Paano Pumili ng Tamang Insulator para sa Mataas na Boltahe na Mga Linya?

Unawain ang Mga Pangunahing Uri ng Insulator at Mga Opsyon sa Materyal para sa Mataas na Boltahe na Aplikasyon

Suspension, Post, Long Rod, at Strain Insulator: Mga Tungkulin at Pang-istrukturang Papel sa Mga HV System

May apat na pangunahing uri ng insulator na gumaganap ng mahalagang papel sa mga mataas na sistema ng transmisyon ng kuryente. Ang mga suspension insulator ay gumagana sa pamamagitan ng pagpapakarga sa bigat ng mga conductor gamit ang mga string ng magkakahiwalay na disc. Ang istrukturang ito ay nagbibigay-daan sa mga inhinyero na magtayo ng mga tore sa iba't ibang hugis at mas nagiging madali kapag kailangang sundin ng mga linya ang mga kumplikadong terreno. Ang post insulator naman ay gumagamit ng ibang paraan, na nagbibigay ng matibay na suporta sa makapal na busbar na matatagpuan sa mga substation. Matibay ang kanilang disenyo upang mapaglabanan ang mga boltahe na umaabot sa daan-daang kilovolt. Natatangi ang long rod insulator dahil gawa ito sa isang patuloy na piraso ng porcelain o composite material. Mahusay sila sa paglaban sa pag-aalsa ng dumi, kaya kadalasang nakikita natin sila sa mga aplikasyon ng EHV kung saan ang mas mahahabang surface ay nakakaiwas sa mapanganib na flashover sa pagitan ng mga bahagi. Samantala, ang strain insulator ay nakalagay sa dulo ng mga transmission line upang mapanatili ang pagkakakonekta anuman ang mga puwersang sumisigaw sa kanila tulad ng pagbabago sa taas, mabigat na niyebe, o malakas na hangin na dumaraan sa paligid. Bawat uri ay espesyal na idinisenyo upang harapin ang iba't ibang hamon kabilang ang presyon ng hangin, pag-iral ng yelo, at kahit mga lindol. Kapansin-pansin, ayon sa pananaliksik, ang long rod insulator ay maaaring tumagal ng mga 30 porsyento nang higit pa sa ilalim ng paulit-ulit na stress kumpara sa mga lumang disc string design, na siyang nagiging matalinong pagpipilian para sa maraming modernong instalasyon.

Mga Insulator na Porselana, Bidro, at Komposito: Pagganap, Tibay, at Angkop na Gamit

Talagang mahalaga ang ginagamit na materyales kapag pinag-uusapan ang tungkol sa pagganap at katatagan ng kagamitan sa mga mataas na boltahe. Ang porcelana ay matagal nang umiiral dahil ito ay mahusay sa paghawak ng kuryente, na may dielectric strength na mahigit 150 kV bawat talampakan, at nananatiling matatag kahit sa pagbabago ng temperatura. Ang problema? Madaling masira ito kapag may bumagsak dito, na isang tunay na alalahanin sa mga lugar kung saan hindi laging madali o ligtas ang pagpapanatili. Ang tempered glass insulators ay kusang naglilinis at nagpapakita ng mga bitak bago ito ganap na masira, na mabuti para sa kaligtasan. Ngunit ang mga insulator na gawa sa baging ay hindi gaanong matibay sa malapit sa baybay-dagat kung saan maraming asin sa hangin, na nagdudulot ng pana-panahong pagsusuot sa kanilang ibabaw. Ang composite polymer insulators ay naging tanyag kamakailan, lalo na sa maruming o mahalumigmig na kapaligiran. Ito ay gawa sa fiberglass sa loob at pinoprotektahan ng silicone rubber, at ang kanilang katangiang hindi nagpapahintulot sa tubig ay tumutulong upang alisin ang dumi at alikabok nang mga 40% na mas mabilis kumpara sa karaniwang materyales. Ilan sa mga ulat sa field ay nagsusugest na ang mga composite na ito ay maaaring tumagal ng mga 15 taon nang higit sa tuyong klima kumpara sa tradisyonal na porcelana. Gayunpaman, matapos ang maraming taon sa ilalim ng UV light mula sa araw, kailangang bumuo ng mga espesyal na formula upang hindi masyadong mabilis ang pagkasira nito. Sa pagtingin sa mga nangyayari ngayon sa ultra high voltage systems, unti-unti nating nakikita ang mga bagong hybrid na pamamaraan na kumukuha ng pinakamahusay na bahagi ng glass o porcelana na core at pinagsasama sa mga katangian ng composite coverings laban sa panahon.

Suriin ang Mga Pangangailangan sa Elektrikal at Mekanikal na Pagganap

Dielectric Strength at Voltage Rating: Pagtutugma ng mga Insulator sa 110 kV-UHV at HVDC System

Ang pagpili ng tamang materyal na pang-ensayo ay nangangailangan ng maingat na pagsasaalang-alang sa boltahe ng sistema at sa aktwal na mga electrical stresses na naroroon. Para sa mga AC system na nasa pagitan ng 110kV at 800kV, ang karaniwang porcelain insulator ay kadalasang nakakatiis ng humigit-kumulang 10 hanggang 12 kV bawat sentimetro. Ngunit kapag napasok na ang ultra high voltage (UHV) at high voltage direct current (HVDC) na aplikasyon, ang mga kinakailangan ay tumaas nang malaki. Ang mga sistemang ito ay nangangailangan ng mga materyales na kayang tumagal ng hindi bababa sa 15 kV bawat cm dahil mas malakas ang electric fields. Dumadami pa ang problema kapag gumagamit ng HVDC. Ang distribusyon ng electric fields ay nakadepende sa polarity, at mas mabilis na nakakakuha ang mga sistemang ito ng surface contaminants kumpara sa iba. Ang problemang dulot ng contamination ay nagpapabilis sa proseso ng pagtanda at nagdudulot ng mas mataas na leakage currents sa paglipas ng panahon. Karamihan sa mga inhinyero ay naglalagay ng karagdagang kapasidad na 20 hanggang 30 porsiyento nang higit sa normal na kakayahan ng sistema upang makaiwas sa mga biglaang spike sa boltahe. Isipin ang UHV insulators bilang halimbawa—madalas silang pinapailalim sa mahigpit na pagsusuri sa 1800kV nang isang buong minuto upang suriin kung mananatiling matibay sa ilalim ng presyon. Maraming kompanya ang ngayon ay lumiliko sa composite polymer insulators para sa mga gawain sa HVDC. Mas pantay nilang inilalatag ang electric field sa kabuuang ibabaw at mas lumalaban sa flashovers na dulot ng dumi at polusyon kumpara sa tradisyonal na mga opsyon.

Kapasidad sa Mekanikal na Karga: Pagtitiis sa Hangin, Yelo, Tensyon, at mga Hamon ng Terreno

Mahalaga ang mekanikal na pagganap para sa maaasahang operasyon sa matitinding kapaligiran. Dapat tayungin ng mga high-voltage insulator ang mga sumusunod:

• Mga karga ng hangin at yelo : Lakas ng cantilever na umaabot sa mahigit 70 kN para sa mga 345 kV na linya sa mga rehiyon na madalas may akumulasyon ng yelo
• Tensyon ng conductor : Lakas na mahigit 120 kN upang maiwasan ang sunod-sunod na pagkabigo tuwing may sira sa linya o matinding panahon
• Mga tensyon dulot ng lindol at terreno : Paggamit ng mga vibration damper sa mga lugar na madalas may lindol at mga disenyo na anti-galloping sa mga kabundukan o bukas na terreno
  Ang mga composite insulator ay nag-aalok ng mahusay na tensile strength—higit sa 500 MPa kumpara sa humigit-kumulang 40 MPa para sa porcelana—samantalang ang silicone rubber na katawan ay nagpapahusay sa pag-alis ng yelo. Sa mga coastal na lugar, nangangailangan ang mga insulator ng creepage distance na 25-30 mm/kV at hydrophobic na ibabaw upang makapagtanggol laban sa salt-induced tracking. Ang pagsunod sa mga pamantayan ng IEC 61109 at ANSI C29.11 ay tinitiyak ang mekanikal at elektrikal na pagganap sa tunay na kondisyon, na nagbibigay-suporta sa maraming dekada ng maaasahang serbisyo.

Suriin ang Paglaban sa Kapaligiran at Pangmatagalang Katiyakan sa Mahihirap na Kondisyon

Creepage Distance at Pagtatasa ng Polusyon sa Coastal, Industriyal, at Tuyong Klima

Ang pagganap ng mga insulator at ang tagal ng kanilang buhay ay lubhang nakadepende sa kanilang kapaligiran. Pagdating sa creepage distance — ang tunay na pinakamaikling landas kasama ang ibabaw ng insulator sa pagitan ng dalawang elektrodo — kailangang i-ayos ito sa mga lugar na may mataas na antas ng polusyon upang maiwasan ang mapanganib na flashover. Ang mga coastal na lokasyon ay nagdudulot ng partikular na problema dahil ang asin ay tumitipon sa paglipas ng panahon at bumubuo ng mga conductive na patong sa mga ibabaw. Kaya nga, maraming tagagawa ngayon ang lumiliko sa hydrophobic na silicone rubber composites na lubos na epektibo sa pagpigil sa kahalumigmigan at dumi na lumalapit sa mga kritikal na bahagi, kaya nababawasan ang mga nakakaabala nating leakage current. Ang mga industrial na lugar ay nagdudulot naman ng iba pang hamon habang binabagyo ng mga insulator ang mga chemical pollutant tulad ng sulfur compounds at alikabok ng semento. Ang mga substansiyang ito ay karaniwang bumubuo ng conductive na landas kapag basa, ngunit ang mga ribbed profile design na pinagsama sa regular na paglilinis ay malaki ang naitutulong upang malutas ang problemang ito. Ang disyerto ay nagtatampok din ng kakaiba nitong mga hamon — ang buhangin na patuloy na sumisira sa mga materyales habang ang matinding UV rays ay lalo pang nagpapahina dito. Ayon sa mga pag-aaral, ang toughened glass ay talagang mas lumalaban sa mga matinding kondisyong ito ng humigit-kumulang 30 porsiyento kumpara sa tradisyonal na porcelain. Upang matiyak ang maayos na operasyon sa mga maruming kapaligiran, malapit na binabantayan ng mga inhinyero ang leakage current, na naglalayong mapanatili ito sa ilalim ng 50 mA upang maiwasan ang thermal runaway sa panahon ng mataas na kahalumigmigan. Ang mga protokol sa pagsubok ay kasama ang accelerated aging simulations na nagmumuni-muni sa mga dekadang extreme temperature fluctuations mula -40 degree Celsius hanggang +80 degree Celsius, na nagbibigay tiwala sa mga tagagawa tungkol sa tibay ng materyales sa paglipas ng panahon. At oo, nagbabago ang inirekomendang creepage distances depende sa lugar kung saan maii-install ang mga insulator.

Ang pagpili ng mga insulator na may profile na optimizado para sa klima ay nagagarantiya ng maaasahang operasyon nang higit sa 25 taon sa pamamagitan ng pagbabalanse ng resistensya sa ibabaw, hydrophobicity, at kakayahan sa sariling paglilinis.

Gamitin ang Balangkas sa Pagpili Batay sa Voltage at Aplikasyon

Pagpili ng mga Insulator para sa 33 kV-345 kV AC laban sa UHV/HVDC: Konpigurasyon ng String, Yunit bawat kV, at mga Sukatan ng Kasiguraduhan

Ang pagpili ng tamang insulator ay lubhang nakadepende sa antas ng boltahe na kinakaharap at kung paano ito gagamitin sa larangan. Kapag nagtatrabaho sa mga AC system mula 33 kV hanggang 345 kV, kailangan ang mga madaling i-angkop na string configuration at magandang resistensya laban sa pagtitipon ng polusyon. Karaniwang sapat na ang humigit-kumulang 8 hanggang 10 na porcelain o glass unit bawat 100 kV sa mga lugar kung saan hindi masyadong matindi ang mga kondisyon sa kapaligiran. Ngunit nagbabago ang sitwasyon kapag tinitingnan ang ultra high voltage (UHV) at high voltage direct current (HVDC) na sistema. Ang mga ganitong istruktura ay nangangailangan ng mas matibay, karaniwang composite polymer insulators na nag-aalok ng mas mahabang creepage distance na higit sa 25 mm bawat kV at mas mahusay na proteksyon laban sa pagdumi. Nakikita rin na kailangan ng mga sistemang ito ng humigit-kumulang 1.5 beses na mas maraming insulator unit kumpara sa katulad na AC setup upang maayos na mapanatili ang napakatinding electric field. Napakatigas din ng mga pamantayan sa reliability dito, kung saan karamihan ng mga UHV proyekto ay naglalayong kamtan ang annual failure na hindi lalagpas sa 0.05%. At huwag kalimutang isaisip ang mekanikal na lakas, lalo na sa mga lugar na madalas may malakas na yelo o hangin kung saan maaaring harapin ng mga insulator ang static tension na umaabot sa mahigit 50 kN. Sinusunod ng mga propesyonal sa industriya ang mga alituntunin mula sa IEC 60383 para sa leakage distances at ANSI C29 specifications para sa mekanikal na load upang mapanatiling maayos ang operasyon sa mahabang panahon at mapanatili ang kabuuang katatagan ng grid.

Mga FAQ