Principi projektovanja odvodnika prenapona za visokonaponske dalekovode{0}}

1. Osnovni princip rada: ne-linearni napon-trenutne karakteristike

Normalno radno stanje (visok otpor): Pod naponom frekvencije struje, otpor ZnO otpornika dostiže \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Struja curenja je na nivou mikroampera (manje od 100 μA), djelujući gotovo kao otvoreni krug bez ometanja rada sistema.

Prenaponsko radno stanje (nizak otpor): Kada munja ili preklopni prenapon premašujeradni napon (referentni napon), otpor naglo pada za preko deset hiljada puta. Nisko{1}}provodni put se formira u roku od nanosekunde za pražnjenje struje groma (do desetina do stotina kiloampera) i stezanjezaostali naponispod nivoa otpornosti izolacije opreme.

Stanje oporavka (povratak visoke otpornosti): Jednom kada prenapon nestane, otpornici se automatski vraćaju u stanje visokog-otpora i prekidaju frekvenciju napajanja koja prati struju. Struktura bez praznina u osnovi eliminiše prateća aktuelna pitanja.

2. Sveukupni strukturalni dizajn MOA tipa linije{1}}

2.1 Osnovna komponenta: naslagane kolone ZnO otpornika

Sastav materijala: Cink oksid čini preko 90% sirovina, pomiješan sa bizmutom, antimonom, kobaltom i drugim metalnim oksidima. Smjesa se sinteruje na temperaturi iznad 1000 stepeni da bi se formirala polikristalna keramika, čiji granični slojevi zrna isporučuju ne-linearne električne osobine.

Montažni obrazac: Više otpornika je povezano u seriju kako bi se ispunili zahtjevi napona različitih razreda snage (npr. stotine otpornika se koriste za sisteme od 220 kV). Više{4}}paralelna veza poboljšava otpornost na veliku struju i kapacitet apsorpcije energije.

Elektrode: Metalne elektrode napravljene od aluminijuma ili bakra postavljene su na oba kraja kako bi se osigurao mali kontaktni otpor i ravnomerna distribucija struje.

2.2 Sistem izolacije i zaptivanja

Kompozitno kućište: Napravljen od silikonske gume ili etilen propilen dien monomera (EPDM), koji ima odličnu otpornost na zagađenje, otpornost na starenje i mehaničku čvrstoću. Pruža vanjsku izolaciju i cjelokupno zaptivanje.

Unutrašnja izolacija: Cilindri za namotaje od fiberglasa ili epoksidne izolacijske šipke podržavaju stubove otpornika, održavaju koaksijalnost i podnose mehaničko naprezanje.

Zaptivna struktura: Metalni završni poklopci na oba kraja u kombinaciji s gumenim zaptivnim prstenovima postižu potpuno zaptivanje kako bi se spriječio prodor vlage i smanjenje performansi otpornika.

2.3 Pomoćne komponente

Montažni okovi: Dizajnirano za ugradnju ovjesa na prijenosne tornjeve (ovjesne ili zatezne), osiguravajući mehaničku stabilnost pod vibracijama vjetra i strujom kratkog -spoja.

Uređaji za nadzor: Opremljen sa serijski-povezanim monitorima struje curenja i radnim brojačima za praćenje uslova starenja i snimanje vremena aktiviranja.

Prstenovi za ocenjivanje: Instaliran na kraju visokog-napona radi optimizacije distribucije električnog polja, suzbijanja koronskog pražnjenja i smanjenja djelomičnog pražnjenja.

3. Ključni projektni parametri i kriteriji odabira

3.1 Dizajn električnih parametara

Nazivni napon (\\(U_r\\)): Ne smije biti niži od maksimalnog radnog napona sistema, kako bi se izbjeglo nenamjerno aktiviranje i kontrolna struja curenja u normalnom radu.

Referentni napon (\\(U_{ref}\\)): Napon mjeren pri struji od 1 mA. Normalno \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), koji određuje prag napona za aktivaciju.

Preostali napon (\\(U_{res}\\)): Preostali napon pod impulsom groma (8/20 μs) ne smije biti veći od \\(2.2U_r\\), a napon pod uklopnim impulsom ne smije biti veći od \\(1.8U_r\\), kako bi se osigurala dovoljna margina zaštite.

Energetska otpornost: Dizajnirano prema maksimalnoj struji munje dalekovoda (npr. 100 kA) i energiji generisanoj prenaponom preklapanja, kako bi se spriječio kvar na termičkom bijegu.

3.2 Termički dizajn

Toplotni kapacitet otpornika: Gustoća energije jednog otpornika nije manja od 200 J/cm³. Paralelni raspored sa više- stubova efikasno raspršuje toplotu.

Put odvođenja toplote: Toplota se prenosi s otpornika na elektrode i završne poklopce, a zatim se raspršuje u okolni zrak prirodnom konvekcijom. Kompozitno kućište je dizajnirano s niskom toplinskom otpornošću kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje i ubrzano starenje.

3.3 Projekt koordinacije izolacije

Koordinacija sa linijskim izolatorima: Preostali napon odvodnika mora biti niži od napona preklapanja linijskih izolatora, tako da odvodnik radi prvenstveno radi zaštite izolatora.

Korekcija za nadmorsku visinu i zagađenje: Za područja iznad 1000 metara nadmorske visine povećava se vanjska izolacijska udaljenost. Za jako zagađena područja koriste se kućišta sa većim puznim stazom.

4. Prednosti u poređenju sa tradicionalnim odvodnikom prenapona

Struktura bez otvora: Eliminiše serijske iskrice, sa brzinom odziva na nanosekundnom-nivou, bez prateće struje i bez rizika od kvara ili starenja jaza, čime se postiže veća pouzdanost.

Vrhunska ne-linearnost: Mnogo veći ne-nelinearni koeficijent ZnO otpornika osigurava nižu struju curenja i precizniju kontrolu zaostalog napona za bolje performanse zaštite.

Kompozitno kućište: Zamjenjuje tradicionalna porcelanska kućišta, s prednostima otpornosti na zagađenje, otpornosti na lom i male težine, pogodna za viseću instalaciju na dalekovodima.

5. Sažetak osnovnih koncepata dizajna