Kõrgepinge puksid on põhikomponendid elektrilise isolatsiooni, mehaanilise toe, voolu juhtivuse ja keskkonnakaitse saavutamiseks suurepinge elektriseadmetes, näiteks trafodes ja lülitusseadmetes. Nende põhikasutusi saab sügavalt analüüsida kolmest mõõtmest: funktsioon, stsenaarium ja tehniline väärtus.
1. Põhifunktsioon: nelja peamise vastuolu lahendamine kõrgepinge jõuülekande korral
Kõrgepinge puksid lahendavad süstemaatiliselt peamised vastuolud kõrgepingeseadmete töös konstruktsiooni ja materiaalse innovatsiooni kaudu:
1. Elektriisolatsiooni vastuolu: ruumiline eraldamine suure potentsiaali ja maapinna potentsiaali vahel
Vastuolu olemus: trafo kõrgepinge mähise (kuni 500 kV) ja maandatud õlimahuti vahel on tohutu potentsiaal erinevus, mis tuleb puksidega ohutult isoleerida.
Lahendus:
Komposiitisolatsioonisüsteem: võtab vastu õlipaberi kondensaatori südamiku + välimine portselanist hülsi struktuur. Kondensaatori südamik on valmistatud mitmest isolatsioonipaberi kihist ja alumiiniumfooliumist vaheldumisi haavatud. Elektrivälja tugevust juhitakse pingejaotuse põhimõtte kaudu väiksemaks või võrdseks 5 kV\/mm (palju madalam kui õhu purunemisvälja tugevus 30 kV\/cm).
Parameetri näide: 5 0 0 kV pukskondensaatori südamikul on 48 kihti, iga isolatsioonipaberi kiht on 0,1 mm paksune ja alumiiniumfooliumi laius vähendab kihti kihti, et saavutada ühtlane elektrivälja gradient.
2. Mehaaniline pinge vastuolu: struktuurne stabiilsus kõrge voolu- ja vibratsioonikeskkonnas
Vastuolu olemus: kõrgepinge puksid peavad kandma sadu ampreid tuhandete amprite vooluni, takistades samal ajal mehaanilisele stressile, näiteks lühise mõjule ja maavärinale.
Lahendus:
Juhtiv varda tugevdamise disain: vasktoru + sisemine veejahutuskanali konstruktsioon (UHV puks), juhtiv ristlõikepind, mis on suurem või võrdne 2000 mm², praegune kandevõime on üle 5000 A.
Seismiline disain: optimeerige äärikuühenduse jäikust lõplike elementide analüüsi kaudu, et tagada puksi lõppõike {0.
3. Keskkonna kohanemise vastuolu: jõudluse säilitamine äärmuslikes töötingimustes
Vastuolude olemus: välistingimustes puksid peavad hakkama saama selliste keskkonnaprobleemidega nagu mustus, kondensatsioon ja ultraviolettkiired, samas kui siseruumid peavad taluma korrosiooni SF₆ gaasi lagunemisproduktidest.
Lahendus:
Sallitamisvastane välklambi tehnoloogia: võtke kasutusele suured ja väikesed vihmavarjude seelikud vahelduvate disainilahendustega (vihmavarjude vahekauguse\/vihmavarju pikendamise suhe, mis on suurem või võrdne 1,2) ja tehke koostööd RTV-kattega, et suurendada samaväärset soolatiheduse tolerantsuse väärtust {3}}. 3 mg\/cm².
Gaasi tihendamine: kahekordse O-rõnga + laserkeevitusprotsessi kaudu juhitakse SF₆-gaasi iga-aastast lekkekiirust vähem või võrdseks 0. 1%\/aastas.
4. termilise majandamise vastuolu: temperatuuri tõusu kontroll kõrge voolu korral
Vastuolu olemus: džauli soojus (i²R), mis tekkis juhtiva varda voolamisel, tuleb tõhusalt tühjendada, et vältida isoleermaterjali termilist vananemist.
Lahendus:
Termilise raja optimeerimine: täitke alumiiniumnitriidi keraamiline pulber + silikoonõli komposiitmaterjal juhtiv varda ja isoleerkihi vahel ning soojusjuhtivus suureneb 1,2 -ni (M · K).
Temperatuuri tõusu piirmäär: IEC standard näeb ette, et õli temperatuur tõuseb puksi ülaosas on väiksem või võrdne 55k. 110 kV pukside korral, kui ümbritseva õhu temperatuur on 40 kraadi, ei tohi ülemine temperatuur ületada 95 kraadi.
2. Tüüpilised rakenduse stsenaariumid: toitesüsteemide võtmesõlmed
Kõrgepinge pukside kasutamine läbib kogu energiatootmise, edastamise ja muundamise protsessi. Tüüpilised stsenaariumid hõlmavad:
1. elektritootmise lõpp: suuremahuliste ühikute väljund
Juhtum: 550 kV puksidel, mis toetavad kolme Gorgesi hüdroenergiajaama 700 MW ühikut, on ühefaasiline voolu maht 4000 A ja nad peavad taluma lühikese voolu lööki 10-kordselt nimivoolu (40 KA\/3 s).
Tehnilised raskused: generaatori väljalaskeava harmoonilise voolu põhjustatud täiendav kütteprobleem (THDI suurem või võrdne 15%).
2. Käigukasti lõpp: UHV alalisvoolu muunduri jaam
Juhtum: ± 800kV muunduri trafo klapi külgpuks võtab vastu vaiguga immutatud paberi (RIP) kondensaatori südamiku + silikoonkummi komposiitkati struktuur, isolatsiooni pikkus 12m ja osalise tühjenemise tase on väiksem kui 5 pc.
Innovatsioon: isoleermeterjali dielektriline konstant suureneb 4,2-lt 5,8-le nano-al₂o₃ dopingutehnoloogia kaudu ja puks suurus väheneb 20%.
3. Alajaama: linna maa -alajaailm
Juhtum: Shanghai Jing'an 1000 kV GIS -alajaama puks võtab vastu täieliku SF₆ gaasi isolatsiooni + manustatud voolu trafo kujunduse, läbimõõduga ainult 450 mm, mis vastab tunneli ruumipiirangutele.
Tehniline läbimurre: arendage välja enese laiendamise tihendamise tehnoloogia, et säilitada mikropositiivne rõhk 0. 05 MPa temperatuurivahemikus -40 kraad ~ 80 kraadi.
Iii. Tehniline väärtus: "kurgu komponent" elektrivõrgu ohutuse tagamiseks
Kõrgepinge pukside tehniline jõudlus mõjutab otseselt elektrivõrgu usaldusväärsust ja selle väärtus kajastub
1. Ebaõnnestumiste määr ja majanduslikud kaotused
Statistilised andmed: aastatel 2018–2022 ulatus trafode väljalülituste osakaal üle 220 kV, mille põhjustatud puks ebaõnnestumised riiklikus ruudustikus ulatus 37%-ni ja ühe õnnetuse kaotus ületas 10 miljonit jüaani.
Tüüpiline juhtum: 500 kV alajaama pukskondensaatori südamiku lagunemine põhjustas faasifaasi lühise, mille kadu oli otsene 230 miljonit jüaani ja 18 päeva toiteallika taastamiseks.
2. täiustatud energiatõhusus ja pikendatud eluiga
Energiasäästlik efekt: madala healgaga silikoonkummipukside kasutamine võib vähendada trafode laadimist 0. 5%. 100 peamise trafo põhjal ületab elektrienergia aastane kokkuhoid 1 miljon kWh.
Elukujundus: mitme stressi kiirendatud vananemistestide (elektrilise-termilise mehaanilise kombineeritud toimingu kaudu) kaudu võib tänapäevaste pukside elu ulatuda 40-aastaseks, mis on 15 aastat pikem kui traditsioonilistest toodetest.
3. intelligentne seire- ja tingimuste hooldus
Tehniline areng: intelligentsed puksid, millel on integreeritud optilise kiudainete temperatuuri mõõtmine + osalised tühjendusandurid saavad saavutada:
Kuuma punkti temperatuuri reaalajas jälgimine (täpsus ± 1 kraad)
Osaline tühjenemise faasi amplituudi jaotus (PRPD) mustri äratundmine
Järelejäänud elu ennustamine (põhineb LSTM närvivõrgul)
Rakenduse tulemused: Pärast provintsi elektrivõrku kasutusele võtnud intelligentsed puksid suurenes rikkehoiatuste täpsus 92%-ni ja hoolduskulud vähenesid 40%.
IV. Tehnoloogiline evolutsioon: uuendamine uute jõusüsteemide poole
Suurepinge puksid arenevad suurema pinge, väiksema suuruse ja nutikama suuna poole.
1. pingetaseme läbimurre
Teadus- ja arendustegevuse suund: 1100 kV puhast gaasi isoleeritud puksi (GIS-i jaoks), ± 1100 kV alalisvoolu puksid (painduva alalisvoolu ülekande jaoks)
Tehniline väljakutse: tuleb lahendada kosmoselaengute kogunemisest põhjustatud isolatsioonide halvenemise probleem.
2. Materiaalne uuendus
Nano modifikatsioon: lisades 10 nm tio₂ osakesi, paraneb epoksüvaigu isolatsiooni jõudlus 30%.
Eneseparandusmaterjalid: töötage välja isoleeriv kiht, mis sisaldab mikrokapslite remondiagente, mis võimaldab pragude laienemisel automaatselt vabastada.
3. digitaalne kaksikrakendus
Tehniline tee: looge puksimise kolmemõõtmeline elektromagnetilise-termilise mehaanilise sidumismudel, et saavutada:
Virtuaalne kasutuselevõtt: vähendage kohapealse paigaldamise ja kasutuselevõtu aega 60%.
Rike tagaplaanimine: leidke isolatsiooni defekti asukoht digitaalse peegeldamise kaudu (täpsus ± 5 mm).
Kõrgepinge elektriseadmete "kurgu "na on suurepinge pukside tehnoloogiline areng alati olnud tihedalt seotud elektrivõrgu ohutuse, energiatõhususe parandamise ja digitaalse muundamise abil. Uute elektrisüsteemide ehitamise edenemisel saavad uue põlvkonna pukside, millel on kõrgem pingemaht, nutikam jälgimisvõimalused ja pikemad elutsüklid, tööstusstandardiks, pakkudes võtme tuge tugeva nutika võrgu loomiseks.