Načela dizajna odvodnika prenapona za-visokonaponske dalekovode

1. Temeljni princip rada: ne-linearne naponske-strujne karakteristike

Normalno radno stanje (visoki otpor): Pod naponom mrežne frekvencije, otpor ZnO otpornika doseže \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Struja curenja je na razini mikroampera (manje od 100 μA), djelujući gotovo kao otvoreni krug bez ometanja rada sustava.

Prenaponsko radno stanje (niski otpor): Kada munja ili sklopni prenapon premaširadni napon (referentni napon), otpor naglo pada za više od deset tisuća puta. Vodeći put niskog-otpora formira se unutar nanosekundi za pražnjenje struje munje (do desetaka do stotina kiloampera) i stezanjezaostali naponispod razine otpornosti izolacije opreme.

Stanje oporavka (povratak visoke otpornosti): Jednom kada prenapon nestane, otpornici se automatski vraćaju u stanje visokog-otpora i prekidaju frekvenciju napajanja koja prati struju. Struktura bez praznina temeljito eliminira sljedeće trenutne probleme.

2. Cjelokupni strukturni dizajn linijskog-tipa MOA

2.1 Osnovna komponenta: naslagani stupci otpornika ZnO

Sastav materijala: Cinkov oksid čini preko 90% sirovina, pomiješan s bizmutom, antimonom, kobaltom i drugim metalnim oksidima. Smjesa se sinterira na temperaturi iznad 1000 stupnjeva kako bi se formirala polikristalna keramika, čiji granični slojevi zrna daju ne-linearna električna svojstva.

Montažni obrazac: Višestruki otpornici spojeni su u seriju kako bi se zadovoljili zahtjevi napona za različite stupnjeve snage (npr. stotine otpornika koriste se za sustave od 220 kV). Paralelna veza s više-stupova poboljšava otpornost na velike struje i sposobnost apsorpcije energije.

elektrode: Metalne elektrode izrađene od aluminija ili bakra ugrađene su na oba kraja kako bi se osigurao mali kontaktni otpor i ravnomjerna raspodjela struje.

2.2 Sustav izolacije i brtvljenja

Kompozitno kućište: Izrađen od silikonske gume ili etilen propilen dien monomera (EPDM), koji se odlikuje izvrsnom otpornošću na zagađenje, otpornošću na starenje i mehaničkom čvrstoćom. Osigurava vanjsku izolaciju i cjelokupno brtvljenje.

Unutarnja izolacija: Cilindri za namatanje od stakloplastike ili izolacijske šipke od epoksida podupiru stupove otpornika, održavaju koaksijalnost i podnose mehanička opterećenja.

Brtvena struktura: Metalne završne kapice na oba kraja u kombinaciji s gumenim brtvenim prstenima postižu potpuno brtvljenje kako bi se spriječio prodor vlage i degradacija performansi otpornika.

2.3 Pomoćne komponente

Priključci za montažu: Dizajnirano za ugradnju ovjesa na prijenosne stupove (ovjesni ili zatezni tip), osiguravajući mehaničku stabilnost pri vibracijama vjetra i struji kratkog-spoja.

Uređaji za praćenje: Opremljen serijski-povezanim monitorima struje curenja i brojačima rada za praćenje uvjeta starenja i bilježenje vremena aktiviranja.

Prstenovi za ocjenjivanje: Instalirano na visoko{0}}kraju napona za optimizaciju distribucije električnog polja, suzbijanje koronskog pražnjenja i smanjenje djelomičnog pražnjenja.

3. Ključni parametri dizajna i kriteriji odabira

3.1 Dizajn električnih parametara

Nazivni napon (\\(U_r\\)): Ne smije biti niži od maksimalnog radnog napona sustava, kako bi se izbjeglo nenamjerno aktiviranje i kontrolirala struja curenja pri normalnom radu.

Referentni napon (\\(U_{ref}\\)): Napon izmjeren pri struji od 1 mA. Obično \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), što određuje napon praga za aktivaciju.

Preostali napon (\\(U_{res}\\)): Preostali napon pod impulsom munje (8/20 μs) ne smije premašiti \\(2,2U_r\\), a onaj pod impulsom sklopke ne smije premašiti \\(1,8U_r\\), kako bi se zajamčila dovoljna margina zaštite.

Sposobnost podnošenja energije: Dizajnirano u skladu s maksimalnom strujom munje prijenosnih vodova (npr. 100 kA) i energijom generiranom preklopnim prenaponima, kako bi se spriječio kvar zbog toplinskog odlaska.

3.2 Toplinski dizajn

Toplinski kapacitet otpornika: Gustoća energije jednog otpornika nije manja od 200 J/cm³. Paralelni raspored s više-stupaca učinkovito raspršuje toplinu.

Put odvođenja topline: Toplina se prenosi s otpornika na elektrode i završne kape, a zatim raspršuje u okolni zrak prirodnom konvekcijom. Kompozitno kućište dizajnirano je s niskim toplinskim otporom kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje i ubrzano starenje.

3.3 Projekt koordinacije izolacije

Koordinacija s linijskim izolatorima: Preostali napon odvodnika mora biti niži od napona preskoka mrežnih izolatora, tako da odvodnik preferirano radi za zaštitu izolatore.

Ispravak za nadmorsku visinu i zagađenje: Za područja iznad 1000 metara nadmorske visine povećava se vanjska izolacijska udaljenost. Za jako onečišćena područja koriste se kućišta s većom puznom stazom.

4. Prednosti u usporedbi s tradicionalnim odvodnicima prenapona

Struktura bez procjepa: Eliminira serijska iskrišta, karakterizira brzina odziva na razini-nanosekunde, nema prateće struje i nema rizika od kvara ili starenja razmaka, čime se postiže veća pouzdanost.

Vrhunska ne{0}}linearnost: Mnogo veći ne{0}}linearni koeficijent ZnO otpornika osigurava manju struju curenja i točniju kontrolu zaostalog napona za bolju izvedbu zaštite.

Kompozitno kućište: Zamjenjuje tradicionalna porculanska kućišta, s prednostima otpornosti na zagađenje, otpornosti na lomljenje i male težine, pogodno za ugradnju ovjesa na dalekovode.

5. Sažetak temeljnih koncepata dizajna