Принципи конструкції розрядників перенапруги для-ліній електропередач високої напруги

1. Основний принцип роботи: не-лінійні характеристики напруги-струму

Нормальний робочий стан (високий опір): Під напругою промислової частоти питомий опір резисторів ZnO досягає \\(10^{10}-10^{11}Ω·см\\). Струм витоку знаходиться на рівні мікроампер (менше 100 мкА), діючи майже як відкритий ланцюг, не перешкоджаючи роботі системи.

Робочий стан перенапруги (низький опір): Коли блискавка або комутаційна перенапруга перевищуєробоча напруга (еталонна напруга), опір різко падає більш ніж у десять тисяч разів. Провідний шлях із низьким-опором формується протягом наносекунд для розряду струму блискавки (від десятків до сотень кілоампер) і затисканнязалишкова напруганижче рівня витримки ізоляції обладнання.

Стан відновлення (відновлення високої стійкості): щойно перенапруга зникає, резистори автоматично повертаються до високого-стану опору та відключають частоту живлення за струмом. Структура без зазорів принципово усуває поточні проблеми.

2. Загальний структурний проект лінійного -типу MOA

2.1 Основний компонент: стовпчики резисторів ZnO

Склад матеріалу: Оксид цинку становить понад 90% сировини, змішаний з вісмутом, сурмою, кобальтом та іншими оксидами металів. Суміш спікається при температурі вище 1000 градусів для утворення полікристалічної кераміки, граничні шари якої забезпечують не-лінійні електричні властивості.

Монтажна форма: Кілька резисторів з’єднані послідовно, щоб відповідати вимогам до напруги різних класів потужності (наприклад, сотні резисторів використовуються для систем 220 кВ). Паралельне з’єднання з кількома-колонками покращує стійкість до великого струму та здатність до поглинання енергії.

Електроди: Металеві електроди з алюмінію або міді встановлені на обох кінцях, щоб забезпечити низький контактний опір і рівномірний розподіл струму.

2.2 Система ізоляції та ущільнення

Композитний корпус: Виготовлений із силіконового каучуку або мономеру етилен-пропілен-дієн (EPDM), має відмінну стійкість до забруднення, стійкість до старіння та механічну міцність. Він забезпечує зовнішню ізоляцію та загальну герметизацію.

Внутрішнє утеплення: циліндри зі скловолокном або стрижні з епоксидною ізоляцією підтримують стовпи резисторів, зберігають коаксіальність і витримують механічні навантаження.

Ущільнювальна структура: Металеві торцеві кришки на обох кінцях у поєднанні з гумовими ущільнювальними кільцями забезпечують повну герметизацію для запобігання проникненню вологи та погіршенню продуктивності резисторів.

2.3 Допоміжні компоненти

Монтажна арматура: Призначений для встановлення підвіски на опорах електропередачі (підвісного або натяжного типу), що забезпечує механічну стійкість при вібрації вітру та короткому-струмі замикання.

Прилади моніторингу: оснащено послідовно-з’єднаними моніторами струму витоку та лічильниками роботи для моніторингу умов старіння та реєстрації часу спрацьовування.

Сортувальні кільця: встановлено на кінці-напруги для оптимізації розподілу електричного поля, придушення коронного розряду та зменшення часткового розряду.

3. Основні параметри проектування та критерії вибору

3.1 Розробка електричних параметрів

Номінальна напруга (\\(U_r\\)): має бути не нижчою за максимальну робочу напругу системи, щоб уникнути ненавмисного спрацьовування та контролювати струм витоку за нормальної роботи.

Опорна напруга (\\(U_{ref}\\)): Напруга, виміряна при струмі 1 мА. Зазвичай \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), що визначає порогову напругу для активації.

Залишкова напруга (\\(U_{res}\\)): Залишкова напруга під імпульсом блискавки (8/20 мкс) не повинна перевищувати \\(2,2U_r\\), а напруга під імпульсом перемикання не повинна перевищувати \\(1,8U_r\\), щоб гарантувати достатній запас захисту.

Здатність витримувати енергію: Розроблено відповідно до максимального струму блискавки ліній електропередачі (наприклад, 100 кА) та енергії, що генерується комутаційними перенапругами, щоб запобігти виходу з ладу.

3.2 Теплова конструкція

Теплоємність резисторів: Щільність енергії окремого резистора становить не менше 200 Дж/см³. Багато-паралельне розташування колон ефективно розсіює тепло.

Шлях розсіювання тепла: Тепло передається від резисторів до електродів і торцевих заглушок, а потім розсіюється в навколишнє повітря за допомогою природної конвекції. Композитний корпус має низький термічний опір, щоб уникнути локального перегріву та прискореного старіння.

3.3 Проект координації ізоляції

Узгодження з лінійними ізоляторами: Залишкова напруга розрядника має бути нижчою, ніж напруга спалаху лінійних ізоляторів, щоб розрядник працював переважно для захисту ізоляторів.

Поправка на висоту та забруднення: Для районів вище 1000 метрів над рівнем моря відстань зовнішньої ізоляції збільшується. Для сильно забруднених територій застосовують корпуси з більшою довжиною шляху витоку.

4. Переваги в порівнянні з традиційними розрядниками перенапруги

Безщілинна структура: Усуває послідовні іскрові розрядники, демонструючи наносекундну-швидкість відгуку, відсутність слідкуючого струму та відсутність ризиків поломки або старіння розриву, завдяки чому досягається вища надійність.

Чудова не{0}}лінійність: значно вищий не{0}}лінійний коефіцієнт резисторів ZnO забезпечує менший струм витоку та точніший контроль залишкової напруги для кращого захисту.

Композитний корпус: Замінює традиційні порцелянові корпуси з такими перевагами, як стійкість до забруднення, стійкість до руйнування та невелика вага, придатні для підвісної установки на лініях електропередачі.

5. Резюме основних концепцій дизайну