Principii de proiectare ale descărcătoarelor de supratensiune pentru liniile de transmisie de{0}}înaltă tensiune

1. Principiul de funcționare de bază: Caracteristici curente ne-tensiune liniară-

Stare normală de funcționare (rezistență ridicată): Sub tensiunea de frecvență a puterii, rezistivitatea rezistențelor ZnO atinge \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Curentul de scurgere este la nivelul microamperii (mai puțin de 100 μA), acționând aproape ca un circuit deschis fără a interfera cu funcționarea sistemului.

Stare de funcționare la supratensiune (rezistență scăzută): Când supratensiunea de fulger sau de comutare depăşeşte valoareatensiune de funcționare (tensiune de referință), rezistența scade brusc de peste zece mii de ori. Se formează o cale conducătoare cu rezistență scăzută-în interval de nanosecunde pentru a descărca curentul de fulger (până la zeci până la sute de kiloamperi) și pentru a fixatensiune rezidualasub nivelul de rezistență la izolație al echipamentului.

Starea de recuperare (recâștiga rezistență ridicată): Odată ce supratensiunea dispare, rezistențele revin automat la starea de -rezistență ridicată și întrerup curentul următor al frecvenței de alimentare. Structura fără goluri elimină în mod fundamental următoarele probleme actuale.

2. Proiectarea structurală generală a liniei-Tip MOA

2.1 Componenta de bază: Coloane de rezistență ZnO stivuite

Compoziția materialului: Oxidul de zinc reprezintă peste 90% din materii prime, amestecat cu bismut, antimoniu, cobalt și alți oxizi metalici. Amestecul este sinterizat la o temperatură de peste 1000 de grade pentru a forma ceramică policristalină, ale cărei straturi limită de granule oferă proprietăți electrice ne-liniare.

Formular de asamblare: Rezistoarele multiple sunt conectate în serie pentru a îndeplini cerințele de tensiune ale diferitelor grade de putere (de exemplu, sute de rezistențe sunt utilizate pentru sistemele de 220 kV). Conexiunea paralelă cu mai multe-coloană îmbunătățește rezistența la curent mare și capacitatea de absorbție a energiei.

Electrozi: Electrozii metalici din aluminiu sau cupru sunt instalați la ambele capete pentru a asigura o rezistență scăzută la contact și o distribuție uniformă a curentului.

2.2 Sistem de izolare și etanșare

Carcasă compozită: Fabricat din cauciuc siliconic sau monomer de etilenă propilen dienă (EPDM), cu rezistență excelentă la poluare, rezistență la îmbătrânire și rezistență mecanică. Oferă izolație externă și etanșare generală.

Izolatie interioara: Cilindrii de înfășurare din fibră de sticlă sau tijele de izolație epoxidică susțin coloanele de rezistență, mențin coaxialitatea și suportă solicitările mecanice.

Structura de etanșare: Capacele metalice la ambele capete combinate cu inele de etanșare din cauciuc realizează etanșarea completă pentru a preveni pătrunderea umezelii și degradarea performanței rezistențelor.

2.3 Componente auxiliare

Fitinguri de montare: Proiectat pentru instalarea suspensiei pe turnuri de transmisie (tip suspensie sau tensionare), asigurând stabilitatea mecanică la vibrațiile vântului și curentul de scurt-circuit.

Dispozitive de monitorizare: Echipat cu monitoare de curent de scurgere conectate în serie-și contoare de funcționare pentru a monitoriza condițiile de îmbătrânire și a înregistra timpii de acționare.

Inele de gradare: Instalat la capătul de-înaltă tensiune pentru a optimiza distribuția câmpului electric, pentru a suprima descărcarea corona și pentru a reduce descărcarea parțială.

3. Parametri cheie de proiectare și criterii de selecție

3.1 Proiectarea parametrilor electrici

Tensiune nominală (\\(U_r\\)): Nu trebuie să fie mai mică decât tensiunea maximă de funcționare a sistemului, pentru a evita acționarea neintenționată și pentru a controla curentul de scurgere în condiții normale de funcționare.

Tensiune de referință (\\(U_{ref}\\)): Tensiunea măsurată la un curent de 1 mA. În mod normal, \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), care determină tensiunea de prag pentru activare.

Tensiune reziduală (\\(U_{res}\\)): Tensiunea reziduală sub impulsul fulgerului (8/20 μs) nu trebuie să depășească \\(2.2U_r\\), iar cea sub impulsul de comutare nu trebuie să depășească \\(1.8U_r\\), pentru a garanta o marjă de protecție suficientă.

Capacitate de rezistență la energie: Proiectat în funcție de curentul maxim de fulger al liniilor de transmisie (de exemplu, 100 kA) și energia generată de supratensiunile de comutare, pentru a preveni defecțiunea termică.

3.2 Proiectare termică

Capacitatea termică a rezistențelor: Densitatea de energie a unui singur rezistor nu este mai mică de 200 J/cm³. Dispunerea paralelă cu mai multe-coloane dispersează eficient căldura.

Calea de disipare a căldurii: Căldura se transferă de la rezistențe la electrozi și capace de capăt, apoi se disipează în aerul ambiant prin convecție naturală. Carcasa compozită este proiectată cu rezistență termică scăzută pentru a evita supraîncălzirea locală și îmbătrânirea accelerată.

3.3 Proiectarea coordonării izolației

Coordonarea cu izolatoarele de linie: Tensiunea reziduală a descărcătorului trebuie să fie mai mică decât tensiunea de aprindere a izolatoarelor de linie, astfel încât descărcătorul să funcționeze de preferință pentru a proteja izolatorii.

Corecție pentru altitudine și poluare: Pentru zonele de peste 1000 de metri deasupra nivelului mării, distanța de izolație externă este mărită. Pentru zonele puternic poluate se adoptă carcase cu distanță de curgere mai mare.

4. Avantaje în comparație cu descărcătoarele tradiționale

Structură fără goluri: elimină decalajele din serie, cu viteză de răspuns la nivel de nanosecundă-, fără curent de urmărire și fără riscuri de defalcare sau îmbătrânire, obținând astfel o fiabilitate mai mare.

Ne{0}}liniaritate superioară: Coeficientul ne-liniar mult mai mare al rezistențelor ZnO asigură un curent de scurgere mai mic și un control mai precis al tensiunii reziduale pentru o mai bună performanță de protecție.

Carcasă compozită: Inlocuieste carcasele traditionale din portelan, cu avantaje de rezistenta la poluare, rezistenta la rupere si greutate redusa, potrivite pentru instalarea suspensiei pe liniile de transmisie.

5. Rezumatul conceptelor de proiectare de bază