Načela načrtovanja prenapetostnih odvodnikov za-visokonapetostne prenosne vode

1. Osnovno delovno načelo: ne-linearne napetostne-tokovne karakteristike

Normalno stanje delovanja (visoka odpornost): Pod napetostjo močnostne frekvence upornost uporov ZnO doseže \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Uhajajoči tok je na ravni mikroamperov (manj kot 100 μA), deluje skoraj kot odprt tokokrog, ne da bi motil delovanje sistema.

Prenapetostno delovno stanje (nizek upor): Ko strela ali stikalna prenapetost presežedelovna napetost (referenčna napetost), odpornost močno pade za več kot desettisočkrat. Prevodna pot z nizkim-uporom se oblikuje v nanosekundah za odvajanje toka strele (do več deset do sto kiloamperov) in vpenjanjepreostalo napetostpod stopnjo izolacijske odpornosti opreme.

Stanje okrevanja (ponovna vzpostavitev visoke odpornosti): Ko prenapetost izgine, se upori samodejno vrnejo v visoko-stanje upora in prekinejo močnostno frekvenco, ki sledi toku. Struktura brez vrzeli v osnovi odpravlja naslednje trenutne težave.

2. Splošna strukturna zasnova linijske-vrste MOA

2.1 Osnovna komponenta: zloženi stolpci uporov ZnO

Materialna sestava: Cinkov oksid predstavlja več kot 90 % surovin v mešanici z bizmutom, antimonom, kobaltom in drugimi kovinskimi oksidi. Zmes se sintra pri temperaturi nad 1000 stopinj, da se oblikuje polikristalna keramika, katere zrnate mejne plasti zagotavljajo ne-linearne električne lastnosti.

Montažni obrazec: Več uporov je zaporedno povezanih, da zadostijo napetostnim zahtevam različnih razredov moči (npr. na stotine uporov se uporablja za 220 kV sisteme). Vzporedna povezava z več-stebri izboljša odpornost na velik tok in zmogljivost absorpcije energije.

Elektrode: Na obeh koncih so nameščene kovinske elektrode iz aluminija ali bakra, ki zagotavljajo nizek kontaktni upor in enakomerno porazdelitev toka.

2.2 Sistem izolacije in tesnjenja

Kompozitno ohišje: Izdelano iz silikonske gume ali etilen propilen dien monomera (EPDM), ki se ponaša z odlično odpornostjo na onesnaženje, odpornostjo proti staranju in mehansko trdnostjo. Zagotavlja zunanjo izolacijo in splošno tesnjenje.

Notranja izolacija: Cilindri za navijanje iz steklenih vlaken ali izolacijske palice iz epoksidne smole podpirajo stebre uporov, ohranjajo koaksialnost in prenašajo mehanske obremenitve.

Tesnilna struktura: Kovinska končna pokrova na obeh koncih v kombinaciji z gumijastimi tesnilnimi obročki zagotavljata popolno tesnjenje, da se prepreči vdor vlage in poslabšanje delovanja uporov.

2.3 Pomožne komponente

Montažni pribor: Zasnovan za vgradnjo vzmetenja na oddajnih stolpih (vzmetenje ali napetost), ki zagotavlja mehansko stabilnost pri vibracijah vetra in kratkem-toku.

Nadzorne naprave: Opremljen s serijsko-povezanimi monitorji toka uhajanja in števci delovanja za spremljanje pogojev staranja in beleženje časov aktiviranja.

Ocenjevalni obroči: nameščen na koncu visoke{0}}napetosti za optimizacijo porazdelitve električnega polja, zadušitev koronske razelektritve in zmanjšanje delne razelektritve.

3. Ključni parametri načrtovanja in izbirna merila

3.1 Oblikovanje električnih parametrov

Nazivna napetost (\\(U_r\\)): Ne sme biti nižja od največje delovne napetosti sistema, da se prepreči nenamerno aktiviranje in nadzor toka uhajanja pri normalnem delovanju.

Referenčna napetost (\\(U_{ref}\\)): Napetost, izmerjena pri toku 1 mA. Običajno \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), ki določa napetost praga za aktivacijo.

Preostala napetost (\\(U_{res}\\)): Preostala napetost pod impulzom strele (8/20 μs) ne sme preseči \\(2,2U_r\\) in tista pod preklopnim impulzom ne sme preseči \\(1,8U_r\\), da se zagotovi zadostna rezerva zaščite.

Energijska vzdržljivost: Zasnovano v skladu z največjim tokom strele prenosnih vodov (npr. 100 kA) in energijo, ustvarjeno s stikalnimi prenapetostmi, da se prepreči odpoved termičnega uhajanja.

3.2 Toplotna zasnova

Toplotna kapaciteta uporov: Energijska gostota posameznega upora ni manjša od 200 J/cm³. Več-stebrna vzporedna postavitev učinkovito razpršuje toploto.

Pot odvajanja toplote: Toplota se prenaša z uporov na elektrode in končne pokrove, nato pa se z naravno konvekcijo razprši v okoliški zrak. Kompozitno ohišje je zasnovano z nizko toplotno odpornostjo, da se prepreči lokalno pregrevanje in pospešeno staranje.

3.3 Načrt koordinacije izolacije

Usklajevanje z linijskimi izolatorji: Preostala napetost odvodnika mora biti nižja od preskočne napetosti omrežnih izolatorjev, tako da odvodnik deluje prednostno za zaščito izolatorjev.

Popravek za nadmorsko višino in onesnaženost: Za območja nad 1000 metri nadmorske višine se zunanja izolacijska razdalja poveča. Za močno onesnažena območja se uporabljajo ohišja z večjo plazilno potjo.

4. Prednosti v primerjavi s tradicionalnimi prenapetostnimi odvodniki

Struktura brez rež: Odpravlja serijske iskrišča, ki se ponašajo z odzivno hitrostjo na-nanosekundni ravni, brez sledilnega toka in brez tveganja okvare ali staranja reže, s čimer se doseže večja zanesljivost.

Vrhunska ne{0}}linearnost: veliko višji ne{0}}linearni koeficient uporov ZnO zagotavlja nižji tok uhajanja in natančnejši nadzor preostale napetosti za boljšo zaščito.

Kompozitno ohišje: Zamenja tradicionalna ohišja iz porcelana, s prednostmi odpornosti proti onesnaževanju, odpornosti proti zlomom in majhne teže, primerna za namestitev vzmetenja na daljnovode.

5. Povzetek temeljnih konceptov oblikovanja