Εισαγωγή
Οι μονωτές που χρησιμοποιούνται σε υποσταθμούς UHV 1000kV απαιτούν υψηλότερη μηχανική αντοχή, καλή ηλεκτρική απόδοση και αντιρρυπαντική απόδοση. Ταυτόχρονα, οι μονωτές 1000kV απαιτείται να έχουν υψηλότερη λειτουργική αξιοπιστία λόγω της μεγαλύτερης σειράς τους και της εξαιρετικά άβολης ανίχνευσης και αντικατάστασής τους.
Η χορδή μονωτή πορσελάνης 1000kV έχει τα μειονεκτήματα πολλών τεμαχίων, μεγάλης δομής και μεγάλου βάρους. Ταυτόχρονα, λόγω της κακής υδροφοβικότητας των ηλεκτρικών υλικών πορσελάνης, οι χορδές μονωτικών πορσελάνης είναι επιρρεπείς σε φλας σε υγρό περιβάλλον (όπως βροχερές και ομιχλώδεις μέρες). Επομένως, συχνά λαμβάνονται μέτρα όπως επαρκείς μονωτές μηδενικής αξίας ή πρόσθετη επίστρωση αντιρρυπαντικών υλικών αναρρόφησης RTV ή PRTV για την αύξηση της απόστασης ερπυσμού των χορδών μονωτή. Ωστόσο, αυτό θα αυξήσει περαιτέρω το μήκος της σειράς του μονωτή και το φόρτο εργασίας συντήρησης. Η εφαρμογή συνθετικών μονωτών στο ηλεκτρικό δίκτυο έχει επίσης γίνει ένα ερευνητικό hotspot λόγω των πλεονεκτημάτων της υψηλής τάσης αστραπής ρύπανσης, του υψηλού ποσοστού χρήσης της απόστασης ερπυσμού και των καλών χαρακτηριστικών συσσώρευσης ρύπανσης. Συνθετικοί μονωτές (συμπεριλαμβανομένων μονωτών υποστυλωμάτων και μονωτών ανάρτησης) έχουν χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση μονωτών πορσελάνης σε ορισμένους υποσταθμούς 750 kV και κάτω. Οι δακτύλιοι 1000kVGIS των υποσταθμών 1000kV, όπως οι σταθμοί Jingmen και Wannan, χρησιμοποιούν επίσης εν μέρει συνθετικά υλικά και λειτουργούν καλά.
Κατάσταση ανάπτυξης χορδής μονωτή από πορσελάνη
Στους υποσταθμούς UHV που έχουν κατασκευαστεί ή είναι υπό κατασκευή συνδυάζεται ο συγκεκριμένος τύπος διάταξης διάταξης διανομής 1000kV. Ο μονωτήρας πορσελάνης τύπου διπλής ομπρέλας ή τύπου τριπλής ομπρέλας με μεγάλη απόσταση αναρρίχησης επιλέγεται ως κορδόνι μόνωσης τάνυσης εγκάρσιας γραμμής στο σταθμό. Για τον κρεμαστό μονωτικό κορδόνι, για τον έλεγχο του μήκους της χορδής και τη διασφάλιση της ασφαλούς καθαρής απόστασης μεταξύ της γραμμής ηλεκτροδίου και του εξοπλισμού κάτω από αυτήν, επιλέγεται ο μονωτήρας πορσελάνης τύπου τριών ομπρελών. Η μονοκόμματη απόσταση ερπυσμού του μονωτή πορσελάνης τύπου τριών ομπρελών για μονωτή ανάρτησης είναι 545mm.
Ο αριθμός των στοιχειοσειρών μονωτή εξαρτάται από το επίπεδο ρύπανσης του υποσταθμού. Η μέθοδος της απόστασης ερπυσμού ή η μέθοδος τάσης αντοχής σε αναρρόφηση ρύπανσης χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό: αλλά όταν είναι δύσκολο να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά αντίστασης ρύπανσης των μονωτών μέσω δοκιμών πεδίου, ο αριθμός των στοιχειοσειρών μονωτή προσδιορίζεται ή ελέγχεται επίσης σε συνεργασία με το επίπεδο μόνωσης του μονωτή γραμμής χορδές.
Για υποσταθμούς UHV που βρίσκονται σε εθνικά πρότυπα d βρώμικη περιοχή, σύμφωνα με το GB/T 26218.2-2010 "Επιλογή και προσδιορισμός μεγέθους μονωτών υψηλής τάσης για χρήση υπό βρώμικες συνθήκες Μέρος 2: Η ενοποιημένη ειδική απόσταση ερπυσμού που καθορίζεται στο "Πορσελάνη και Οι μονωτές γυαλιού για σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος" είναι 43,3 mm/kV. Μετά την εξέταση των μονωτών μηδενικής τιμής, ο αριθμός των αιωρούμενων σειρών μονωτή 1000 kV είναι 59 τεμάχια. Υπάρχουν επίσης ορισμένοι υποσταθμοί UHV που βρίσκονται στη μολυσμένη περιοχή Επιπέδου d2. Σε συνδυασμό με GB/T 2621 .2-2010 και τους σχετικούς κανονισμούς της εταιρείας παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σχετικά με τη διαμόρφωση μόνωσης, η ενοποιημένη συγκεκριμένη απόσταση ερπυσμού ορίζεται στα 48,5 mm/kV. Αυτή τη στιγμή, ο αριθμός των κρεμαμένων μονωτών θα πρέπει να αυξηθεί ανάλογα. Όταν το επίπεδο της μολυσμένης περιοχής αυξάνεται περαιτέρω, θα πρέπει να ληφθούν άλλα μέτρα καθώς ο υπάρχων ταχυδρομικός εξοπλισμός πορσελάνης 1000kV δεν είναι σε θέση να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις της διαμόρφωσης εξωτερικής μόνωσης. Είναι επιπόλαιο να αυξηθεί απλώς η απόσταση ερπυσμού της χορδής μονωτή.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης για την ταλάντωση του σύρματος 1000kV σε διαφορετικές περιόδους, η επίδραση της εκτροπής ανέμου του σύρματος στην απόσταση μεταξύ των φάσεων είναι περιορισμένη. Για την εγκάρσια γραμμή των εισερχόμενων και εξερχόμενων γραμμών της συσκευής διανομής 1000kV μπορεί να χρησιμοποιηθεί μονή χορδή μονωτή τάνυσης τύπου I, διπλού I ή V. Η χορδή μονωτή τύπου V χρησιμοποιείται γενικά για την κύρια γραμμή διαύλου και η μονή χορδή μονωτή τύπου I ή V μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη γραμμή προς τα κάτω και το βραχυκυκλωτήρα. Στον υποσταθμό UHV που έχει κατασκευαστεί, η αιωρούμενη σειρά μονωτή 1000 kV υιοθετεί κυρίως δομή σχήματος V για να περιορίσει την ταλάντευση του σύρματος και να μειώσει το πλάτος του πλαισίου. Για τον υποσταθμό UHV στη μολυσμένη περιοχή D-επιπέδου, η σειρά ομαδικών χορδών μονωτή τύπου 1000 kV επιλέγει γενικά μονωτικό φύλλο πορσελάνης τριών ομπρελών 160 kN, με ύψος μονής δομής 160 mm, απόσταση ερπυσμού 545 mm και τον αριθμό μονωτικά φύλλα 59 τεμαχίων.
Η αιωρούμενη σειρά μονωτή 1000kV στον υποσταθμό UHV χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάρτηση του καλωδίου μολύβδου από τις εισερχόμενες και εξερχόμενες γραμμές στον δακτύλιο GIS και η σειρά μονωτή είναι εξοπλισμένη με κλιπ τάνυσης. Μέσω του υπολογισμού, διαπιστώθηκε ότι μόνο όταν η περιλαμβανόμενη γωνία της σειράς μονωτή τύπου V είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη γωνία εκτροπής ανέμου του σύρματος, μπορεί η σειρά μονωτή να χαλαρώσει κάτω από τη μέγιστη εκτροπή ανέμου του σύρματος και να αποτρέψει τον μονωτή από πτώση ή ζημιά υπό πίεση.
Σχέδιο χορδών μονωτή ανάρτησης
Η αιωρούμενη σειρά μονωτή 1000 kV στον υποσταθμό AC UHV υιοθετεί τη δομή ανάρτησης τύπου V. Η μάζα του μονωτή θεωρείται 160 kN. Προσδιορισμός απόστασης ερπυσμού για συνθετικούς μονωτές. Σύμφωνα με το GB/T26218.3 -- 2010 "Η επιλογή και το μέγεθος των μονωτών υψηλής τάσης για χρήση σε βρώμικες συνθήκες Μέρος 3: Σύμφωνα με το "Composite Insulator for AC System", λόγω των χαρακτηριστικών του σχήματος και του υλικού, της αντοχής στη ρύπανση Ο μονωτήρας ομπρέλας από καουτσούκ σιλικόνης είναι συνήθως καλύτερος από αυτόν του μονωτήρα πορσελάνης ή του μονωτήρα γυαλιού όταν η απόσταση ερπυσμού είναι η ίδια. Εάν ληφθεί υπόψη μόνο η ανοχή ρύπανσης ή η αναρρόφηση, η απόσταση ερπυσμού μπορεί να μειωθεί όταν χρησιμοποιείται συνθετικός μονωτήρας. Ωστόσο, σε σύγκριση με παραδοσιακά υλικά πορσελάνης, υλικά από καουτσούκ σιλικόνης είναι πιο επιρρεπή σε αλλοίωση υπό την επίδραση του περιβάλλοντος, του ηλεκτρικού πεδίου και του τόξου, γεγονός που θα μειώσει την απόδοση ρύπανσης και τη διάρκεια ζωής των μονωτών υπό ορισμένες συνθήκες. Συνιστώνται γυάλινοι μονωτές για την αποφυγή φθοράς, προβλήματα αναρρόφησης και βελτίωση της απόδοσης ρύπανσης Για την εθνική τυπική d βρώμικη κατάσταση, η απόσταση ερπυσμού του συνθετικού κρεμαστού μονωτή 1000 kV συνιστάται να είναι τουλάχιστον 545x59=321.55(mm).
Σύμφωνα με τις τεχνικές συνθήκες, ανατρέξτε στο σχέδιο χορδών μονωτή πορσελάνης, μέσω της έρευνας κατασκευαστή.
Η συναρμολόγηση της συνθετικής χορδής μονωτή είναι βασικά η ίδια με αυτή της χορδής μονωτή από πορσελάνη. Λόγω περιορισμών ποιότητας, ο κρεμαστός δακτύλιος σχήματος U, ο δακτύλιος επέκτασης, η πλάκα σύνδεσης, ο δακτύλιος ρύθμισης και ο σφιγκτήρας τάνυσης που χρησιμοποιούνται στη συναρμολόγηση του συνθετικού μονωτικού κορδονιού είναι τα ίδια με αυτά που χρησιμοποιούνται στη χορδή μονωτή από πορσελάνη. Λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά στις ηλεκτρικές ιδιότητες μεταξύ του συνθετικού υλικού και του υλικού πορσελάνης. Ο δακτύλιος εξισορρόπησης τάσης και ο δακτύλιος θωράκισης που χρησιμοποιούνται για τη σειρά μονωτή μπορεί να είναι διαφορετικοί, κάτι που πρέπει να προσδιοριστεί μετά από ειδική ανάλυση ηλεκτρικού πεδίου του σχήματος συναρμολόγησης και σύνδεσης. Επειδή ο συνθετικός μονωτήρας με σκληρό συνδετικό άξονα, για όλη τη δομή σύνδεσης. Είναι βολικό να εγκαταστήσετε και να κατασκευάσετε τη συμβολοσειρά επί τόπου. Μετά την εγκατάσταση, δεν θα υπάρχει αποτέλεσμα σχήματος "U" που προκαλείται από το μεγάλο μήκος της χορδής μονωτή από πορσελάνη. Ως εκ τούτου, υιοθετείται σύνθετη σειρά μονωτή. Είναι δυνατή η αντικατάσταση των δαχτυλιδιών σέλας με απλούστερους δακτυλίους πίστας για την κρεμαστή σειρά V των δακτυλίων εξισορρόπησης πίεσης.
Κρεμαστό κορδόνι μονωτή τύπου V
Η χρήση της σειράς μόνωσης "V" για συμπαγείς και συμπαγείς γραμμές μεταφοράς μπορεί να περιορίσει αποτελεσματικά το πλάτος αιώρησης του σύρματος, μειώνοντας έτσι το μέγεθος της κεφαλής του πύργου και το δυναμικό και στατικό πλάτος του διαδρόμου. Λόγω της κοντινής απόστασης μεταξύ των τριφασικών καλωδίων, η φυσική ισχύς μετάδοσης και το ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον των γραμμών είναι καλύτερα από αυτά των συνηθισμένων γραμμών. Η γωνία της χορδής μονωτή "V" επηρεάζει άμεσα το μέγεθος της κεφαλής του πύργου και την τάση της χορδής του μονωτή. Σύμφωνα με έναν μεγάλο αριθμό δεδομένων έρευνας και σχεδιασμού που συλλέχθηκαν στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, η συμπεριλαμβανόμενη γωνία συμβολοσειράς τύπου "V" είναι βασικά μεταξύ 70 μοιρών ~ 120 μοιρών. Το φορτίο της χορδής μονωτή "V" είναι πολύπλοκο, το οποίο δεν σχετίζεται μόνο με το κατακόρυφο φορτίο, αλλά σχετίζεται επίσης με την περιλαμβανόμενη Γωνία, το οριζόντιο φορτίο και το διαμήκη φορτίο της χορδής μόνωσης "V". Όσο μεγαλύτερη είναι η περιλαμβανόμενη Γωνία της σειράς μονωτή "V", τόσο μεγαλύτερο είναι το κατακόρυφο, οριζόντιο και διαμήκη φορτίο.
Τεχνική και οικονομική ανάλυση
Μετά τη χρήση συνθετικών υλικών, το μήκος χορδής μονωτή ανάρτησης 1000kV μπορεί να μειωθεί κατά σχεδόν 1 m. Με βάση τη διάταξη και το σχήμα σύνδεσης της μονάδας διανομής 1000kV, το ύψος του πλαισίου της γραμμής εισόδου και εξόδου μπορεί να μειωθεί από 41 m σε 40 m. Ταυτόχρονα, λαμβάνοντας υπόψη ότι η μάζα ενός μόνο συνθετικού μονωτικού κορδονιού είναι περίπου 1,2 τόνοι χαμηλότερη από αυτή του πορσελάνινου μονωτικού κορδονιού, βελτιστοποιώντας εκ νέου τη σχεδίαση του συρμάτινου πλαισίου εισερχόμενου και εξερχόμενου, κάθε πείρος εισερχόμενου συρμάτινου πλαισίου (πλάτος 49 m ) θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 2 τόνους χάλυβα και κάθε καρφίτσα εξερχόμενου πλαισίου σύρματος (πλάτος 51 m) θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 2,5 τόνους χάλυβα. Υπολογιζόμενη στην τιμή του χάλυβα των 10,000 γιουάν /τόνο, κάθε καρφίτσα εισερχόμενου πλαισίου θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 20.000 γιουάν και κάθε καρφίτσα εξερχόμενου πλαισίου θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 25.000 γιουάν. Σε συνδυασμό με την εκτίμηση επένδυσης υλικού μονωτή και την προσφορά του κατασκευαστή. Η τιμή ενός μόνο κομματιού μονωτή πορσελάνης είναι 139 γιουάν και η τιμή ενός μόνο συνθετικού μονωτή είναι 4600 γιουάν. Εάν η συναρμολόγηση της χορδής του μονωτή είναι η ίδια, η επένδυση κάθε σειράς συνθετικού μονωτήρα είναι περίπου 7200 γιουάν μικρότερη από αυτή της χορδής μονωτή από πορσελάνη.
Παρόλο που η σειρά συνθετικών μονωτικών 1000 kV έχει ορισμένα τεχνικά και οικονομικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τη χορδή μονωτή από πορσελάνη, ο χρόνος λειτουργίας του συνθετικού μονωτή είναι μικρότερος. Ο τρόπος καθυστέρησης της γήρανσης των συνθετικών υλικών και η βελτίωση του κατασκευαστικού και τεχνολογικού επιπέδου των μονωτών εξακολουθεί να είναι ένας σημαντικός παράγοντας που περιορίζει τη διάδοση και την εφαρμογή συνθετικών μονωτικών σε σταθμούς UHV. Απαιτούνται συνεχείς μελέτες παρακολούθησης. Επιπλέον, η εφαρμογή της σειράς συνθετικών μονωτικών 1000kV θα πρέπει να συνδυαστεί με ανάλυση ηλεκτρικού πεδίου για περαιτέρω βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του δακτυλίου εξισορρόπησης τάσης και του δακτυλίου θωράκισης της σειράς μονωτή. Σχετικά με τα διεθνή ερευνητικά αποτελέσματα των τελευταίων ετών. Οι συνθετικοί μονωτές δεν είναι προϊόν χωρίς συντήρηση. Η εμπειρία λειτουργίας δείχνει ότι η υδροφοβικότητα των συνθετικών μονωτών θα μειωθεί σε διάφορους βαθμούς μετά τη λειτουργία για ορισμένο αριθμό ετών υπό τη δράση του όζοντος, του υπεριώδους φωτός, της υγρασίας, της ηλεκτρικής καταπόνησης υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας και άλλων εξωτερικών παραγόντων, που είναι ο κύριος λόγος για το «άγνωστο flashover» στη λειτουργία των σύνθετων μονωτών. Επομένως, μετά την ευρείας κλίμακας εφαρμογή συνθετικών μονωτών. Αξίζει επίσης να προσέξετε πώς να κάνετε καλή on-line παρακολούθηση της απόδοσης λειτουργίας του.
Συνοψίζω
Λαμβάνοντας υπόψη το βάρος του μονωτή ως 160 kN, η δομή ανάρτησης τύπου V εξακολουθεί να υιοθετείται. Υπό τις συνθήκες του εθνικού προτύπου d ρύπανσης, η απόσταση ερπυσμού του μονωτή δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 32155 mm. Λαμβάνοντας υπόψη το βάρος και τον τρόπο σύνδεσης της αναρτημένης χορδής μονωτή 1000 kV, η συνθετική χορδή μονωτή 1000 kV και η χορδή μονωτή πορσελάνης μπορούν να συναρμολογηθούν με τον ίδιο τρόπο. Η συμπεριλαμβανόμενη γωνία της χορδής σε σχήμα V εξακολουθεί να θεωρείται 65 μοίρες, επομένως η χορδή μονωτή δεν θα καταστραφεί από τη συμπίεση και θα πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού.