.2 ఆప్టిమైజ్డ్ బేసిన్-టైప్ ఇన్స్యులేటర్ డిజైన్
ప్రాజెక్ట్ యొక్క సంక్లిష్టమైన భూప్రదేశం మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ సిమ్యులేషన్ అవసరం వల్ల, బేసిన్-టైప్ ఇన్స్యులేటర్ డిజైన్ను పెంచుకోవాలి—విశేషంగా షీల్డింగ్ ఎలక్ట్రోడ్లను తొలగించడం. ఈ నిర్మాణం ఇన్స్యులేటర్ యొక్క హై-వోల్టేజ్ షాక్ రాండ్ వైపు ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ శక్తిని పరిశీలించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఫీల్డ్ శక్తి ఎక్కువ ఉంటే, కన్వెక్స్ ఉపరితలం వద్ద గరిష్ఠ విలువ 12.7 kV/mm, కొన్వేక్స్ ఉపరితలం వద్ద 13 kV/mm అని కనుగొనవచ్చు; ఈ విలువలను లంఘించినట్లు అయితే అసాధారణ పనికి సూచిక అవుతుంది. ఇన్స్యులేటర్ వద్ద ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ శక్తి ఎక్కువ ఉంటే, గరిష్ఠ పవర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఓపరేటింగ్ వోల్టేజ్ 3.4 kV/mm కంటే తక్కువ ఉంటే మంచిది. బేసిన్-టైప్ ఇన్స్యులేటర్ల పై షీల్డింగ్ ఎలక్ట్రోడ్లను నిర్మించడం ద్వారా ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయాలి మరియు సిమ్యులేట్ చేయాలి.

మునుపటి ఎలక్ట్రికల్ కనెక్షన్ విధానాలను అనుసరించి, షీల్డింగ్ ఎలక్ట్రోడ్ పరిమాణాన్ని కార్ఫుల్ నియంత్రించాలి, మరియు ఎలక్ట్రికల్ ప్లగ్-ఇన్ కనెక్టర్ ను బేసిన్-టైప్ ఇన్స్యులేటర్ యొక్క కొత్తిమీని వద్ద ప్లేస్ చేయాలి, ఇది ఇన్స్యులేటర్ యొక్క ఎలక్ట్రోడ్ షీల్డింగ్ ప్రభావాన్ని పెంచుతుంది, అందువల్ల UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ట్రాన్స్మిషన్ ఉపకరణాల ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ వితరణను మెచ్చుకోవచ్చు.

3. ముగిసింది
పవర్ ఎంటర్‌ప్రైజెస్ యొక్క సమగ్ర అభివృద్ధి అవసరాలను తీర్చడానికి, మా కంపెనీకి UHV గ్యాస్-ఇన్స్యులేటెడ్ ట్రాన్స్మిషన్ ఉపకరణాల పై పరిశోధనను మరింత బలపరచాలి. నిర్దిష్ట ఓపరేటింగ్ పరిస్థితుల ఆధారంగా, సమస్యలను విశ్లేషించి అభివృద్ధి చేయాలి—ఉదాహరణకు, కంటాక్ట్ రిజిస్టెన్స్ మోడల్ ఏర్పాటు చేయడం, బస్ బార్ మరియు షాక్ రాండ్ టెన్షన్ నిర్ధారించడం, గ్యాస్ ఎలక్ట్రికల్ కంటాక్ట్ విశేషాలను స్పష్టం చేయడం, ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ గ్యాప్ డిజైన్ అభివృద్ధి చేయడం, మరియు ఇన్స్యులేటర్లను యుక్తంగా డిజైన్ చేయడం—ఇది ఉపకరణాల ప్రయోజన కాలాన్ని పెంచుతుంది.