Aukštos įtampos įvorės yra pagrindiniai komponentai, skirti pasiekti elektrinę izoliaciją, mechaninę atramą, srovę ir aplinkos apsaugą aukštos įtampos energijos įrangoje, tokioje kaip transformatoriai ir skirstomieji įrenginiai. Jų pagrindinį naudojimą galima giliai išanalizuoti iš trijų dimensijų: funkcijos, scenarijaus ir techninės vertės.
1. Pagrindinė funkcija: Keturių pagrindinių aukštos įtampos galios perdavimo prieštaravimų sprendimas
Aukštos įtampos įvorės sistemingai išsprendžia pagrindinius prieštaravimus, susijusius su aukštos įtampos įrangos veikimu per struktūrines ir materialias inovacijas:
1. Elektros izoliacijos prieštaravimas: Erdvinė izoliacija tarp didelio potencialo ir žemės potencialo
Prieštaravimo esmė: Yra didžiulis potencialo skirtumas tarp aukštos įtampos transformatoriaus apvijos (iki 500 kV) ir įžeminto naftos rezervuaro, kurį reikia saugiai izoliuoti įvorėmis.
Sprendimas:
Kompozicinė izoliacijos sistema: priima alyvos popieriaus kondensatoriaus šerdį + išorinę porceliano rankovių struktūrą. Kondensatoriaus šerdis pagaminta iš kelių izoliacinio popieriaus ir aliuminio folijos sluoksnių pakaitomis suvynioti. Elektrinis lauko stiprumas kontroliuojamas iki mažesnio arba lygaus 5 kV\/mm (daug mažesnis už 30 kV\/cm oro gedimo lauko stiprumą) per įtampos dalijimosi principą.
Parametro pavyzdys: A 5 0 0 kV įvorės kondensatoriaus šerdis turi 48 sluoksnius, kiekvienas izoliacinio popieriaus sluoksnis yra 0,1 mm storio, o aliuminio folijos plotis sumažėja sluoksniu, kad būtų vienodas elektrinio lauko gradientas.
2. Mechaninis įtempių prieštaravimas: struktūrinis stabilumas aukštos srovės ir vibracijos aplinkose
Prieštaravimų esmė: Aukštos įtampos įvorės turi pernešti šimtus amperų į tūkstančius amperų srovės, tuo pačiu priešintis mechaniniam stresui, tokiam kaip trumpo jungimo poveikis ir žemės drebėjimas.
Sprendimas:
Laidus strypų armatūros dizainas: vario vamzdis + vidinis vandens aušinimo kanalo struktūra (UHV įvorė), laidus skerspjūvio plotas, didesnis arba lygus 2000 mm², o srovės nešiojimo talpa didesnė kaip 5000 A.
Seisminė konstrukcija: optimizuokite flanšo jungties standumą atliekant baigtinių elementų analizę, kad būtų užtikrinta, jog įvorės galas yra mažesnis arba lygus 2 mm po 0. 4G žemės drebėjimo pagreitis.
3. Aplinkos adaptacijos prieštaravimas: veiklos išlaikymas ekstremaliomis darbo sąlygomis
Prieštaravimo esmė: lauko įvorės turi susidoroti su aplinkos iššūkiais, tokiais kaip nešvarumai, kondensacija ir ultravioletiniai spinduliai, o vidaus įvorėse reikia atlaikyti koroziją iš SF₆ dujų skaidymo produktų.
Sprendimas:
„Flashover Technology“ anti-ledinė technologija: pritaikykite didelius ir mažus skėčių sijonus su kintančiais dizainais (skėčio tarpai\/skėčio pratęsimo santykis didesnis arba lygus 1,2) ir bendradarbiauja su RTV danga, kad padidintų lygiavertę druskos tankio tolerancijos vertę iki {3}}. 3 mg\/cm².
Dujų sandarinimas: Dvigubo dažnio O-žiedo + lazerio suvirinimo proceso metu SF₆ dujų nutekėjimo greitis kontroliuojamas iki mažesnio arba lygaus 0. 1%per metus.
4. Šilumos valdymo prieštaravimas: temperatūros kilimo valdymas esant didelei srovei
Prieštaravimo esmė: Džoule šiluma (I²R), susidaranti laidžiam strypui tekant, reikia efektyviai išleidžiant, kad būtų išvengta šiluminio izoliacinės medžiagos senėjimo.
Sprendimas:
Šiluminio kelio optimizavimas: užpildykite aliuminio nitrido keramikos miltelius + silikono aliejaus kompozicinę medžiagą tarp laidžio strypo ir izoliacinio sluoksnio, o šilumos laidumas padidėja iki 1,2 W\/(m · k).
Temperatūros kilimo riba: IEC standartas nustato, kad alyvos temperatūra kyla įvorės viršuje, yra mažesnė arba lygi 55K. 110 kV įvorėse, kai aplinkos temperatūra yra 40 laipsnių, viršutinė temperatūra neturi viršyti 95 laipsnių.
2. Tipiški taikymo scenarijai: pagrindiniai maitinimo sistemų mazgai
Aukštos įtampos įvorės taikymas vyksta per visą energijos generavimo, perdavimo ir transformacijos procesą. Tipiški scenarijai apima:
1. Maitinimo generavimo pabaiga: didelės talpos vienetų galia
Atvejis: 550 kV įvorėse, palaikančiose 700 MW galios trijų „Gorges“ hidroelektrinių stoties vienetus, vienfazio srovės srovės galia yra 4000 A ir reikia atlaikyti 10 kartų didesnę nei 10 kartų didesnę (40 ka\/3 s) trumpo jungimo poveikį.
Techniniai sunkumai: Reikia išspręsti papildomą šildymo problemą, kurią sukelia harmoninė srovė (THDI didesnė arba lygi 15%) generatoriaus išleidimo angoje.
2. Transmisijos pabaiga: UHV DC keitiklio stotis
Atvejis: ± 800KV keitiklio transformatoriaus vožtuvo pusės įvorė priima dervos impregnuoto popieriaus (RIP) kondensatoriaus šerdį + silikono gumos kompozicinės striukės struktūrą, kurios izoliacijos ilgis yra 12 m, o dalinis išleidimo lygis yra mažesnis arba lygus 5 vnt.
Inovacijos: izoliacinės medžiagos dielektrinė konstanta padidėja nuo 4,2 iki 5,8 per Nano-Al₂o₃ dopingo technologiją, o įvorės dydis sumažėja 20%.
3. Pastotė: Miesto požeminė pastotė
Atvejis: Šanchajaus „Jing'an 1000 KV GIS“ pastotės įvorė priima visą SF₆ dujų izoliaciją + įterptas srovės transformatoriaus dizainas, kurio skersmuo yra tik 450 mm, kuris atitinka tunelio erdvės apribojimus.
Techninis proveržis: Sukurkite savaiminio eksploatavimo sandarinimo technologiją, kad būtų išlaikytas mikro teigiamas slėgis 0. 05 MPa, esant -40 laipsnio temperatūros diapazonui ~ 80 laipsnių.
Iii. Techninė vertė: „gerklės komponentas“, siekiant užtikrinti elektros tinklo saugumą
Aukštos įtampos įvorių techninis našumas daro tiesioginį poveikį maitinimo tinklo patikimumui, o jo vertė atsispindi
1. Gedimų procentas ir ekonominiai nuostoliai
Statistiniai duomenys: 2018–2022 m. Transformatorių išjungimų, viršijančių 220 kV, dalis, kurią sukėlė įvorės gedimai valstybės tinkle, siekė 37%, o vienos avarijos praradimas viršijo 10 milijonų juanių.
Tipiškas atvejis: 500 kV pastotės įvorės kondensatoriaus branduolio suskaidymas sukėlė trumpojo jungimo fazę iki fazės, tiesiogiai praradus 230 milijonų juanių ir 18 dienų, kad būtų galima atkurti maitinimo šaltinį.
2. Patobulintas energijos vartojimo efektyvumas ir pratęstas gyvenimas
Energijos taupymo efektas: Naudojant mažų nuostolių silikono gumos įvores, galima sumažinti transformatorių praradimą be apkrovos {0. 5%. Remiantis 100 pagrindinių transformatorių, metinis elektros energijos taupymas viršija 1 milijoną kWh.
Gyvenimo dizainas: Atliekant kelių stresų pagreitintus senėjimo testus (elektros termiškai-mechaninį veiksmą), šiuolaikinių įvorių gyvenimas gali pasiekti 40 metų, tai yra 15 metų ilgiau nei tradiciniai produktai.
3. Pažangusis stebėjimas ir sąlygų priežiūra
Techninė pažanga: intelektualios įvorės su integruotu optinio pluošto temperatūros matavimu + daliniai išleidimo UHF jutikliai gali pasiekti:
Realiojo laiko karšto taško temperatūros stebėjimas (tikslumas ± 1 laipsnis)
Dalinio išleidimo fazės amplitudės pasiskirstymo (PRPD) modelio atpažinimas
Likęs gyvenimo prognozė (remiantis LSTM nervų tinklu)
Taikymo rezultatai: Po provincijos elektros tinklo dislokuotų intelektualiųjų įvorių, įspėjimų apie gedimus tikslumas padidėjo iki 92%, o priežiūros išlaidos sumažėjo 40%.
Iv. Technologinė evoliucija: atnaujinimas į naujas galios sistemas
Aukštos įtampos įvorės vystosi link aukštesnės įtampos, mažesnio dydžio ir protingesnės krypties.
1. Įtampos lygio proveržis
MTTP kryptis: 1100 kV grynos dujomis izoliuotos įvorės (GIS), ± 1100 kV nuolatinės srovės įvorės (lanksčiam nuolatinės srovės perdavimui)
Techninis iššūkis: reikia išspręsti izoliacijos skilimo, kurį sukelia kosmoso krūvio kaupimasis esant ypač aukštai įtampai, problema.
2. Materialinės naujovės
Nano modifikacija: pridedant 10 nm TiO₂ daleles, epoksidinės dervos izoliacijos efektyvumas pagerėja 30%.
Savarankiškos gydymo medžiagos: sukurkite izoliacinį sluoksnį, kuriame yra mikrokapsulės taisymo agentai, kurie gali automatiškai atleisti remonto agentus, kai plyšimai plečiasi.
3. Skaitmeninė dvynių programa
Techninis kelias: nustatykite trimatį elektromagnetinio-terminio-mechaninio įvorės sujungimo modelį, kad pasiektumėte:
Virtualus paleidimas: sumažinkite diegimo vietoje ir paleidimo laiką 60%.
Gedimo atsitraukimas: suraskite izoliacijos defekto padėtį per skaitmeninį veidrodį (tikslumas ± 5 mm).
Kaip aukštos įtampos energijos įrangos „gerklė“, aukštos įtampos įvorių technologinė plėtra visada buvo glaudžiai susijusi su elektros tinklo sauga, energijos vartojimo efektyvumo gerinimu ir skaitmenine transformacija. Taikant naujų galios sistemų statybą, naujos kartos įvorės, turinčios didesnę įtampą nešiojančią galią, protingesnių stebėjimo galimybių ir ilgesnių gyvavimo ciklų ciklų, taps pramonės standartu, užtikrinant pagrindinę paramą stipriam intelektualiajam tinklui.