Designprincipper for overspændingsafledere til-højspændingstransmissionsledninger

1. Grundlæggende arbejdsprincip: Ikke-lineær spænding-strømskarakteristika

Normal driftstilstand (høj modstand): Under strømfrekvensspænding når modstanden af ​​ZnO-modstande \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Lækstrømmen er på mikroampere-niveauet (mindre end 100 μA), og fungerer næsten som et åbent kredsløb uden at forstyrre systemets drift.

Overspændingsdriftstilstand (lav modstand): Når lyn eller skiftende overspænding overstigerdriftsspænding (referencespænding), falder modstanden kraftigt med over ti tusinde gange. En ledende bane med lav-modstand dannes inden for nanosekunder for at aflade lynstrøm (op til 10-100 kiloampere) og klemmerestspændingunder isoleringsmodstandsniveauet af udstyr.

Restitutionstilstand (genvind høj modstand): Når overspændingen forsvinder, vender modstandene automatisk tilbage til tilstanden med høj-modstand og afbryder strømfrekvensen for følgestrømmen. Den gapless struktur eliminerer fundamentalt følger aktuelle problemer.

2. Overordnet strukturelt design af linje-type MOA

2.1 Kernekomponent: Stablede ZnO-modstandskolonner

Materiale sammensætning: Zinkoxid udgør over 90% af råvarerne, blandet med vismut, antimon, kobolt og andre metaloxider. Blandingen sintres ved en temperatur over 1000 grader for at danne polykrystallinsk keramik, hvis korngrænselag leverer ikke-lineære elektriske egenskaber.

Samlingsform: Flere modstande er forbundet i serie for at opfylde spændingskravene for forskellige effektkvaliteter (f.eks. bruges hundredvis af modstande til 220 kV-systemer). Multi-parallelforbindelse forbedrer modstanden over for stor strøm- og energiabsorptionskapacitet.

Elektroder: Metalelektroder lavet af aluminium eller kobber er installeret i begge ender for at sikre lav kontaktmodstand og ensartet strømfordeling.

2.2 Isolering og tætningssystem

Komposit hus: Fremstillet af silikonegummi eller ethylenpropylendienmonomer (EPDM), med fremragende forureningsbestandighed, ældningsbestandighed og mekanisk styrke. Det giver udvendig isolering og overordnet tætning.

Indvendig isolering: Glasfiberviklingscylindre eller epoxyisoleringsstænger understøtter modstandssøjlerne, bevarer koaksialiteten og tåler mekanisk belastning.

Tætningsstruktur: Metalendekapper i begge ender kombineret med gummitætningsringe opnår fuld tætning for at forhindre fugtindtrængning og ydeevneforringelse af modstande.

2.3 Hjælpekomponenter

Montering af beslag: Designet til ophængsinstallation på transmissionstårne ​​(ophængs- eller spændingstype), hvilket sikrer mekanisk stabilitet under vindvibrationer og kortslutningsstrøm.-

Overvågningsudstyr: Udstyret med-serieforbundne lækstrømsmonitorer og driftstællere til at overvåge ældningsforhold og registrere aktiveringstider.

Graderingsringe: Installeret i-højspændingsenden for at optimere elektrisk feltfordeling, undertrykke koronaudladning og reducere delvis udladning.

3. Nøgledesignparametre og udvælgelseskriterier

3.1 Design af elektriske parametre

Nominel spænding (\\(U_r\\)): Må ikke være lavere end systemets maksimale driftsspænding for at undgå utilsigtet aktivering og styre lækstrøm under normal drift.

Referencespænding (\\(U_{ref}\\)): Spændingen målt ved en strøm på 1 mA. Normalt \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), som bestemmer tærskelspændingen for aktivering.

Restspænding (\\(U_{res}\\)): Restspændingen under lynimpuls (8/20 μs) må ikke overstige \\(2.2U_r\\), og den under koblingsimpuls må ikke overstige \\(1.8U_r\\), for at garantere tilstrækkelig beskyttelsesmargin.

Energimodstandsevne: Designet i henhold til den maksimale lynstrøm for transmissionsledninger (f.eks. 100 kA) og energi genereret ved at skifte overspændinger for at forhindre termisk løbsfejl.

3.2 Termisk design

Varmekapacitet af modstande: Energitætheden af ​​en enkelt modstand er ikke mindre end 200 J/cm³. Parallelt layout med flere-søjler spreder varmen effektivt.

Vej til varmeafledning: Varmeoverførsler fra modstande til elektroder og endehætter, spredes derefter til den omgivende luft via naturlig konvektion. Komposithuset er designet med lav termisk modstand for at undgå lokal overophedning og accelereret ældning.

3.3 Isoleringskoordinationsdesign

Koordinering med ledningsisolatorer: Restspændingen for aflederen skal være lavere end overslagsspændingen for ledningsisolatorer, således at aflederen fortrinsvis fungerer for at beskytte isolatorer.

Korrektion for højde og forurening: For områder over 1000 meter over havets overflade øges den udvendige isoleringsafstand. Til stærkt forurenede områder anvendes boliger med større krybeafstand.

4. Fordele sammenlignet med traditionelle overspændingsafledere

Gabløs struktur: Eliminerer seriegnistgab med nanosekunds-responshastighed, ingen følgestrøm og ingen risiko for nedbrydning af mellemrum eller ældning, hvilket opnår højere pålidelighed.

Overlegen ikke-linearitet: Den meget højere ikke-lineære koefficient af ZnO-modstande sikrer lavere lækstrøm og mere nøjagtig kontrol af restspænding for bedre beskyttelsesydelse.

Komposit hus: Erstatter traditionelle porcelænshuse, med fordele af forureningsbestandighed, brudmodstand og lav vægt, velegnet til ophængsinstallation på transmissionsledninger.

5. Sammenfatning af kernedesignkoncepter