מה המטרה של תותב מתח גבוה?

תותבים במתח גבוה הם רכיבי ליבה להשגת בידוד חשמלי, תמיכה מכנית, הולכה נוכחית והגנה על הסביבה בציוד כוח מתח גבוה כמו שנאים ו- SwitchGear. ניתן לנתח עמוק את השימושים הליבה שלהם משלושה ממדים: פונקציה, תרחיש וערך טכני.

1. פונקציית ליבה: פתרון ארבע הסתירות העיקריות בהעברת כוח מתח גבוה

תותבים במתח גבוה פותרים באופן שיטתי את סתירות המפתח בהפעלת ציוד מתח גבוה באמצעות חדשנות מבנית וחומרית:

1. סתירה לבידוד חשמלי: בידוד מרחבי בין פוטנציאל גבוה ופוטנציאל קרקע

תמצית הסתירה: יש הבדל פוטנציאלי עצום בין המתפתל במתח גבוה של השנאי (עד 500 קילוואט) לבין מיכל הנפט המקורקע, שצריך לבודד בבטחה על ידי תותבים.

פִּתָרוֹן:

מערכת בידוד מורכבת: מאמצת גרעין קבלים נייר שמן + מבנה שרוול חרסינה חיצוני. גרעין הקבלים עשוי מכבות מרובות של נייר בידוד ונייר אלומיניום פצע לסירוגין. חוזק השדה החשמלי נשלט על פחות או שווה ל -5 קילוואט/מ"מ (נמוך בהרבה מחוזק שדה פירוק האוויר של 30 קילוואט/ס"מ) דרך עקרון חלוקת המתח.

דוגמה לפרמטר: לליבת קיבול התותב של 5 0 0 קילוואט יש 48 שכבות, לכל שכבה של נייר בידוד בעובי 0.1 מ"מ, ורוחב נייר האלומיניום מוריד את השכבה בשכבה כדי להשיג שיפוע שדה חשמלי אחיד.

2. סתירה למתח מכני: יציבות מבנית בסביבות זרם גבוה ורטט גבוהות

מהות הסתירה: תותבים במתח גבוה צריכים לשאת מאות אמפר לאלפי אמפר זרם תוך התנגדות ללחץ מכני כמו השפעה על מעגל קצר ורעידת אדמה.

פִּתָרוֹן:

תכנון חיזוק מוט מוליך: צינור נחושת + מבנה ערוץ קירור מים פנימי (תותב UHV), שטח חתך מוליך גדול או שווה ל 2000 מ"מ², קיבולת הנשיאה הנוכחית של יותר מ- 5000 A.

תכנון סייסמי: אופטימיזציה של קשיחות חיבור אוגן באמצעות ניתוח אלמנטים סופיים כדי להבטיח כי נדנדה הסופית של התותב היא פחות או שווה ל -2 מ"מ תחת 0. 4G תאוצה לרעידת אדמה.

3. הסתגלות סביבתית סתירה: שמירת ביצועים בתנאי עבודה קיצוניים

מהות הסתירה: תותבים חיצוניים צריכים להתמודד עם אתגרים סביבתיים כמו לכלוך, עיבוי וקרניים אולטרה סגולות, ואילו תותבים מקורה צריכים לעמוד בקורוזיה ממוצרי פירוק הגז של SF₆.

פִּתָרוֹן:

טכנולוגיית פלאש אנטי-זיהום: אימוץ חצאיות מטרייה גדולות וקטנות עם עיצובים לסירוגין (יחס מרווח/הרחבת מטרייה של מטריות, גדול או שווה ל 1.2), ושיתף פעולה עם ציפוי RTV כדי להגדיל את ערך הסובלנות למלח של צפיפות המלח ל- {3}. 3 מ"ג/ס"מ.

איטום גז: דרך טבעת O-Ring כפול-מעבר + תהליך ריתוך לייזר, קצב הדליפה השנתי של גז SF₆ נשלט על פי פחות או שווה ל 0. 1%לשנה.

4. סתירה לניהול תרמי: בקרת עליית טמפרטורה תחת זרם גבוה

תמצית הסתירה: חום הג'ול (I²R) שנוצר כאשר המוט המוליך זורם צריך לשחרר ביעילות כדי למנוע הזדקנות תרמית של חומר הבידוד.

פִּתָרוֹן:

אופטימיזציה של נתיב תרמי: מילוי אבקת קרמיקה של אלומיניום ניטריד + חומר מורכב שמן סיליקון בין המוט המוליך לשכבת הבידוד, והמוליכות התרמית מוגברת ל 1.2 w/(m · k).

גבול עליית הטמפרטורה: תקן ה- IEC קובע כי טמפרטורת השמן עולה בחלקו העליון של התותב פחות או שווה ל 55K. תותבים של 110 קילוואט, כאשר טמפרטורת הסביבה היא 40 מעלות, הטמפרטורה העליונה לא תעלה על 95 מעלות.

2. תרחישי יישום טיפוסיים: צמתים מרכזיים של מערכות כוח

היישום של תותבים במתח גבוה עובר לאורך כל תהליך ייצור החשמל, העברה ושינוי. תרחישים אופייניים כוללים:

1. סוף ייצור חשמל: תפוקת חשמל של יחידות קיבולת גדולות

מקרה: תותבי 550 קילוואט התומכים ביחידות 700 מגה-וואט של תחנת הכוח המים של שלושת יש כושר נשיאה זרם חד-פאזי של 4000 A וצריך לעמוד בהשפעה קצרה של מעגל של פי 10 מהזרם המדורג (40 ka/3 שניות).

קשיים טכניים: יש לפתור את בעיית החימום הנוספת הנגרמת על ידי הזרם ההרמוני (THDI גדול או שווה ל 15%) בשקע הגנרטור.

2. סיום הילוכים: תחנת ממיר UHV DC

מקרה: התותב בצד השסתום של שנאי ממיר ± 800KV מאמץ נייר ספוג שרף (RIP) ליבת קבצים + מבנה ז'קט מורכב מגומי סיליקון, עם אורך בידוד של 12 מ 'ורמת פריקה חלקית של פחות או שווה לחמישה יחסי גודל.

חדשנות: הקבוע הדיאלקטרי של חומר הבידוד מוגדל מ- 4.2 ל- 5.8 באמצעות טכנולוגיית סמים ננו-אלוו, וגודל התותב מצטמצם ב- 20%.

3. תחנת משנה: תחנת תת -קרקעית עירונית

מקרה: התותב לתחנת תחנת GIS של שנחאי 1000 קילוואט של שנחאי מאמץ בידוד גז מלא של SF₆ + תכנון שנאי זרם משובץ, בקוטר של 450 מ"מ בלבד, העונה על מגבלות החלל של המנהרה.

פריצת דרך טכנית: פיתוח טכנולוגיית איטום של התרחבות עצמית לשמירה על לחץ חיובי במיקרו בתוך 0. 05 MPa בטווח הטמפרטורות של -40 תואר ~ 80 מעלות.

III. ערך טכני: "רכיב גרון" כדי להבטיח את בטיחות רשת הכוח

הביצועים הטכניים של תותבים במתח גבוה משפיעים ישירות על אמינות רשת הכוח, וערכו בא לידי ביטוי ב

1. שיעור כישלון והפסדים כלכליים

נתונים סטטיסטיים: משנת 2018 עד 2022, שיעור כיבוי השנאי מעל 220 קילוואט שנגרם כתוצאה מכשלי תותבים ברשת הממלכתית הגיע ל -37%, ואובדן תאונה אחת חרגו מ -10 מיליון יואן.

מקרה אופייני: פירוט ליבת קבלים התותבים של תחנת משנה של 500 קילוואט גרמה לקצר שלב לשלב, עם אובדן ישיר של 230 מיליון יואן ו -18 יום להחזרת אספקת החשמל.

2. שיפור יעילות האנרגיה והחיים המורחבים

אפקט חיסכון באנרגיה: השימוש בתותבי גומי סיליקון עם אובדן נמוך יכול להפחית את אובדן העומס של רובוטריקים על ידי 0. 5%. בהתבסס על 100 שנאים עיקריים, חסכון החשמל השנתי עולה על מיליון קוט"ש.

עיצוב חיים: באמצעות בדיקות הזדקנות מואצות מרובות-לחץ (פעולה משולבת חשמלית-תרמית-מכנית), חייהם של תותבים מודרניים יכולים להגיע ל -40 שנה, שאורכם 15 שנה ממוצרים מסורתיים.

3. ניטור אינטליגנטי ותחזוקת מצב

התקדמות טכנית: תותבים חכמים עם מדידת טמפרטורת סיבים אופטיים משולבים + פריקה חלקית חיישני UHF יכולים להשיג:

ניטור בזמן אמת אחר טמפרטורת נקודה חמה (דיוק ± 1 מעלה)

פריקה חלקית של שלב חלוקת משרעת (PRPD) זיהוי תבניות

חיזוי חיים שנותר (מבוסס על רשת עצבית LSTM)

תוצאות היישום: לאחר שרשת כוח מחוזית פרסה תותבים חכמים, דיוק אזהרות תקלות עלה ל 92%ועלות התחזוקה הופחתה ב- 40%.

Iv. התפתחות טכנולוגית: שדרוג לעבר מערכות כוח חדשות

תותבים במתח גבוה מתפתחים לעבר מתח גבוה יותר, גודל קטן יותר וכיוון חכם יותר.

1. פריצת דרך מפלס מתח

כיוון מו"פ: 1100 קילוואט טהור מבודד גז (עבור GIS), ± 1100 קילוואט DC תותבים (לתיבת הילוכים DC גמישה)

אתגר טכני: יש לפתור את בעיית השפלת הבידוד הנגרמת כתוצאה מהצטברות מטען בחלל תחת מתח גבוה במיוחד.

2. חדשנות חומרית

שינוי ננו: על ידי הוספת חלקיקי Tio₂ של 10nm, ביצועי הבידוד של שרף אפוקסי משופרים ב- 30%.

חומרים לריפוי עצמי: פיתוח שכבת בידוד המכילה חומרי תיקון מיקרו-קפסולות, שיכולים לשחרר באופן אוטומטי חומרי תיקון כאשר סדקים מתרחבים.

3. יישום תאומים דיגיטלי

נתיב טכני: הקמת מודל צימוד אלקטרומגנטי-תרמי-מכני-מכני של התותב להשגת:

הזמנה וירטואלית: צמצם את זמן ההתקנה ואת זמן הזמנת האתר ב- 60%.

מעקב אחורי תקלות: אתר את מיקום הפגם בבידוד באמצעות שיקוף דיגיטלי (דיוק ± 5 מ"מ).

כ"גרון "של ציוד כוח מתח גבוה, ההתפתחות הטכנולוגית של תותבים במתח גבוה תמיד הייתה קשורה קשר הדוק לבטיחות ברשת החשמל, שיפור יעילות אנרגיה ושינוי דיגיטלי. ככל שבניית מערכות כוח חדשות מתקדמות, דור חדש של תותבים עם יכולת נשיאת מתח גבוהה יותר, יכולות ניטור חכמות יותר ומחזורי חיים ארוכים יותר יהפכו לתקן התעשייה, ויספק תמיכה מרכזית לבניית רשת חכמה חזקה.