Introdução
Os isoladores utilizados em subestações UHV de 1000 kV requerem maior resistência mecânica, bom desempenho elétrico e desempenho antipoluição. Ao mesmo tempo, os isoladores de 1000kV são obrigados a ter maior confiabilidade operacional devido à sua cadeia mais longa e detecção e substituição extremamente inconvenientes.
A cadeia de isoladores de porcelana de 1000kV tem as desvantagens de muitas peças, estrutura longa e grande peso. Ao mesmo tempo, devido à baixa hidrofobicidade dos materiais de porcelana elétrica, as cadeias de isoladores de porcelana são propensas a flashover em ambiente úmido (como dias chuvosos e de neblina). Portanto, medidas como isoladores de valor zero suficientes ou revestimento adicional de materiais anti-incrustantes RTV ou PRTV são frequentemente tomadas para aumentar a distância de fuga de cadeias de isoladores. No entanto, isso aumentará ainda mais o comprimento da cadeia de isoladores e a carga de trabalho de manutenção. A aplicação de isoladores sintéticos na rede elétrica também se tornou um foco de pesquisa devido às vantagens da alta tensão de descarga atmosférica, alta taxa de utilização da distância de fuga e boas características de acúmulo de poluição. Isoladores sintéticos (incluindo isoladores de pilar e isoladores de suspensão) têm sido usados para substituir isoladores de porcelana em algumas subestações de 750kV e abaixo. As buchas 1000kVGIS das subestações 1000kV, como as estações Jingmen e Wannan, também usam parcialmente materiais sintéticos e funcionam bem.
Estado de desenvolvimento da cadeia de isoladores de porcelana
Nas subestações UHV que foram construídas ou estão em construção, o tipo de layout específico do dispositivo de distribuição de 1000kV é combinado. O isolador de porcelana tipo guarda-chuva duplo ou guarda-chuva triplo com grande distância de subida é selecionado como a cadeia de isoladores de tensão cruzada na estação. Para a cadeia de isoladores pendentes, a fim de controlar o comprimento da cadeia e garantir a distância livre segura entre a linha condutora e o equipamento abaixo dela, é selecionado o isolador de porcelana do tipo três guarda-chuvas. A distância de fuga de peça única do isolador de porcelana tipo guarda-chuva para isolador de suspensão é de 545 mm.
O número de cadeias de isoladores depende do nível de poluição da subestação. O método de distância de fuga ou o método de tensão suportável de descarga de poluição é usado para determinar: mas quando é difícil determinar as características de resistência à poluição dos isoladores por meio de testes de campo, o número de cadeias de isoladores também é determinado ou verificado cooperando com o nível de isolamento do isolador de linha cordas.
Para subestações UHV localizadas em área suja padrão nacional d, de acordo com GB/T 26218.2-2010 "Seleção e determinação do tamanho de isoladores de alta tensão para uso em condições sujas Parte 2: A distância específica de fuga unificada especificada em "Porcelana e Isoladores de vidro para sistema AC" é de 43,3 mm/kV. Depois de considerar os isoladores de valor zero, o número de cadeias de isoladores suspensos de 1000 kV é de 59 peças. Existem também algumas subestações UHV localizadas na área contaminada de Nível d2. Combinado com GB/T 26218 .2-2010 e os regulamentos relevantes da empresa de operação de energia elétrica na configuração de isolamento, a distância específica de fuga unificada é definida em 48,5 mm/kV. Neste momento, o número de isoladores pendentes deve ser aumentado de acordo. Quando o nível de área contaminada for aumentada, outras medidas devem ser tomadas, pois o equipamento de poste de porcelana de 1000 kV existente não é capaz de atender aos requisitos de configuração de isolamento externo. Portanto, não é mais adequado útil simplesmente aumentar a distância de fuga da cadeia de isoladores.
De acordo com os resultados do estudo da oscilação do fio de 1000kV em diferentes períodos, a influência da deflexão do vento do fio na distância entre as fases é limitada. A cadeia de isoladores de tensão tipo I, duplo I ou V pode ser usada para a linha cruzada das linhas de entrada e saída do dispositivo de distribuição de 1000kV. A cadeia de isoladores do tipo V é geralmente usada para a linha de barramento principal, e a cadeia de isoladores oscilantes do tipo I ou V simples pode ser usada para a linha descendente e o jumper. Na subestação UHV que foi construída, a cadeia de isoladores suspensos de 1000 kV adota principalmente uma estrutura em forma de V para limitar a oscilação do fio e reduzir a largura da estrutura. Para a subestação UHV na área contaminada de nível D, a cadeia de grupo de isoladores pendurados do tipo V de 1000 kV geralmente seleciona uma folha de isolador de porcelana de três guarda-chuvas de 160 kN, com altura de estrutura única de 160 mm, distância de fuga de 545 mm e o número de folhas isolantes de 59 peças.
A cadeia de isoladores suspensos de 1000 kV na subestação UHV é usada principalmente para pendurar o fio condutor das linhas de entrada e saída para a bucha GIS, e a cadeia de isoladores é equipada com clipe de tensão. Através do cálculo, descobriu-se que somente quando o ângulo incluído da corda do isolador tipo V é maior que o ângulo máximo de deflexão do vento do fio, a corda do isolador pode ser relaxada sob a deflexão máxima do vento do fio e evitar que o isolador de cair ou ser danificado sob pressão.
Esquema de cadeia de isoladores de suspensão
A cadeia de isoladores suspensos de 1000kV na subestação UHV AC adota estrutura de suspensão tipo V. A massa do isolador é considerada como 160kN. Determinação da distância de fuga para isoladores sintéticos. De acordo com GB/T26218.3 -- 2010 "A seleção e tamanho de isoladores de alta tensão para uso em condições sujas Parte 3: De acordo com "Composite Insulator for AC System", devido às características de forma e material, a resistência à poluição do isolador guarda-chuva de borracha de silicone é geralmente melhor do que o isolador de porcelana ou isolador de vidro quando a distância de fuga é a mesma. Se a tolerância à poluição ou flashover for considerada apenas, a distância de fuga pode ser reduzida quando o isolador sintético é usado. materiais tradicionais de porcelana, materiais de borracha de silicone são mais propensos à deterioração sob a ação do ambiente, campo elétrico e arco, o que reduzirá o desempenho da poluição e a vida útil dos isoladores sob certas condições. Portanto, isoladores sintéticos com a mesma distância de fuga que a porcelana ou isoladores de vidro são recomendados para evitar a deterioração, problemas de flashover e melhorar o desempenho da poluição. padrão d condição suja, a distância de fuga do isolador suspenso sintético de 1000 kV é recomendada para não ser inferior a 545x59=321,55(mm).
De acordo com as condições técnicas, consulte o esquema de cadeia de isoladores de porcelana, através da investigação do fabricante.
A montagem do cordão de isoladores sintéticos é basicamente a mesma do cordão de isoladores de porcelana. Devido a restrições de qualidade, o anel de suspensão em forma de U, o anel de extensão, a placa de conexão, o anel de ajuste e a braçadeira tensora usados na montagem da corda de isoladores sintéticos são os mesmos usados na corda de isoladores de porcelana. Considerando a diferença de propriedades elétricas entre o material sintético e o material de porcelana. O anel equalizador de tensão e o anel de blindagem usados para a cadeia de isoladores podem ser diferentes, o que precisa ser determinado após a análise específica do campo elétrico do esquema de montagem e conexão. Porque a cadeia de isoladores sintéticos com mandril de conexão rígida, para toda a estrutura de conexão. É conveniente instalar e construir a corda no local. Após a instalação, não haverá efeito em forma de "U" causado pelo longo comprimento da cadeia de isoladores de porcelana. Portanto, a cadeia de isoladores compostos é adotada. É possível substituir os anéis de sela por anéis de pista de corrida mais simples para a corda suspensa em V de anéis de equalização de pressão.
Cadeia de isoladores suspensos tipo V
O uso da cadeia de isoladores em "V" para linhas de transmissão compactas e compactas pode efetivamente limitar a amplitude de oscilação do fio, reduzindo assim o tamanho da cabeça da torre e a largura dinâmica e estática do corredor. Devido à distância próxima entre os fios trifásicos, a potência de transmissão natural e o ambiente eletromagnético das linhas são melhores do que as linhas comuns. O ângulo da cadeia de isoladores "V" afeta diretamente o tamanho da cabeça da torre e o estresse da cadeia de isoladores. De acordo com um grande número de dados de pesquisa e design coletados em casa e no exterior, o ângulo incluído da corda do tipo "V" é basicamente entre 70 graus e 120 graus. A carga da cadeia de isoladores "V" é complicada, o que não está apenas relacionado à carga vertical, mas também ao ângulo incluído, carga horizontal e carga longitudinal da cadeia de isoladores "V". Quanto maior for o Ângulo compreendido da cadeia de isoladores em "V", maior será a carga vertical, horizontal e longitudinal.
Análise técnica e econômica
Após o uso de materiais sintéticos, o comprimento da cadeia do isolador de suspensão de 1000kV pode ser reduzido em quase 1m. Com base no arranjo e esquema de conexão da unidade de distribuição de 1000kV, a altura da estrutura da linha de entrada e saída pode ser reduzida de 41m para 40m. Ao mesmo tempo, considerando que a massa de uma única cadeia de isoladores sintéticos é cerca de 1,2 t menor do que a de uma cadeia de isoladores de porcelana, otimizando novamente o design das armações de entrada e saída, cada pino da armação de entrada (largura 49 m ) poderia economizar cerca de 2t de aço e cada pino da armação de arame de saída (largura 51m) poderia economizar cerca de 2,5t de aço. Calculado ao preço do aço de 10,000 yuans/t, cada pino da estrutura de entrada pode economizar cerca de 20.000 yuans e cada pino da estrutura de saída pode economizar cerca de 25.000 yuans. Combinado com estimativa de investimento em material isolante e cotação do fabricante. O preço de uma única peça de isolador de porcelana é de 139 yuans, e o preço de um único isolador sintético é de 4600 yuans. Se a montagem da cadeia de isoladores for a mesma, o investimento de cada cadeia de isoladores sintéticos é cerca de 7200 yuans menor que o da cadeia de isoladores de porcelana.
Embora a cadeia de isoladores sintéticos de 1000 kV tenha certas vantagens técnicas e econômicas em comparação com a cadeia de isoladores de porcelana, o tempo de execução do isolador sintético é menor. Como retardar o efeito de envelhecimento dos materiais sintéticos e melhorar o nível de fabricação e tecnologia dos isoladores ainda é um fator importante que restringe a popularização e aplicação de isolador sintético em estações de UAT. Estudos de acompanhamento contínuo são necessários. Além disso, a aplicação de cadeia de isoladores sintéticos de 1000 kV deve ser combinada com análise de campo elétrico para otimizar ainda mais o projeto do anel de balanceamento de tensão e do anel de blindagem da cadeia de isoladores. Sobre os resultados da pesquisa internacional nos últimos anos. Os isoladores sintéticos não são um produto isento de manutenção. A experiência operacional mostra que a hidrofobicidade dos isoladores sintéticos diminuirá em vários graus após a operação por um certo número de anos sob a ação do ozônio, luz ultravioleta, umidade, estresse elétrico de alta e baixa temperatura e outros fatores externos, que é a principal razão para o "flashover desconhecido" na operação de isoladores compostos. Portanto, após a aplicação em larga escala de isoladores sintéticos. Também vale a pena prestar atenção em como fazer um bom monitoramento on-line de seu desempenho em execução.
Resumir
Considerando o peso do isolador como 160kN, a estrutura de suspensão tipo V ainda é adotada. Sob a condição de poluição padrão nacional d, a distância de fuga do isolador não deve ser inferior a 32155 mm. Considerando o peso e o modo de conexão da cadeia de isoladores suspensos de 1000kV, a cadeia de isoladores sintéticos de 1000kV e a cadeia de isoladores de porcelana podem ser montadas da mesma maneira. O ângulo incluído da corda em forma de V ainda é considerado como 65 graus, então a corda do isolador não será danificada pela compressão e atenderá aos requisitos do projeto.