Принципи на проектиране на ограничители на пренапрежения за-преносни линии за високо напрежение

1. Основен работен принцип: не-линейни характеристики на напрежение-ток

Нормално работно състояние (високо съпротивление): При напрежение на захранващата честота съпротивлението на ZnO резисторите достига \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Токът на утечка е на ниво микроампер (по-малко от 100 μA), действайки почти като отворена верига, без да пречи на работата на системата.

Работно състояние на пренапрежение (ниско съпротивление): Когато светкавица или пренапрежение при превключване надвишаваработно напрежение (референтно напрежение), съпротивлението пада рязко с над десет хиляди пъти. Проводяща пътека с ниско-съпротивление се формира в рамките на наносекунди, за да разреди ток на мълния (до десетки до стотици килоампери) и да захванеостатъчно напрежениепод нивото на издръжливост на изолацията на оборудването.

Състояние на възстановяване (възстановяване на висока устойчивост): След като пренапрежението изчезне, резисторите автоматично се връщат в състояние на високо-съпротивление и прекъсват захранващата честота, следваща тока. Структурата без пропуски фундаментално елиминира следващите текущи проблеми.

2. Цялостен структурен проект на линеен-тип MOA

2.1 Основен компонент: подредени ZnO резисторни колони

Материален състав: Цинковият оксид представлява над 90% от суровините, смесени с бисмут, антимон, кобалт и други метални оксиди. Сместа се синтерова при температура над 1000 градуса, за да се образува поликристална керамика, чиито гранични слоеве на зърното осигуряват не-линейни електрически свойства.

Форма за сглобяване: Множество резистори са свързани последователно, за да отговорят на изискванията за напрежение на различни степени на мощност (напр. стотици резистори се използват за 220 kV системи). Паралелното свързване на много-колони подобрява устойчивостта на голям ток и капацитета за поглъщане на енергия.

Електроди: В двата края са монтирани метални електроди, изработени от алуминий или мед, за да се осигури ниско контактно съпротивление и равномерно разпределение на тока.

2.2 Изолационна и уплътнителна система

Композитен корпус: Изработен от силиконов каучук или етилен пропилей диен мономер (EPDM), отличаващ се с отлична устойчивост на замърсяване, устойчивост на стареене и механична якост. Осигурява външна изолация и цялостно уплътнение.

Вътрешна изолация: Цилиндри от фибростъкло за навиване или епоксидни изолационни пръти поддържат резисторните колони, поддържат коаксиалността и понасят механични натоварвания.

Уплътнителна структура: Метални крайни капачки в двата края, комбинирани с гумени уплътнителни пръстени, постигат пълно уплътняване, за да се предотврати проникването на влага и влошаване на производителността на резисторите.

2.3 Помощни компоненти

Монтажна арматура: Предназначен за монтаж на окачване на преносни кули (тип окачване или напрежение), осигурявайки механична стабилност при вибрации от вятър и ток на късо{0}} съединение.

Уреди за наблюдение: Оборудван със последователно-свързани монитори за ток на утечка и броячи на операции за наблюдение на условията на стареене и записване на времето за задействане.

Класиращи пръстени: Инсталиран в края на високо-напрежение за оптимизиране на разпределението на електрическото поле, потискане на коронния разряд и намаляване на частичния разряд.

3. Ключови параметри на дизайна и критерии за избор

3.1 Проектиране на електрически параметри

Номинално напрежение (\\(U_r\\)): Не трябва да бъде по-ниско от максималното работно напрежение на системата, за да се избегне нежелано задействане и да се контролира тока на утечка при нормална работа.

Референтно напрежение (\\(U_{ref}\\)): Напрежението, измерено при ток от 1 mA. Обикновено \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), което определя праговото напрежение за активиране.

Остатъчно напрежение (\\(U_{res}\\)): Остатъчното напрежение при импулс на мълния (8/20 μs) не трябва да превишава \\(2,2U_r\\), а това при импулс на превключване не трябва да надвишава \\(1,8U_r\\), за да се гарантира достатъчна граница на защита.

Енергийна устойчивост: Проектиран според максималния ток на мълния на преносните линии (напр. 100 kA) и енергията, генерирана от комутационни пренапрежения, за предотвратяване на повреда при топлинен бегъл.

3.2 Термичен дизайн

Топлинна мощност на резистори: Енергийната плътност на единичен резистор е не по-малка от 200 J/cm³. Паралелното оформление с много-колони разпръсква топлината ефективно.

Път на разсейване на топлината: Топлината се предава от резистори към електроди и крайни капачки, след което се разсейва в околния въздух чрез естествена конвекция. Композитният корпус е проектиран с ниско термично съпротивление, за да се избегне локално прегряване и ускорено стареене.

3.3 Проектиране на координацията на изолацията

Координация с линейни изолатори: Остатъчното напрежение на разрядника трябва да бъде по-ниско от напрежението на пламък на линейните изолатори, така че разрядникът да работи преференциално за защита на изолаторите.

Корекция за надморска височина и замърсяване: За райони над 1000 метра надморска височина външното изолационно разстояние се увеличава. За силно замърсени зони се приемат корпуси с по-голямо разстояние на пълзене.

4. Предимства в сравнение с традиционните ограничители на пренапрежение

Структура без празнини: Елиминира серийните искрови междини, включващи скорост на реакция на-наносекундно ниво, без последващ ток и без рискове от повреда на междината или стареене, като по този начин се постига по-висока надеждност.

Превъзходна не{0}}линейност: Много по-високият не-линеен коефициент на ZnO резисторите осигурява по-нисък ток на утечка и по-точен контрол на остатъчното напрежение за по-добра защита.

Композитен корпус: Заменя традиционните порцеланови корпуси, с предимства на устойчивост на замърсяване, устойчивост на счупване и леко тегло, подходящи за монтаж на окачване на далекопроводи.

5. Обобщение на основните дизайнерски концепции