Introducción
Los aisladores utilizados en las subestaciones UHV de 1000 kV requieren una mayor resistencia mecánica, un buen rendimiento eléctrico y un rendimiento anticontaminación. Al mismo tiempo, se requiere que los aisladores de 1000 kV tengan una mayor confiabilidad operativa debido a su cadena más larga y su detección y reemplazo extremadamente inconvenientes.
La cadena de aisladores de porcelana de 1000 kV tiene las desventajas de muchas piezas, estructura larga y gran peso. Al mismo tiempo, debido a la poca hidrofobicidad de los materiales de porcelana eléctrica, las cadenas de aisladores de porcelana son propensas a sufrir descargas disruptivas en ambientes húmedos (como en días lluviosos y con niebla). Por lo tanto, a menudo se toman medidas tales como suficientes aisladores de valor cero o revestimiento adicional de materiales antiincrustantes RTV o PRTV para aumentar la distancia de fuga de las cadenas de aisladores. Sin embargo, esto aumentará aún más la longitud de la cadena de aisladores y la carga de trabajo de mantenimiento. La aplicación de aisladores sintéticos en la red eléctrica también se ha convertido en un foco de investigación debido a las ventajas del alto voltaje de los rayos de contaminación, la alta tasa de utilización de la distancia de fuga y las buenas características de acumulación de contaminación. Se han utilizado aisladores sintéticos (incluidos los aisladores de columna y los aisladores de suspensión) para reemplazar los aisladores de porcelana en algunas subestaciones de 750 kV y menos. Los aisladores de 1000 kVGIS de las subestaciones de 1000 kV, como las estaciones de Jingmen y Wannan, también utilizan parcialmente materiales sintéticos y funcionan bien.
Estado de desarrollo de la cadena de aisladores de porcelana.
En las subestaciones de UHV que se han construido o están en construcción, se combina el tipo de diseño específico del dispositivo de distribución de 1000kV. El aislador de porcelana tipo paraguas doble o tipo paraguas triple con una gran distancia de escalada se selecciona como la cadena de aislador tensor de línea cruzada en la estación. Para la cadena de aisladores colgantes, con el fin de controlar la longitud de la cadena y garantizar la distancia libre segura entre la línea de plomo y el equipo debajo de ella, se selecciona el aislador de porcelana tipo tres paraguas. La distancia de fuga de una sola pieza del aislador de porcelana tipo paraguas para aislador de suspensión es de 545 mm.
El número de cadenas de aisladores depende del nivel de contaminación de la subestación. El método de distancia de fuga o el método de tensión soportada de descarga disruptiva de contaminación se utiliza para determinar: pero cuando es difícil determinar las características de resistencia a la contaminación de los aisladores a través de pruebas de campo, el número de cadenas de aisladores también se determina o verifica cooperando con el nivel de aislamiento del aislador de línea instrumentos de cuerda.
Para subestaciones de UHV ubicadas en áreas sucias estándar nacionales, de acuerdo con GB/T 26218.2-2010 "Selección y determinación del tamaño de aisladores de alto voltaje para uso en condiciones sucias Parte 2: La distancia específica de fuga unificada especificada en "Porcelana y Los aisladores de vidrio para el sistema de CA" es de 43,3 mm/kV. Después de considerar los aisladores de valor cero, el número de cadenas de aisladores suspendidos de 1000 kV es de 59 piezas. También hay algunas subestaciones UHV ubicadas en el área contaminada de nivel d2. Combinado con GB/T 26218 .2-2010 y las reglamentaciones pertinentes de la empresa operadora de energía eléctrica sobre la configuración del aislamiento, la distancia específica de fuga unificada se establece en 48,5 mm/kV. En este momento, el número de aisladores colgantes se debe aumentar en consecuencia. Cuando el nivel del área contaminada aumenta aún más, se deben tomar otras medidas ya que el equipo de poste de porcelana de 1000 kV existente no puede cumplir con los requisitos de configuración de aislamiento externo. útil para simplemente aumentar la distancia de fuga de la cadena de aisladores.
Según los resultados del estudio sobre la oscilación del cable de 1000 kV en diferentes períodos, la influencia de la deflexión del cable por el viento en la distancia entre fases es limitada. La cadena de aisladores tensores tipo I simple, doble I o V se puede utilizar para la línea cruzada de las líneas entrantes y salientes del dispositivo de distribución de 1000 kV. La cadena de aisladores tipo V generalmente se usa para la línea de bus principal, y la cadena de aisladores colgantes tipo I o V se puede usar para la línea descendente y el puente. En la subestación UHV que se ha construido, la cadena de aisladores suspendidos de 1000 kV adopta principalmente una estructura en forma de V para limitar el balanceo del cable y reducir el ancho del marco. Para la subestación UHV en el área contaminada de nivel D, la cadena del grupo de cadenas de aisladores colgantes tipo V de 1000 kV generalmente selecciona una lámina de aislador de porcelana de tres paraguas de 160 kN, con una altura de estructura única de 160 mm, una distancia de fuga de 545 mm y el número de láminas aislantes de 59 piezas.
La cadena de aisladores suspendidos de 1000kV en la subestación UHV se usa principalmente para colgar el cable conductor de las líneas entrantes y salientes al buje GIS, y la cadena de aisladores está equipada con un clip tensor. A través del cálculo, se encuentra que solo cuando el ángulo incluido de la cadena del aislador tipo V es mayor que el ángulo máximo de deflexión del viento del cable, la cadena del aislador puede relajarse bajo la máxima deflexión del cable y evitar que el aislador de caerse o dañarse bajo presión.
Esquema de cadenas de aisladores de suspensión
La cadena de aisladores suspendidos de 1000 kV en la subestación de CA UHV adopta una estructura de suspensión tipo V. La masa del aislador se considera de 160 kN. Determinación de la distancia de fuga para aisladores sintéticos. De acuerdo con GB/T26218.3 -- 2010 "La selección y el tamaño de los aisladores de alto voltaje para uso en condiciones sucias Parte 3: De acuerdo con "Aislante compuesto para sistemas de CA", debido a las características de forma y material, la resistencia a la contaminación de aislador de paraguas de caucho de silicona suele ser mejor que el aislador de porcelana o el aislador de vidrio cuando la distancia de fuga es la misma. Si solo se considera la tolerancia a la contaminación o el flameo, la distancia de fuga se puede reducir cuando se usa aislador sintético. Sin embargo, en comparación con Los materiales de porcelana tradicionales, los materiales de caucho de silicona son más propensos al deterioro bajo la acción del medio ambiente, el campo eléctrico y el arco, lo que reducirá el rendimiento de contaminación y la vida útil de los aisladores bajo ciertas condiciones. Por lo tanto, los aisladores sintéticos con la misma distancia de fuga que la porcelana o Se recomiendan aisladores de vidrio para evitar el deterioro, los problemas de descargas disruptivas y mejorar el desempeño de la contaminación. En condiciones sucias estándar, se recomienda que la distancia de fuga del aislador colgante sintético de 1000 kV no sea inferior a 545x59=321,55(mm).
De acuerdo con las condiciones técnicas, consulte el esquema de cadenas de aisladores de porcelana, a través de la investigación del fabricante.
El ensamblaje de la cadena de aisladores sintéticos es básicamente el mismo que el de la cadena de aisladores de porcelana. Debido a restricciones de calidad, el anillo colgante en forma de U, el anillo de extensión, la placa de conexión, el anillo de ajuste y la abrazadera tensora que se utilizan en el montaje de la cadena de aisladores sintéticos son los mismos que se utilizan en la cadena de aisladores de porcelana. Considerando la diferencia de propiedades eléctricas entre el material sintético y el material de porcelana. El anillo de compensación de voltaje y el anillo de protección utilizados para la cadena de aisladores pueden ser diferentes, lo que debe determinarse después de un análisis de campo eléctrico específico del esquema de ensamblaje y conexión. Porque la cadena de aisladores sintéticos con mandril de conexión dura, para toda la estructura de conexión. Es conveniente instalar y construir la cadena en el sitio. Después de la instalación, no habrá un efecto en forma de "U" causado por la larga longitud de la cadena aislante de porcelana. Por lo tanto, se adopta la cadena de aisladores compuestos. Es posible reemplazar los anillos de asiento con anillos de pista más simples para la cadena de anillos de compensación de presión colgantes en V.
Cadena de aisladores colgantes tipo V
El uso de una cadena de aisladores en "V" para líneas de transmisión compactas y compactas puede limitar efectivamente la amplitud de oscilación del cable, reduciendo así el tamaño de la cabeza de la torre y el ancho dinámico y estático del corredor. Debido a la corta distancia entre los cables trifásicos, la potencia de transmisión natural y el entorno electromagnético de las líneas son mejores que los de las líneas ordinarias. El ángulo de la cadena de aisladores en "V" afecta directamente el tamaño de la cabeza de la torre y la tensión de la cadena de aisladores. De acuerdo con una gran cantidad de datos de investigación y diseño recopilados en el país y en el extranjero, el ángulo incluido de la cuerda tipo "V" es básicamente entre 70 grados y 120 grados. La carga de la cadena de aisladores en "V" es complicada, lo que no solo está relacionado con la carga vertical, sino también con el ángulo incluido, la carga horizontal y la carga longitudinal de la cadena de aisladores en "V". Cuanto mayor sea el ángulo incluido de la cadena de aisladores en "V", mayor será la carga vertical, horizontal y longitudinal.
Análisis técnico y económico
Después del uso de materiales sintéticos, la longitud de la cadena de aisladores de suspensión de 1000kV se puede acortar en casi 1 m. Según el esquema de disposición y conexión de la unidad de distribución de 1000kV, la altura del marco de la línea de entrada y salida se puede reducir de 41 m a 40 m. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta que la masa de una sola cadena de aisladores sintéticos es aproximadamente 1,2 t más baja que la de la cadena de aisladores de porcelana, al volver a optimizar el diseño de los marcos de cables entrantes y salientes, cada pasador del marco de cables entrantes (ancho 49 m ) podría ahorrar alrededor de 2 t de acero y cada pasador del marco de alambre saliente (51 m de ancho) podría ahorrar alrededor de 2,5 t de acero. Calculado al precio del acero de 10,000 yuanes/t, cada pasador del marco entrante podría ahorrar alrededor de 20 000 yuanes y cada pasador del marco saliente podría ahorrar alrededor de 25 000 yuanes. Combinado con estimación de inversión en material aislante y cotización del fabricante. El precio de una sola pieza de aislador de porcelana es de 139 yuanes y el precio de un aislador sintético es de 4600 yuanes. Si el montaje de la cadena de aisladores es el mismo, la inversión de cada cadena de aisladores sintéticos es de aproximadamente 7200 yuanes menos que la de la cadena de aisladores de porcelana.
Aunque la cadena de aisladores sintéticos de 1000 kV tiene ciertas ventajas técnicas y económicas en comparación con la cadena de aisladores de porcelana, el tiempo de funcionamiento del aislador sintético es más corto. Cómo retrasar el efecto de envejecimiento de los materiales sintéticos y mejorar el nivel tecnológico y de fabricación de los aisladores sigue siendo un factor importante que restringe la popularización y aplicación del aislador sintético en las estaciones UHV. Se necesitan estudios de seguimiento continuo. Además, la aplicación de la cadena de aisladores sintéticos de 1000 kV debe combinarse con el análisis del campo eléctrico para optimizar aún más el diseño del anillo de equilibrio de voltaje y el anillo de protección de la cadena de aisladores. Sobre los resultados de la investigación internacional en los últimos años. Los aisladores sintéticos no son un producto exento de mantenimiento. La experiencia de operación muestra que la hidrofobicidad de los aisladores sintéticos disminuirá en diversos grados después de la operación durante un cierto número de años bajo la acción del ozono, la luz ultravioleta, la humedad, el estrés eléctrico a alta y baja temperatura y otros factores externos, que es la razón principal de el "destello desconocido" en la operación de aisladores compuestos. Por lo tanto, después de la aplicación a gran escala de aisladores sintéticos. También vale la pena prestar atención a cómo hacer un buen seguimiento en línea de su rendimiento en ejecución.
Resumir
Teniendo en cuenta que el peso del aislador es de 160 kN, todavía se adopta la estructura de suspensión tipo V. Bajo la condición de contaminación estándar nacional d, la distancia de fuga del aislador no debe ser inferior a 32155 mm. Teniendo en cuenta el peso y el modo de conexión de la cadena de aisladores suspendidos de 1000kV, la cadena de aisladores sintéticos de 1000kV y la cadena de aisladores de porcelana se pueden ensamblar de la misma manera. El ángulo incluido de la cadena en forma de V todavía se considera de 65 grados, por lo que la cadena del aislador no se dañará por compresión y cumplirá con los requisitos de diseño.