מהו מחרוזת בידוד תלויה?

מבוא
מבודדים המשמשים בתחנות משנה 1000kV UHV דורשים חוזק מכני גבוה יותר, ביצועים חשמליים טובים וביצועים נגד זיהום. יחד עם זאת, מבודדי 1000kV נדרשים לאמינות תפעולית גבוהה יותר בשל המחרוזת הארוכה יותר וזיהוי והחלפה לא נוחים ביותר.
למחרוזת מבודד פורצלן 1000kV יש את החסרונות של חלקים רבים, מבנה ארוך ומשקל גדול. יחד עם זאת, בשל הידרופוביות ירודה של חומרי חרסינה חשמליים, מיתרי בידוד חרסינה מועדים להבהב בסביבה רטובה (כגון ימי גשם וערפל). לכן, אמצעים כמו מספיק מבודדים בעלי ערך אפס או ציפוי נוסף של חומרי הבזק מסוג RTV או PRTV ננקטים לעתים קרובות כדי להגדיל את מרחק הזחילה של מיתרי מבודדים. עם זאת, זה יגדיל עוד יותר את אורך מחרוזת הבידוד ועומס העבודה. היישום של מבודדים סינתטיים ברשת החשמל הפך גם למוקד מחקר בגלל היתרונות של מתח ברק זיהום גבוה, קצב ניצול גבוה של מרחק זחילה ומאפייני צבירת זיהום טובים. מבודדים סינתטיים (כולל מבודדי עמודים ומבודדי מתלה) שימשו להחלפת מבודדי חרסינה בחלק מתחנות המשנה של 750kV ומטה. גם תותבי ה-1000kVGIS של תחנות משנה של 1000kV, כמו תחנות Jingmen ו-Wannan, משתמשים בחלקם בחומרים סינתטיים, והם עובדים היטב.

סטטוס הפיתוח של מחרוזת מבודד פורצלן
בתחנות המשנה UHV שנבנו או נמצאות בשלבי בנייה, משולב סוג הפריסה הספציפי של מכשיר הפצה של 1000kV. מבודד פורצלן מסוג מטרייה כפולה או מטרייה משולשת עם מרחק טיפוס גדול נבחר כמחרוזת מבודד מתיחה חוצת קו בתחנה. עבור מיתר המבודד המשתלשל, על מנת לשלוט על אורך המיתר ולהבטיח את המרחק הבטוח והברור בין קו ההובלה לציוד שמתחתיו, נבחר מבודד פורצלן מסוג שלוש מטריות. מרחק הזחילה מחלק אחד של מבודד פורצלן מסוג שלוש מטריות למבודד מתלה הוא 545 מ"מ.
מספר מיתרי הבידוד תלוי ברמת הזיהום של תחנת המשנה. שיטת מרחק זחילה או שיטת עמידה במתח זיהום משמשת לקביעה: אך כאשר קשה לקבוע את מאפייני התנגדות הזיהום של מבודדים באמצעות בדיקות שדה, מספר מיתרי הבידוד נקבע או נבדק גם על ידי שיתוף פעולה עם רמת הבידוד של מבודד הקו מחרוזות.

עבור תחנות משנה UHV הממוקמות באזור מלוכלך סטנדרטי לאומי d, לפי GB/T 26218.2-2010 "בחירה וקביעת גודל של מבודדי מתח גבוה לשימוש בתנאים מלוכלכים חלק 2: מרחק הזחילה הספציפי המאוחד שצוין ב"פורצלן ו מבודדי זכוכית למערכת AC" הוא 43.3 מ"מ/ק"ו. לאחר בחינת מבודדים בעלי ערך אפס, מספר מיתרי הבידוד התלויים של 1000kV הוא 59 חלקים. יש גם כמה תחנות משנה UHV הממוקמות באזור המזוהם ברמה d2. בשילוב עם GB/T 26218 .2-2010 והתקנות הרלוונטיות של חברת החשמל לגבי תצורת בידוד, מרחק הזחילה הספציפי המאוחד מוגדר ל-48.5 מ"מ/קילו וולט. בשלב זה, יש להגדיל את מספר המבודדים המשתלשלים בהתאם. כאשר הרמה של השטח המזוהם גדל עוד יותר, יש לנקוט בצעדים אחרים מכיוון שציוד עמודי החרסינה הקיים 1000kV אינו מסוגל לעמוד בדרישות של תצורת בידוד חיצוני. לכן, זה כבר לא בינוני פשוט להגדיל את מרחק הזחילה של מחרוזת הבידוד.

על פי תוצאות המחקר על נדנוד של חוט 1000kV בתקופות שונות, השפעת סטיית הרוח של החוט על המרחק בין השלבים מוגבלת. ניתן להשתמש במחרוזת מבודד מתיחה מסוג I, כפול I או V עבור הצלבה של הקווים הנכנסים והיוצאים של מכשיר הפצה של 1000kV. מחרוזת בידוד מסוג V משמשת בדרך כלל לקו האוטובוס הראשי, וניתן להשתמש במחרוזת מבודד בודדת מתנדנדת מסוג I או V עבור קו מוביל למטה ומגשר. בתחנת המשנה UHV שנבנתה, מחרוזת הבידוד התלויה 1000kV מאמצת בעיקר מבנה בצורת V כדי להגביל את נדנוד החוט ולהקטין את רוחב המסגרת. עבור תחנת המשנה UHV באזור המזוהם ברמת D, מחרוזת קבוצת מחרוזת בידוד תלויה מסוג V מסוג 1000kV בוחרת בדרך כלל יריעת בידוד פורצלן בעלת שלוש מטריות בגודל 160 קילוואט, עם גובה מבנה יחיד של 160 מ"מ, מרחק זחילה של 545 מ"מ ומספר של יריעות בידוד של 59 חלקים.
מחרוזת בידוד תלויה 1000kV בתחנת המשנה UHV משמשת בעיקר לתליית חוט ההובלה מהקווים הנכנסים והיוצאים אל תותב ה-GIS, והמחרוזת המבודדת מצוידת בקליפס מתיחה. באמצעות חישוב, נמצא שרק כאשר הזווית הכלולה של מחרוזת הבידוד מסוג V גדולה מזווית הסטת הרוח המקסימלית של החוט, ניתן להרפות את מיתר המבודד מתחת להטיית הרוח המרבית של החוט, ולמנוע את המבודד. מנפילה או פגיעה בלחץ.

ערכת מיתרי בידוד מתלים
מחרוזת הבידוד התלויה 1000kV בתחנת המשנה UHV AC מאמצת מבנה מתלים מסוג V. מסת המבודד נחשבת ל-160kN. קביעת מרחק זחילה למבודדים סינתטיים. לפי GB/T26218.3 -- 2010 "הבחירה והגודל של מבודדי מתח גבוה לשימוש בתנאים מלוכלכים חלק 3: על פי "מבודד מרוכב למערכת AC", בשל מאפייני הצורה והחומר, עמידות הזיהום של מבודד מטריות גומי סיליקון הוא בדרך כלל טוב יותר מזה של מבודד חרסינה או מבודד זכוכית כאשר מרחק הזחילה זהה. אם רק מתחשבים בסבילות הזיהום או ההבזקים, ניתן להקטין את מרחק הזחילה כאשר משתמשים במבודד סינטטי. עם זאת, בהשוואה ל חומרי חרסינה מסורתיים, חומרי גומי סיליקון מועדים יותר להידרדרות תחת פעולת הסביבה, שדה חשמלי וקשת, מה שיפחית את ביצועי הזיהום ואת חיי השירות של מבודדים בתנאים מסוימים. לכן, מבודדים סינתטיים בעלי אותו מרחק זחילה כמו חרסינה או מבודדי זכוכית מומלצים כדי למנוע התדרדרות, בעיות הבזק ולשפר את ביצועי הזיהום.לאומי במצב מטונף סטנדרטי, מומלץ שמרחק הזחילה של מבודד סינטטי תלוי 1000 קילו וולט יהיה לא פחות מ-545x59=321.55(mm).

על פי התנאים הטכניים, עיין בסכימת מיתרי מבודד הפורצלן, דרך חקירת היצרן.
ההרכבה של מחרוזת בידוד סינטטית זהה בעצם לזו של מחרוזת בידוד פורצלן. בשל מגבלות איכות, הטבעת התלייה בצורת U, טבעת ההארכה, לוחית החיבור, טבעת הכוונון ומהדק המתיחה המשמשים בהרכבת חוט בידוד סינטטי זהים לאלה המשמשים בחוט בידוד חרסינה. בהתחשב בהבדל בתכונות החשמליות בין החומר הסינטטי לחומר החרסינה. טבעת השוויון המתח וטבעת המיגון המשמשת למחרוזת מבודדת עשויות להיות שונות, מה שצריך להיקבע לאחר ניתוח שדה חשמלי ספציפי של ערכת ההרכבה והחיבור. כי מחרוזת מבודד סינטטי עם ציר חיבור קשיח, לכל מבנה החיבור. זה נוח להתקין ולבנות את המחרוזת באתר. לאחר ההתקנה, לא יהיה אפקט בצורת "U" הנגרם על ידי האורך הארוך של מחרוזת בידוד פורצלן. לכן, מחרוזת בידוד מורכבת מאומצת. אפשר להחליף טבעות אוכף בטבעות מסלול מרוצים פשוטות יותר למחרוזת תלויה V של טבעות השוואת לחץ.

מחרוזת בידוד תלויה מסוג V

השימוש במחרוזת מבודדת "V" לקווי תמסורת קומפקטיים וקומפקטיים יכול להגביל ביעילות את משרעת התנופה של החוט, ובכך להקטין את גודל ראש המגדל ואת הרוחב הדינמי והסטטי של המסדרון. בשל המרחק הקרוב בין החוטים התלת פאזיים, כוח השידור הטבעי והסביבה האלקטרומגנטית של הקווים טובים יותר מזו של קווים רגילים. הזווית של מחרוזת הבידוד "V" משפיעה ישירות על גודל ראש המגדל ועל המתח של מיתר המבודד. על פי מספר רב של נתוני מחקר ועיצוב שנאספו בבית ובחו"ל, הזווית הכלולה של מחרוזת מסוג "V" היא בעצם בין 70 מעלות ~ 120 מעלות. העומס של מיתר בידוד "V" הוא מסובך, וזה לא קשור רק לעומס האנכי, אלא גם קשור לזווית הכלולה, עומס אופקי ועומס אורכי של מחרוזת בידוד "V". ככל שהזווית הכלולה של מחרוזת הבידוד "V" גדולה יותר, כך העומס האנכי, האופקי והאורך גדול יותר.

ניתוח טכני וכלכלי

לאחר השימוש בחומרים סינתטיים, ניתן לקצר את אורך מחרוזת בידוד מתלים של 1000kV בכמעט מטר אחד. בהתבסס על הסידור והחיבור של יחידת הפצה של 1000kV, ניתן להפחית את גובה מסגרת קו הכניסה והיציאה מ-41 מ' ל-40 מ'. יחד עם זאת, בהתחשב בכך שהמסה של מחרוזת בידוד סינטטית בודדת נמוכה בכ-1.2ט מזו של מחרוזת בידוד חרסינה, על ידי אופטימיזציה מחדש של העיצוב של מסגרות החוטים הנכנסות והיוצאות, כל פין של מסגרת החוט הנכנסת (רוחב 49 מ' ) יכול לחסוך כ-2 ט' של פלדה וכל סיכה של מסגרת תיל יוצאת (רוחב 51 מ') יכולה לחסוך כ-2.5 ט' של פלדה. מחושב לפי מחיר הפלדה של 10,000 יואן/ט, כל סיכה של מסגרת נכנסת יכולה לחסוך כ-20,000 יואן וכל סיכה של מסגרת יוצאת יכולה לחסוך כ-25,000 יואן. בשילוב עם הערכת השקעה בחומר מבודד והצעת יצרן. מחיר מבודד פורצלן בודד הוא 139 יואן, ומחיר מבודד סינטטי בודד הוא 4600 יואן. אם ההרכבה של מחרוזת המבודד זהה, ההשקעה של כל מחרוזת של מבודד סינטטי היא בערך 7200 יואן פחות מזו של מחרוזת מבודד פורצלן.

למרות שלמחרוזת מבודד סינתטי 1000 קילו-וולט יש יתרונות טכניים וכלכליים מסוימים בהשוואה למחרוזת מבודד פורצלן, זמן הריצה של מבודד סינטטי קצר יותר. כיצד לעכב את השפעת ההזדקנות של חומרים סינתטיים ולשפר את הייצור והרמה הטכנולוגית של מבודדים הוא עדיין גורם חשוב המגביל את הפופולריות והיישום של מבודד סינטטי בתחנות UHV. יש צורך במחקרי מעקב מתמשכים. בנוסף, יש לשלב את היישום של מיתר בידוד סינטטי 1000kV עם ניתוח שדה חשמלי כדי לייעל עוד יותר את העיצוב של טבעת איזון המתח וטבעת המיגון של מיתר הבידוד. על תוצאות המחקר הבינלאומיות בשנים האחרונות. מבודדים סינתטיים אינם מוצר נטול תחזוקה. ניסיון התפעול מראה כי ההידרופוביות של מבודדים סינתטיים תקטן בדרגות שונות לאחר הפעלה במשך מספר מסוים של שנים תחת פעולת אוזון, אור אולטרה סגול, לחות, מתח חשמלי בטמפרטורה גבוהה ונמוכה וגורמים חיצוניים נוספים, וזו הסיבה העיקרית לכך "ההבזק הלא ידוע" בפעולת מבודדים מרוכבים. לכן, לאחר יישום בקנה מידה גדול של מבודדים סינתטיים. איך לעשות טוב באינטרנט - כדאי לשים לב גם לניטור קו של ביצועי הריצה שלו.

לְסַכֵּם
בהתחשב במשקל המבודד כ-160kN, מבנה מתלים מסוג V עדיין מאומץ. בתנאי של זיהום תקן לאומי d, מרחק הזחילה של המבודד צריך להיות לא פחות מ-32155 מ"מ. בהתחשב במשקל ובמצב החיבור של מחרוזת בידוד תלויה 1000kV, ניתן להרכיב מחרוזת בידוד סינטטית של 1000kV וחוט מבודד פורצלן באותו אופן. הזווית הכלולה של מיתר בצורת V עדיין נחשבת ל-65 מעלות, כך שהמחרוזת המבודדת לא תינזק מדחיסה ותעמוד בדרישות העיצוב.