Aukštos{0}}įtampos perdavimo linijų viršįtampių ribotuvų projektavimo principai

1. Pagrindinis veikimo principas: ne-tiesinė įtampa-srovės charakteristikos

Įprasta veikimo būsena (didelis pasipriešinimas): Esant galios dažnio įtampai, ZnO rezistorių savitoji varža pasiekia \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Nuotėkio srovė yra mikroamperų lygyje (mažiau nei 100 μA), veikianti beveik kaip atvira grandinė, netrukdanti sistemos veikimui.

Viršįtampio veikimo būsena (maža varža): Kai žaibo arba perjungimo viršįtampa viršijadarbinė įtampa (etaloninė įtampa), pasipriešinimas smarkiai sumažėja daugiau nei dešimt tūkstančių kartų. Mažos-varžos laidumo kelias susidaro per nanosekundes, kad iškrautų žaibo srovę (iki dešimčių iki šimtų kiloamperų) ir suspaustųliekamoji įtampažemiau izoliacijos atsparumo įrangos lygiui.

Atkūrimo būsena (atgauti didelį atsparumą): Kai viršįtampis išnyksta, rezistoriai automatiškai grįžta į didelės-varžos būseną ir nutraukia maitinimo dažnį, sekantį srovę. Struktūra be tarpų iš esmės pašalina dabartines problemas.

2. Bendras struktūrinis linijos -moA tipas

2.1 Pagrindinis komponentas: sudėtos ZnO rezistorių kolonėlės

Medžiagos sudėtis: Cinko oksidas sudaro daugiau nei 90% žaliavų, sumaišytų su bismutu, stibiu, kobaltu ir kitais metalų oksidais. Mišinys sukepinamas aukštesnėje nei 1000 laipsnių temperatūroje, kad susidarytų polikristalinė keramika, kurios grūdelių ribiniai sluoksniai suteikia ne-tiesines elektrines savybes.

Surinkimo forma: Keli rezistoriai jungiami nuosekliai, kad atitiktų skirtingų galios klasių įtampos reikalavimus (pvz., 220 kV sistemose naudojami šimtai rezistorių). Kelių-kolonų lygiagreti jungtis pagerina atsparumą didelei srovei ir energijos sugėrimo pajėgumą.

Elektrodai: Abiejuose galuose sumontuoti metaliniai elektrodai iš aliuminio arba vario, kad būtų užtikrinta maža kontaktinė varža ir vienodas srovės pasiskirstymas.

2.2 Izoliacijos ir sandarinimo sistema

Kompozitinis korpusas: Pagaminta iš silikoninės gumos arba etileno propileno dieno monomero (EPDM), pasižyminti puikiu atsparumu taršai, atsparumu senėjimui ir mechaniniam stiprumui. Jis užtikrina išorinę izoliaciją ir bendrą sandarumą.

Vidinė izoliacija: Stiklo pluošto apvijų cilindrai arba epoksidinės izoliacijos strypai palaiko rezistorių stulpelius, palaiko koaksialumą ir atlaiko mechaninį įtempimą.

Sandarinimo struktūra: Abiejų galų metaliniai dangteliai kartu su guminiais sandarinimo žiedais užtikrina visišką sandarumą, kad būtų išvengta drėgmės patekimo ir rezistorių veikimo pablogėjimo.

2.3 Pagalbiniai komponentai

Montavimo detalės: Sukurta pakabai montuoti ant perdavimo bokštų (pakabos arba įtempimo tipo), užtikrinant mechaninį stabilumą veikiant vėjo vibracijai ir trumpojo jungimo srovei.

Stebėjimo prietaisai: Įrengti serijiniai{0}}prijungti nuotėkio srovės monitoriai ir veikimo skaitikliai, skirti stebėti senėjimo sąlygas ir registruoti veikimo laiką.

Klasifikavimo žiedai: sumontuotas aukštos-įtampos gale, siekiant optimizuoti elektrinio lauko pasiskirstymą, slopinti vainikinę iškrovą ir sumažinti dalinę iškrovą.

3. Pagrindiniai projektavimo parametrai ir atrankos kriterijai

3.1 Elektrinių parametrų projektavimas

Nominali įtampa (\\(U_r\\)): Turi būti ne žemesnė už didžiausią sistemos darbinę įtampą, kad būtų išvengta netyčinio įsijungimo ir būtų galima kontroliuoti nuotėkio srovę normaliai veikiant.

Etaloninė įtampa (\\(U_{ref}\\)): įtampa, išmatuota esant 1 mA srovei. Paprastai \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), kuris nustato aktyvavimo slenkstinę įtampą.

Liekamoji įtampa (\\(U_{res}\\)): liekamoji įtampa veikiant žaibo impulsui (8/20 μs) neturi viršyti \\(2,2U_r\\), o esant perjungimo impulsui – neviršyti \\(1,8U_r\\), kad būtų užtikrinta pakankama apsaugos riba.

Galimybė atlaikyti energiją: Sukurta atsižvelgiant į didžiausią perdavimo linijų žaibo srovę (pvz., 100 kA) ir energiją, gaunamą perjungus viršįtampius, kad būtų išvengta šiluminio gedimo.

3.2 Šiluminis dizainas

Rezistorių šiluminė talpa: Vieno rezistoriaus energijos tankis yra ne mažesnis kaip 200 J/cm³. Kelių-stulpelių lygiagretus išdėstymas efektyviai išsklaido šilumą.

Šilumos išsklaidymo kelias: šiluma perduodama iš rezistorių į elektrodus ir galinius dangtelius, tada natūralios konvekcijos būdu išsklaido į aplinkos orą. Kompozitinis korpusas suprojektuotas su maža šilumine varža, kad būtų išvengta vietinio perkaitimo ir pagreitinto senėjimo.

3.3 Izoliacijos koordinavimo projektas

Derinimas su linijiniais izoliatoriais: likutinė iškroviklio įtampa turi būti mažesnė už linijos izoliatorių blykstės įtampą, kad iškroviklis veiktų pirmiausia, kad apsaugotų izoliatorius.

Aukščio ir taršos korekcija: Teritorijose, esančiose aukščiau 1000 metrų virš jūros lygio, išorinis izoliacijos atstumas padidinamas. Labai užterštose vietose naudojami korpusai su didesniu valkšnumo atstumu.

4. Privalumai, palyginti su tradiciniais viršįtampių ribotuvais

Struktūra be tarpų: Pašalina serijos kibirkštinius tarpus, pasižymi nanosekundžių -lygio atsako greičiu, nėra sekančios srovės ir nėra tarpo gedimo ar senėjimo pavojaus, todėl pasiekiamas didesnis patikimumas.

Puikus ne{0}}tiesiškumas: daug didesnis ne{0}}tiesinis ZnO rezistorių koeficientas užtikrina mažesnę nuotėkio srovę ir tikslesnį likutinės įtampos valdymą, kad būtų geriau apsaugotas.

Kompozitinis korpusas: Pakeičia tradicinius porcelianinius korpusus, pasižymi atsparumu taršai, atsparumu lūžiams ir lengvu svoriu, tinka pakabai montuoti ant perdavimo linijų.

5. Pagrindinių projektavimo koncepcijų santrauka