Zásady návrhu svodičů přepětí pro vysokonapěťová{0} přenosová vedení

1. Základní pracovní princip: Charakteristiky ne-lineárního napětí-proudu

Normální provozní stav (vysoký odpor): Při napětí napájecí frekvence dosahuje měrný odpor ZnO rezistorů \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Svodový proud je na úrovni mikroampérů (méně než 100 μA), působí téměř jako otevřený obvod, aniž by narušoval provoz systému.

Provozní stav přepětí (nízký odpor): Když blesk nebo spínací přepětí překročí hodnotuprovozní napětí (referenční napětí), odpor prudce klesne přes deset tisíckrát. Během nanosekund se vytvoří vodivá dráha s nízkým{1}}odporem, která vybije bleskový proud (až desítky až stovky kiloampérů) a upevnízbytkové napětípod úrovní izolační odolnosti zařízení.

Stav zotavení (znovu získat vysokou odolnost): Jakmile přepětí zmizí, rezistory se automaticky vrátí do stavu vysokého odporu{0} a přeruší proud napájecí frekvence. Struktura bez mezer zásadně eliminuje sledovat aktuální problémy.

2. Celkový konstrukční návrh linky-typu MOA

2.1 Součást jádra: Naskládané sloupce rezistoru ZnO

Materiálové složení: Oxid zinečnatý tvoří více než 90 % surovin ve směsi s bismutem, antimonem, kobaltem a dalšími oxidy kovů. Směs se slinuje při teplotě nad 1000 stupňů za vzniku polykrystalické keramiky, jejíž vrstvy na hranicích zrn poskytují ne-lineární elektrické vlastnosti.

Montážní formulář: Více rezistorů je zapojeno do série, aby byly splněny požadavky na napětí různých tříd výkonu (např. stovky rezistorů se používají pro systémy 220 kV). Více-sloupcové paralelní připojení zlepšuje odolnost vůči velkému proudu a kapacitu absorpce energie.

Elektrody: Kovové elektrody vyrobené z hliníku nebo mědi jsou instalovány na obou koncích, aby byl zajištěn nízký přechodový odpor a rovnoměrné rozložení proudu.

2.2 Systém izolace a těsnění

Kompozitní bydlení: Vyrobeno ze silikonové pryže nebo monomeru etylen-propylen-dienu (EPDM), vyznačující se vynikající odolností proti znečištění, odolností proti stárnutí a mechanickou pevností. Poskytuje vnější izolaci a celkové utěsnění.

Vnitřní izolace: Sklolaminátové navíjecí válce nebo epoxidové izolační tyče podpírají odporové sloupky, zachovávají souosost a odolávají mechanickému namáhání.

Těsnící konstrukce: Kovové koncovky na obou koncích v kombinaci s pryžovými těsnicími kroužky zajišťují úplné utěsnění, aby se zabránilo pronikání vlhkosti a snížení výkonu rezistorů.

2.3 Pomocné komponenty

Montážní kování: Navrženo pro závěsnou instalaci na přenosové věže (závěsný nebo napínací typ), zajišťující mechanickou stabilitu při vibracích větru a zkratovém-proudu.

Monitorovací zařízení: Vybaveno sériově{0}}zapojenými monitory unikajícího proudu a provozními počítadly, které monitorují podmínky stárnutí a zaznamenávají doby aktivace.

Klasifikační kroužky: Instaluje se na vysokonapěťové{0}}konci pro optimalizaci distribuce elektrického pole, potlačení korónového výboje a snížení částečného výboje.

3. Klíčové parametry návrhu a kritéria výběru

3.1 Návrh elektrických parametrů

Jmenovité napětí (\\(U_r\\)): Nesmí být nižší než maximální provozní napětí systému, aby se předešlo neúmyslnému spuštění a kontroloval svodový proud za normálního provozu.

Referenční napětí (\\(U_{ref}\\)): Napětí měřené při proudu 1 mA. Normálně \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), což určuje prahové napětí pro aktivaci.

Zbytkové napětí (\\(U_{res}\\)): Zbytkové napětí při bleskovém impulsu (8/20 μs) nesmí překročit \\(2,2U_r\\) a toto při spínacím impulsu nesmí překročit \\(1,8U_r\\), aby byla zaručena dostatečná ochranná rezerva.

Schopnost energetické odolnosti: Navrženo podle maximálního bleskového proudu přenosových vedení (např. 100 kA) a energie generované spínacími přepětími, aby se zabránilo selhání tepelného úniku.

3.2 Tepelný návrh

Tepelná kapacita rezistorů: Hustota energie jednoho rezistoru není menší než 200 J/cm³. Více-sloupcové paralelní rozložení efektivně rozptyluje teplo.

Cesta odvodu tepla: Teplo se přenáší z rezistorů na elektrody a koncovky, poté se rozptyluje do okolního vzduchu přirozenou konvekcí. Kompozitní pouzdro je navrženo s nízkým tepelným odporem, aby se zabránilo místnímu přehřátí a urychlenému stárnutí.

3.3 Návrh koordinace izolace

Koordinace s izolátory vedení: Zbytkové napětí svodiče musí být nižší než přeskokové napětí izolátorů vedení, aby svodič pracoval přednostně k ochraně izolátorů.

Korekce na nadmořskou výšku a znečištění: Pro oblasti nad 1000 metrů nad mořem se vnější izolační vzdálenost zvětšuje. Pro silně znečištěné oblasti se používají kryty s větší povrchovou vzdáleností.

4. Výhody ve srovnání s tradičními přepěťovými pojistkami

Konstrukce bez mezer: Eliminuje sériová jiskřiště díky rychlosti odezvy na-úrovni nanosekund, nulovému následnému proudu a žádnému riziku rozpadu mezery nebo stárnutí, čímž je dosaženo vyšší spolehlivosti.

Vynikající nelinearita-: Mnohem vyšší ne{0}}lineární koeficient rezistorů ZnO zajišťuje nižší svodový proud a přesnější kontrolu zbytkového napětí pro lepší ochranu.

Kompozitní bydlení: Nahrazuje tradiční porcelánová pouzdra s výhodami odolnosti proti znečištění, odolnosti proti lomu a nízké hmotnosti, vhodná pro závěsnou instalaci na přenosových vedeních.

5. Shrnutí základních konceptů návrhu