A nagyfeszültségű{0}}átviteli vezetékek túlfeszültség-levezetőinek tervezési elvei

1. Alapvető működési elv: nem-lineáris feszültség-áramjellemzők

Normál üzemállapot (nagy ellenállás): Teljesítményfrekvenciás feszültség alatt a ZnO ellenállások ellenállása eléri a \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). A szivárgó áram mikroamper szintű (kevesebb, mint 100 μA), szinte nyitott áramkörként működik, anélkül, hogy zavarná a rendszer működését.

Túlfeszültség üzemállapot (alacsony ellenállás): Ha villámlás vagy kapcsolási túlfeszültség meghaladja aüzemi feszültség (referencia feszültség), az ellenállás meredeken, több mint tízezerszeresére csökken. Alacsony ellenállású vezetőút alakul ki nanomásodperceken belül a villámáram kisütésére (akár több tíz-száz kiloamperig), és rögzíti amaradék feszültséga szigetelés alatt ellenáll a felszereltségi szintnek.

Helyreállítási állapot (nagy ellenállás visszanyerése): Ha a túlfeszültség megszűnik, az ellenállások automatikusan visszatérnek a nagy{0}}ellenállású állapotba, és lekapcsolják az áramot követő frekvenciát. A hézagmentes szerkezet alapvetően kiküszöböli az aktuális problémákat.

2. A vonal általános szerkezeti kialakítása -MOA típus

2.1 Alapkomponens: halmozott ZnO ellenállásoszlopok

Anyagösszetétel: A cink-oxid a nyersanyagok több mint 90%-át teszi ki, bizmuttal, antimonnal, kobalttal és más fém-oxidokkal keverve. A keveréket 1000 fok feletti hőmérsékleten szinterelik, hogy polikristályos kerámiákat kapjanak, amelyek szemcsehatárrétegei nem -lineáris elektromos tulajdonságokat biztosítanak.

Összeszerelési forma: Több ellenállás van sorba kötve, hogy megfeleljen a különböző teljesítményfokozatok feszültségigényének (pl. több száz ellenállást használnak a 220 kV-os rendszerekben). A több-oszlopos párhuzamos csatlakozás javítja a nagy áramerősséggel és energiaelnyelő képességgel szembeni ellenállást.

Elektródák: Alumíniumból vagy rézből készült fémelektródák mindkét végére fel vannak szerelve az alacsony érintkezési ellenállás és az egyenletes áramelosztás érdekében.

2.2 Szigetelő- és tömítőrendszer

Kompozit ház: Szilikongumiból vagy etilén-propilén-dién monomerből (EPDM) készült, kiváló szennyeződésállósággal, öregedésállósággal és mechanikai szilárdsággal. Külső szigetelést és általános tömítést biztosít.

Belső szigetelés: Üvegszálas tekercshengerek vagy epoxi szigetelő rudak támogatják az ellenállásoszlopokat, fenntartják a koaxialitást és viselik a mechanikai igénybevételt.

Tömítő szerkezet: A két végén lévő fém zárókupakok gumi tömítőgyűrűkkel kombinálva teljes tömítést biztosítanak, hogy megakadályozzák a nedvesség bejutását és az ellenállások teljesítményének romlását.

2.3 Kiegészítő alkatrészek

Szerelési szerelvények: Erőátviteli tornyokra történő felfüggesztésre tervezték (felfüggesztés vagy feszítő típus), biztosítva a mechanikai stabilitást szélvibráció és rövidzárlati áram{0}} mellett.

Monitoring eszközök: Sorozatosan-csatlakozott szivárgási áramfigyelőkkel és működésszámlálókkal felszerelve az öregedési feltételek figyelésére és a működési idők rögzítésére.

Osztályozó gyűrűk: A nagyfeszültségű -végre szerelve az elektromos téreloszlás optimalizálása, a koronakisülés elnyomása és a részleges kisülés csökkentése érdekében.

3. Főbb tervezési paraméterek és kiválasztási kritériumok

3.1 Elektromos paraméterek tervezése

Névleges feszültség (\\(U_r\\)): Nem lehet alacsonyabb, mint a rendszer maximális üzemi feszültsége, hogy elkerüljük a nem szándékos működést és a szivárgási áramot normál működés közben.

Referencia feszültség (\\(U_{ref}\\)): 1 mA áramerősségnél mért feszültség. Általában \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), amely meghatározza az aktiválási küszöbfeszültséget.

Maradék feszültség (\\(U_{res}\\)): A villámimpulzus (8/20 μs) maradékfeszültsége nem haladhatja meg a \\(2,2U_r\\), a kapcsolási impulzus esetén pedig a \\(1,8U_r\\) értéket, hogy garantálni lehessen a megfelelő védelmi ráhagyást.

Energiatűrő képesség: A távvezetékek maximális villámáramának (pl. 100 kA) és a kapcsolási túlfeszültségek által termelt energiának megfelelően tervezték, hogy megakadályozzák a termikus átfutási hibákat.

3.2 Termikus tervezés

Az ellenállások hőkapacitása: Egyetlen ellenállás energiasűrűsége nem kisebb, mint 200 J/cm³. Több-oszlopos párhuzamos elrendezés hatékonyan elosztja a hőt.

Hőelvezetési út: A hő átadódik az ellenállásokról az elektródákra és a végsapkákra, majd természetes konvekción keresztül a környezeti levegőbe disszipálódik. A kompozit házat alacsony hőellenállással tervezték, hogy elkerülje a helyi túlmelegedést és a felgyorsult öregedést.

3.3 Szigetelés-koordinációs tervezés

Koordináció vonalszigetelőkkel: A levezető maradék feszültségének alacsonyabbnak kell lennie, mint a vonali szigetelők áttörési feszültsége, hogy a levezető elsősorban a szigetelők védelmére működjön.

Tengerszint feletti magasság és szennyezés korrekciója: 1000 méter feletti területeken a külső szigetelési távolság megnő. Erősen szennyezett területeken nagyobb kúszási távolságú házakat alkalmaznak.

4. Előnyök a hagyományos túlfeszültség-levezetőkkel összehasonlítva

Hézagmentes szerkezet: Kiküszöböli a sorozatos szikraközöket, nanoszekundumos -szintű válaszsebességgel, nincs követési áram, és nincs réstörés vagy öregedés kockázata, így nagyobb megbízhatóságot ér el.

Kiváló nem{0}}linearitás: A ZnO ellenállások jóval magasabb nem{0}}lineáris együtthatója alacsonyabb szivárgási áramot és a maradékfeszültség pontosabb szabályozását biztosítja a jobb védelmi teljesítmény érdekében.

Kompozit ház: Kiváltja a hagyományos porcelán házakat, szennyeződésállóság, törésállóság és könnyű súly előnyeivel, alkalmas távvezetékekre történő felfüggesztésre.

5. Az alapvető tervezési koncepciók összefoglalása