Korkeajännitteisten siirtolinjojen ylijännitesuojainten suunnitteluperiaatteet

1. Toimintaperiaate: ei--lineaarinen jännite-virtaominaisuudet

Normaali toimintatila (suuri vastus): Tehotaajuusjännitteellä ZnO-vastusten resistiivisyys saavuttaa \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Vuotovirta on mikroampeeritasolla (alle 100 μA), joka toimii lähes avoimena piirinä häiritsemättä järjestelmän toimintaa.

Ylijännitekäyttötila (pieni vastus): Kun salama tai kytkentä ylijännite ylittääkäyttöjännite (viitejännite), vastus putoaa jyrkästi yli kymmenentuhatta kertaa. Matalan-resistanssin johtava polku muodostuu nanosekunnissa salamavirran purkamiseksi (jopa kymmeniin tai satoihin kiloampeereihin) ja puristaajäännösjänniteeristyksen alapuolella kestää varustetason.

Palautumistila (saa takaisin korkea vastus): Kun ylijännite katoaa, vastukset palaavat automaattisesti korkean-resistanssin tilaan ja katkaisevat tehotaajuuden seurannan. Aukoton rakenne eliminoi pohjimmiltaan seuraavat ajankohtaiset ongelmat.

2. Line-MoA-tyypin yleinen rakennesuunnittelu

2.1 Ydinkomponentti: Pinotut ZnO-vastuspylväät

Materiaalin koostumus: Sinkkioksidin osuus on yli 90 % raaka-aineista, sekmutti, antimoni, koboltti ja muut metallioksidit. Seos sintrataan yli 1000 asteen lämpötilassa, jolloin muodostuu monikiteistä keramiikkaa, jonka raerajakerrokset tarjoavat ei--lineaarisia sähköisiä ominaisuuksia.

Kokoonpanolomake: Useita vastuksia on kytketty sarjaan eri teholuokkien jännitevaatimusten täyttämiseksi (esim. 220 kV järjestelmissä käytetään satoja vastuksia). Monipylväinen rinnakkaisliitäntä parantaa vastustusta suurelle virralle ja energian absorptiokapasiteetille.

Elektrodit: Alumiinista tai kuparista valmistetut metallielektrodit on asennettu molempiin päihin alhaisen kosketusvastuksen ja tasaisen virran jakautumisen varmistamiseksi.

2.2 Eristys- ja tiivistysjärjestelmä

Komposiittikotelo: Valmistettu silikonikumista tai eteeni-propyleenidieenimonomeerista (EPDM), jolla on erinomainen saastumisenkestävyys, vanhenemiskestävyys ja mekaaninen lujuus. Se tarjoaa ulkoisen eristyksen ja yleisen tiivistyksen.

Sisäinen eristys: Lasikuitukäämityssylinterit tai epoksieristyssauvat tukevat vastuspilareita, ylläpitävät koaksiaalisuutta ja kestävät mekaanista rasitusta.

Tiivistysrakenne: Molemmissa päissä olevat metalliset päädyt yhdistettynä kumitiivisterenkaisiin takaavat täydellisen tiivistyksen kosteuden sisäänpääsyn ja vastusten suorituskyvyn heikkenemisen estämiseksi.

2.3 Apukomponentit

Asennustarvikkeet: Suunniteltu asennettavaksi voimansiirtotorneihin (jousitus- tai kiristystyyppi), mikä varmistaa mekaanisen vakauden tuulen tärinän ja oikosulkuvirran alaisina-.

Valvontalaitteet: Varustettu sarjaan liitetyillä-vuotovirtamonitorilla ja käyttölaskureilla ikääntymisolosuhteiden seuraamiseksi ja käyttöaikojen tallentamiseksi.

Arvostelurenkaat: Asennettu korkea{0}}jännitteen päähän sähkökentän jakautumisen optimoimiseksi, koronapurkauksen vaimentamiseksi ja osittaisen purkauksen vähentämiseksi.

3. Tärkeimmät suunnitteluparametrit ja valintakriteerit

3.1 Sähköisten parametrien suunnittelu

Nimellisjännite (\\(U_r\\)): Ei saa olla pienempi kuin järjestelmän suurin käyttöjännite tahattoman käytön välttämiseksi ja vuotovirran ohjaamiseksi normaalikäytössä.

Viitejännite (\\(U_{ref}\\)): Jännite mitattuna 1 mA virralla. Normaalisti \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), joka määrittää aktivoinnin kynnysjännitteen.

Jäännösjännite (\\(U_{res}\\)): Jäännösjännite salamaimpulssin alaisena (8/20 μs) ei saa ylittää arvoa \\(2,2U_r\\) ja kytkentäimpulssin alaisena oleva jännite ei saa ylittää arvoa \\(1,8U_r\\), jotta taataan riittävä suojausmarginaali.

Energiankestokyky: Suunniteltu siirtolinjojen suurimman salamavirran (esim. 100 kA) ja kytkentäylijännitteiden tuottaman energian mukaan, jotta vältytään lämpöhäiriöiltä.

3.2 Lämpösuunnittelu

Vastusten lämpökapasiteetti: Yhden vastuksen energiatiheys on vähintään 200 J/cm³. Monipylväinen samansuuntainen asettelu jakaa lämmön tehokkaasti.

Lämmönpoistoreitti: Lämpö siirtyy vastuksista elektrodeihin ja päätykappaleisiin ja haihtuu sitten ympäröivään ilmaan luonnollisen konvektion kautta. Komposiittikotelossa on alhainen lämpövastus paikallisen ylikuumenemisen ja nopeutetun ikääntymisen välttämiseksi.

3.3 Eristyksen koordinointisuunnittelu

Koordinointi linjaeristimien kanssa: Suodattimen jäännösjännitteen on oltava pienempi kuin linjaeristimien ylivirtausjännite, jotta pidätin toimii ensisijaisesti eristeiden suojaamiseksi.

Korjaus korkeuden ja saastumisen vuoksi: Alueilla, jotka ovat yli 1000 metriä merenpinnan yläpuolella, ulkoista eristysetäisyyttä kasvatetaan. Voimakkaasti saastuneilla alueilla käytetään koteloita, joiden virumisetäisyys on suurempi.

4. Edut verrattuna perinteisiin ylijännitesuojain

Aukoton rakenne: Eliminoi sarjan kipinävälit, nanosekunnin -tason vastenopeus, ei seurantavirtaa eikä välin rikkoutumisen tai vanhenemisen riskiä, ​​mikä parantaa luotettavuutta.

Ylivoimaista epälineaarisuutta{0}}: ZnO-vastusten paljon korkeampi epälineaarinen kerroin varmistaa pienemmän vuotovirran ja tarkemman jäännösjännitteen hallinnan paremman suojauksen saavuttamiseksi.

Komposiittikotelo: Korvaa perinteiset posliinikotelot, joiden edut ovat saastumisenkestävyys, murtumiskestävyys ja kevyt paino, soveltuvat ripustusasennukseen voimajohtoihin.

5. Yhteenveto suunnittelun ydinkonsepteista