Ultra qisqacha elektroenergetika tashish vositalarini o‘quvchi tadqiqot

Elektr energetika sifatida rivojlanish talablari bilan faol javob berish maqsadida, kompaniyamiz belgilangan hududda tarmoq qurilish zinoatlari bo'yicha o'rganishni kuchaytirib, yuqori maydonli sohada DC UHV uzatish va transformatsiya loyihalariga ishlab chiqarish va xizmat ko'rsatish imkoniyatini ta'minlash uchun UHV uzatish qurilmalari dizaynini o'rnatish va optimallashtirishni ta'minlagan. Qurilish maydonining jami maydoni 2,541.22 m², toza maydoni 2,539.22 m². Qurilish joyidagi geologik qavatlarning tepadan pastga qatorlandirilishi quyidagicha: loess o'xshash mat, loess, paleozem, siltli gil—ning to'rt qavati. Geologiya murakkab va uzoq muddatdagi yuqori maydon effektlari ta'sirida, bu uzatish liniyalari zinoatlari sabablanishi mumkin.

Bu shartlar doirasida, kompaniyamiz loyiha hisob-kitoblari bajarilib, loyihaning qurilish ko'rsatkichi 61.48% ekanligi aniqlandi, unda suv tortish darajasi 8.8 dan 8.9 m gacha bo'lib, loyiha beton konstruksiyalariga qandaydir darajada korroziv ta'sir ko'rsatadi. Kompaniyamiz asosan 110 kV uzatish va transformatsiya loyihasiga e'tibor qaratadi, qurilish hajmi Jadvall 1 da ko'rsatilgan.

Jadval 1: UHV Gaz-insuliya Uzatish Loyihasining Qurilish Hajmi

Ayniqsa, bizning kompaniyamizga UZH (ultratajribaviy havo) gazli izolyatsiya ekinish vositalarining bosim dayonish diapazonini ko'proq hisobga olish va postulyatorlarni va sohnali izolyatorlarni muvofiqlashtirib qo'llash lozim, shuning bilan transformatorlar uzoq muddatda barqaror ishlashi kafolatlanadi.

1. Bog'liqdirish qarshilik modelini rivojlantirish
Ushbu loyiha faoliyatida o'tkazgich liniyalarda yuqori o'zgaruvchan toki bo'lishiga sabab bo'lganligi uchun, tok o'tkazgich joylarini hosil qilishdan oldin saqlanishi kerak. Bu, tok o'tkazgich joyining maydonini tushunish orqali va tok yo'llari qisqalish xavfsizlik harakatini anglatish [1] orqali amalga oshirilishi mumkin. Shunday qilib, maishiy nazoratni mustahkamlash orqali mavjud tok liniyalarning o'zgarishini tushunish, erkin yuzaga, qoplash toki, energiya manbai va masofaviy radiyo nuqtalarini mikroskopik darajada tahlil qilish imkoniyati beriladi, bu esa bog'liqdirish yuzalarida paydo bo'lgan mos emaslik muammolarini to'liq tushunishga imkoniyat beradi, Figura 1-qa ko'ra.

Bog'liqdirish modelini tashkil etish orqali, ushbu maqola UZH gazli izolyatsiya ekinish vositalaridagi qo'llanish bilan birga, bitta bog'liqdirish joyining haqiqiy qisqalish qarshiligini quyidagicha aniqlaydi:
Re = (ρ₁ + ρ₂) / 4α,
bu yerda: Re - bitta bog'liqdirish joyining qisqalish qarshiligini ifodalaydi; ρ₁ va ρ₂ - bog'liqdirish materiallarining qarshilik koeffitsientlari; α - bog'liqdirish joyining radiusi.

Shunday qilib, bog'liqdirish qarshiligi o'lchovini remnya qobiq bog'liqdirish parmaklari konturiga asoslangan to'g'rilash usuli orqali aniq analiz qilish mumkin. O'zgaruvchan material parametrlarini izolyatsiya ekinish vositalarining bog'liqdirish maydonida tekshirish orqali, qaysi materialni ulash uchun ishlatilishi kerakligi aniqlanishi mumkin, Jadvallar 2-qa ko'ra.

UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari qarshilik kuchini 1,000 kV gacha o'zroq tasirga solishi mumkin, maksimal qarshilik kuchi 1,683 kV, bu elektr energiyasini xavfsiz uzatishni ta'minlaydi. Uning uzatish quvovati 500 kV EHV uzatish uskunalari quvovasining 2.4 dan 5 marta gacha bo'lishi mumkin. Chist SF₆ gaz insulatsiya vositasiga ishlatiladi, to'ldirish bosimi 0.3–0.4 MPa. Ikkinchi avlod GIL (Gaz-insullangan liniya) bilan 20% SF₆ va 80% N₂ hajmi bo'lgan aralashma insulatsiya vositasiga ishlatiladi, to'ldirish bosimi 0.7–0.8 MPa. Alternativ ravishda, suyuq va toza sig'ilgan havotira ishlatilishi mumkin, to'ldirish bosimi 1–1.5 MPa. Demak, insulatsiya gazini tanlash shartlariga qarab amalga oshirilishi kerak, shuning uchun UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari loyihada istiqbolli ishlashi ta'minlanishi kerak. Ishlab chiqarish bosimi ham mos ravishda oshirilishi mumkin, va ustki o'rnatish usullari ishlatilishi mumkin, bu orqali uskuna joriy UHV voltaj darajasiga mos kelishi ta'minlanadi.

Xodimlar UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari asosiy material bog'liqlarining ulash holatiga ham e'tibor berishi kerak, bu ularning yuk tasirini oshiradi. Asosiy konstruksiyaviy elementlarning so'nkaligi ham hisoblanishi kerak:
λ₀ = kL₀ / r,
bu yerda: λ₀ - bog'langan asosiy elementning so'nkaligini bildiradi; k - to'g'rilash ko'rsatkichi; L₀ - UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari asosiy elementining uzunligi; r - asosiy elementning inersiya radiusi.

2.UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari uchun qo'llaniladigan choralar

2.1 Shinalar va kabelning stresini tekshirish
UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari qo'llanilayotganda, tubus shinasining stres holati ham e'tiborga olinishi kerak. Ichki bosim 0.6 MPa, shina markazi 7.7 m balandlikda joylashgan. Mavjud tashqi uzatish tizimida, ikki qo'llonish orasidagi eng katta masofa 12 m. Kabelga ta'sir etuvchi tashqi kuch ham 0.6 MPa, har ikki komponentning ruxsat etilgan stressi 110 MPa. Qo'shimcha, uzatish tizimi uch tomonlama qo'llonish dielektriklar va kabel orqali sabitlashtiriladi.

Avvalo, shinaning tashqi diametri 500 mm, kabelning tashqi diametri 160 mm. Agar ichki bosim mavjud bo'lsa, tashqi diametr o'zgarishsiz qolishi, va divar qalinligi mos ravishda oshirilishi kerak—5 mm dan 20 mm gacha. Asosiy stressning qalinlikka bog'liq o'zgarish grafikidan foydalanib, shinaning boshlang'ich stressi 18.45 MPa topiladi, bu materialning ruxsat etilgan stressining 16.71% ga teng; kabelning boshlang'ich stressi 3.45 MPa, bu uning ruxsat etilgan stressining 3.71% ga teng. Bu, tashqi diametr o'zgarishsiz qolda, divar qalinligi bosim javobiga olib boradi, ayniqsa, trubkaning birinchi asosiy stressiga ta'sir etadi. Ichki bosim trubka strukturalarining stress qiymatlarini o'zgartiradi—xususan, nafsiy trubkalarda—va GIL baholash usullaridan foydalanib, bosim shina va kabelga ta'sir etayotganini aniqlash mumkin.

Ikkinchi, UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari ichidagi bosim tasirini oladigan trubkalarga, masalan, bosimli trubkalarga va yuqori voltajli cho'qqilariga, ish rejimini ta'sir etadi. Nafsiy bosimli trubka strukturalarining stress analizi quyidagi formuladan foydalanib, trubkaning uzunlik kesmasidagi doira bo'lgan normal stress σₜ hisoblanadi:
σₜ = ρD / (2δ),
bu yerda: ρ - trubkaning ichki bosimi; D - trubkaning ichki diametri; δ - trubkaning divar qalinligi. Voltaj darajasi o'zgarsa, yuqori voltaj darajalarida katta diametrdagi bushinglar tanlanadi, pastroq voltaj darajalarida esa kichik diametrdagi bushinglar yetarli bo'ladi.

2.2 Gaz elektrik aloqasi xossalari
UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari uchun asosiy gazlar o'zaro SF₆, azot-kislorod aralashmasi va N₂. Ushbu gazlar haqida tadqiqotlarni kuchaytirish, ularning elektrik aloqa xossalari o'rtasidagi farqlarni tushunish kerak. Strapli aloqa parmaklari uchun SF₆ insulatsiya vositasiga ishlatilishi mumkin, unda yaxshi ark cheklash va insulatsiya xususiyatlari ishlatiladi. Umumiy aloqa qarshiligini (Rₜ) elektr energiyasini uzatish strukturalarining elektrik xarakteristikasini tavsiflash uchun ishlatiladi:
Rₜ = Rₚ + R꜀₁ + R꜀₂,
bu yerda: Rₚ - umumiy qarshilik; R꜀₁ - yuqori elektrodning aloqa qarshigliki; R꜀₂ - pastki elektrodning aloqa qarshigliki. Shundan, SF₆ning dielektrik kuchi gaz bosimiga bog'liq ekanligi tushuniladi—bosim oshsa, dielektrik kuch ham oshadi.

2.3 Elektr maydoni ajratish dizaynini optimallashtirish
Bu loyiha ichki elektr maydoni ozroq notekis, notekislik koeffitsienti 1.7 ga yaqin. Agar hududda yarmoq impulsiga qarshilik shartlari mavjud bo'lsa, ular uzatish liniyalari stressini oshiradi, impuls koeffitsienti 1.25. Avvalo, hududdagi chastota va yarmoq impulsiga qarshilik shartlariga qarab, peak qiymat 1.6–1.7 oralig'ida aniqlanishi kerak, shunda UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari muammolsiz ishlashi ta'minlanadi.

O'zaro silindrlik strukturaning tushunilishi, sohada elektr maydon kuchini E(x) hisoblash orqali optimallashtirish talab qilinadigan holatlarni aniqlash mumkin:
E(x) = U / [x · ln(R/r)],
bu yerda: x - kabel va korpus orasidagi masofa; U - elektrogaga ta'sir etuvchi voltaj; R - korpusning ichki radiusi; r - markaziy kabelning tashqi radiusi. Bu, eng yuqori maydon kuchi ostida markaziy kabelning sirti zarar boldi ekanligini baholash imkoniyatini beradi. Elektr maydon xavfsizligi nazorat qilinishi, mekhanik xususiyatlar yaxshilantirilishi kerak.

Elektr maydon infratuzilishini o'rnatish jarayonida, UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari asosiy yuk tasirini tekshirish va stress hisoblari bajarilishi kerak:
P = A × F,
bu yerda: P - uskunaning yuk tasiri; A - uzatish bashkoragan tor ni kesish maydoni; F - materialning murddiyati. Qo'shimcha, agar asos ilangli to'ng'oqdan iborat bo'lsa, ustki liniyalarni o'rnatish oldidan asos ramklanishi kerak.

Yarmoq impuls shartlari ostida yuqori insulatsiya xususiyatlarini ta'minlash uchun mahsulot strukturasini va ishlab chiqarish imkoniyatlarini hisobga olgan optimallashtirilgan dizayn orqali. Ikkinchi, agar gaz kompartamenti uzun bo'lsa, UHVGaz-insullangan uzatish uskunalari o'rnatish qiyin bo'lishi mumkin. Bu holatlarda, lokal ishlab chiqarish bosimi maydon kuchi dizayni orqali 0.4–0.5 MPa ga o'rnatilishi mumkin, bu orqali elektr maydon ta'siri ostida elektr partiklalari normal ishlashi, qismi chiqindirish yoki gaz ajratishni buzish emas.

Nihoyicha, UHV gaz-insullangan qurilish sharoitlariga qarab, konduktor palochkasi diametri 130 mm, qopqoq ichki diametri esa 480 mm bo'lishi kerak. Shuningdek, universal qismga e'tibor berilishi kerak: divarning to'g'risi 30–40 mm, va orong'acha 1 mm dan kam bo'lishi kerak. Agar universal qismning tashqi yumshoq radiusi 5 mm bo'lsa, elektr maydon kuchining o'zgarishi yaxshi tushuniladi—yumshoqning yaqinligidagi maydon kuchi katta radiusga mos keladi, past maydon kuchi esa kichik radiusga mos keladi. Lokal maydon kuchlanishni nazorat qilish shart-sharti bilan, orong'da juda yuqori maydon kuchini oldini olish, UHV gaz-insullangan qurilish uchun avvalgi elektr ulash dizaynini amalga oshirish va elektr maydon signallari tarqalish talablari qanoatlantirilishi mumkin.

2.4 Aniq insulator dizayni
UHV gaz-insullangan qurilishdagi insulatorlar yerda ishlaydi, shuning uchun ularning flashover voltagei gap breakdown voltageidan pastroq, bu elektr insullashning zayıf nuqtasini tashkil etadi. Shuning uchun, gapni mustahkamlash zarur, va royob ravishda yarmulka darajasi sharoitlari ostidagi maydon kuchini tushunish orqali insullash komponentlarini aniq ravishda dizayn qilish mumkin.

2.4.1 Insulator maydon kuchini aniq nazorat qilish
Loyiha qurilish sharoitlariga asosan, bizning kompaniyamiz insulator sathida flashover jarayonlarini o'rganib, insulator materiali, strukturi va sathda yuklanish ta'sirini o'rganishgan. Metallli qismlar tomonidan insitorlarni buzilishini oldini olish kerak. SF₆ gazi, insullash materiallari va joylashtirilgan komponentlar bilan UHV gaz-insullangan qurilish uchun aniq struktura ta'minlangan. Oldingi insulator dizayn tajribalariga asosan, ish rejimida maydon kuchi normal ish rejimida bo'lgan maydon gapidan yarim qadar cheklanishi mumkin. Farg'on SF₆-insullangan qurilish uchun, ish rejimida gaz bosimi 0.4–0.5 MPa darajasida saqlanishi mumkin.

Vertikal maydon kuchi (Eₛ) quyidagicha hisoblanishi mumkin:
Eₛ = 45.5p + 1.7,
bu yerda p - gaz bosimi. Shunday qilib, qurilishni tashvish darajasiga qarab, markaziy konduktor sathidagi dizayn maydon kuchi 19.9–24.5 kV/mm oralig'ida nazorat qilinishi mumkin, insulator sathidagi maydon kuchi esa 10 kV/mm dan oshmasligi kerak. Insulatorlarni elektr maydon ichida joylashtirish, UHV ta'siri ostida maydon kuchining tezkor oshishini oldini oladi, bu esa insullash xavfliligini kamaytiradi va UHV gaz-insullangan uzatish qurilishini loyiha uchun uzoq muddat ishlatish imkonini beradi.

2.4.2 Bazincha insulator dizaynini optimallashtirish
Loyiha kompleks arxitekturasiga va elektr maydon simulatsiyasiga ehtiyoj hisobga olindida, bazincha insulator dizayni yaxshilash zarur—aloqadar, himoyalovchi elektrodlar qo'shilmaydi. Bu struktura insulatorning yuqori quvvatli konduktor tomonidagi elektr maydon intensivligini ko'rish imkonini beradi. Agar maydon kuchi yuqori bo'lsa, chiqish sathidagi maksimal qiymat 12.7 kV/mm va ichki sathidagi 13 kV/mm bo'lib, ushbu chegaradan o'tish aniq emas. Agar insulatorning yaqinligidagi elektr maydon intensivligi yuqori bo'lsa, maksimal chastota ish rejimida voltaj 3.4 kV/mm dan past qoldirilishi kerak. Bazincha insulatorlarga himoyalovchi elektrodlar o'rnatish elektr maydonni yana ham optimallashtiradi va simulatsiya qiladi.

Oldingi elektr ulash usullariga asosan, himoyalovchi elektrod hajmi aniq nazorat qilinishi kerak, elektr universal qo'shnik connectori bazincha insulatorning yumshoq qismida joylashtirilishi kerak, shunda uning elektrod himoyasi ta'siri ortadi, bu esa UHV gaz-insullangan uzatish qurilishidagi elektr maydon tarqalishini yaxshilaydi.

3. Xulosa
Elektr tashkilotlari umumiy rivojlanish talablari qanoatlantirish uchun, bizning kompaniyamiz UHV gaz-insullangan uzatish qurilishini o'rganishni yana ham kuchaytirishi kerak. Aniq ish rejimlari asosida, muammolarni tahlil qilish va hal qilish usullari, masalan, bog'liq omillar modelini tuzish, busbar va konduktor stressini tekshirish, gaz elektr bog'liqligini aniq qilish, elektr maydon gapini optimallashtirish va insulatorlarni aniq dizayn qilish orqali qurilishni ish muddati uzaytirish mumkin.