หลักการออกแบบอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูง-

1. หลักการทำงานหลัก: ลักษณะเฉพาะของกระแสไฟฟ้าที่ไม่ใช่-แรงดันเชิงเส้น-

สถานะการทำงานปกติ (ความต้านทานสูง): ภายใต้แรงดันไฟฟ้าความถี่กำลัง ความต้านทานของตัวต้านทาน ZnO จะสูงถึง \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\) กระแสไฟรั่วอยู่ที่ระดับไมโครแอมแปร์ (น้อยกว่า 100 μA) ซึ่งทำหน้าที่เกือบเป็นวงจรเปิดโดยไม่รบกวนการทำงานของระบบ

สถานะการทำงานของแรงดันไฟฟ้าเกิน (ความต้านทานต่ำ): เมื่อฟ้าผ่าหรือสวิตช์ไฟเกินเกินแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการ (แรงดันอ้างอิง)แนวต้านลดลงอย่างรวดเร็วกว่าหมื่นเท่า เส้นทางนำไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่ำ-ถูกสร้างขึ้นภายในนาโนวินาทีเพื่อปล่อยกระแสฟ้าผ่า (สูงถึงสิบถึงหลายร้อยกิโลแอมแปร์) และยึดแรงดันตกค้างด้านล่างฉนวนทนต่อระดับของอุปกรณ์

สถานะการฟื้นตัว (ฟื้นความต้านทานสูง): เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินหายไป ตัวต้านทานจะกลับสู่สถานะความต้านทานสูง-โดยอัตโนมัติ และตัดความถี่กำลังที่ตามมาของกระแสออก โครงสร้างที่ไม่มีช่องว่างโดยพื้นฐานจะช่วยขจัดปัญหาที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน

2. การออกแบบโครงสร้างโดยรวมของเส้น-ประเภท MOA

2.1 ส่วนประกอบหลัก: คอลัมน์ตัวต้านทาน ZnO แบบเรียงซ้อน

องค์ประกอบของวัสดุ: ซิงค์ออกไซด์มีสัดส่วนมากกว่า 90% ของวัตถุดิบ ผสมกับบิสมัท พลวง โคบอลต์ และออกไซด์ของโลหะอื่นๆ ส่วนผสมจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูงกว่า 1000 องศาเพื่อสร้างเซรามิกโพลีคริสตัลไลน์ ซึ่งมีชั้นขอบเขตของเกรนให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ไม่ใช่-เชิงเส้น

แบบฟอร์มประกอบ: ตัวต้านทานหลายตัวเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าของระดับพลังงานที่แตกต่างกัน (เช่น ตัวต้านทานหลายร้อยตัวใช้สำหรับระบบ 220 kV) การเชื่อมต่อแบบขนานหลาย-คอลัมน์ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และความสามารถในการดูดซับพลังงาน

ขั้วไฟฟ้า: มีการติดตั้งอิเล็กโทรดโลหะที่ทำจากอะลูมิเนียมหรือทองแดงที่ปลายทั้งสองข้าง เพื่อให้มั่นใจว่ามีความต้านทานการสัมผัสต่ำและการกระจายกระแสที่สม่ำเสมอ

2.2 ระบบฉนวนและซีล

ที่อยู่อาศัยคอมโพสิต: ผลิตจากยางซิลิโคนหรือเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ซึ่งมีคุณสมบัติทนทานต่อมลภาวะ ทนทานต่อการเสื่อมสภาพ และความแข็งแรงเชิงกลได้ดีเยี่ยม ให้ฉนวนภายนอกและการปิดผนึกโดยรวม

ฉนวนภายใน: กระบอกขดลวดไฟเบอร์กลาสหรือแท่งฉนวนอีพอกซีรองรับคอลัมน์ตัวต้านทาน รักษาความเป็นโคแอกเซียล และรับความเค้นเชิงกล

โครงสร้างการปิดผนึก: ฝาปิดปลายโลหะที่ปลายทั้งสองข้างรวมกับวงแหวนซีลยางช่วยให้สามารถซีลได้เต็มที่เพื่อป้องกันความชื้นเข้าและประสิทธิภาพของตัวต้านทานลดลง

2.3 ส่วนประกอบเสริม

อุปกรณ์ติดตั้ง: ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งระบบกันสะเทือนบนเสาส่งสัญญาณ (แบบระบบกันสะเทือนหรือแบบตึง) รับประกันความเสถียรทางกลภายใต้การสั่นสะเทือนของลมและกระแสไฟลัดวงจร-

อุปกรณ์ตรวจสอบ: ติดตั้งเครื่องตรวจสอบกระแสไฟรั่วและตัวนับการทำงานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม- เพื่อตรวจสอบสภาวะการเสื่อมสภาพและบันทึกเวลาการทำงาน

แหวนคัดเกรด: ติดตั้งที่ปลายแรงดันไฟฟ้าสูง-เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายสนามไฟฟ้า ลดการปล่อยโคโรนา และลดการคายประจุบางส่วน

3. พารามิเตอร์การออกแบบหลักและเกณฑ์การคัดเลือก

3.1 การออกแบบพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า

พิกัดแรงดันไฟฟ้า (\\(U_r\\)): จะต้องไม่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการทำงานของระบบ เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่งงานโดยไม่ได้ตั้งใจและควบคุมกระแสไฟรั่วภายใต้การทำงานปกติ

แรงดันอ้างอิง (\\(U_{ref}\\)): แรงดันไฟฟ้าที่วัดที่กระแส 1 mA โดยปกติ \\(U_r ๋ 0.75-0.8U_{ref}\\) ซึ่งกำหนดแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์สำหรับการเปิดใช้งาน

แรงดันตกค้าง (\\(U_{res}\\)): แรงดันไฟฟ้าตกค้างภายใต้แรงกระตุ้นฟ้าผ่า (8/20 μs) จะต้องไม่เกิน \\(2.2U_r\\) และภายใต้แรงกระตุ้นการสลับจะต้องไม่เกิน \\(1.8U_r\\) เพื่อรับประกันระยะการป้องกันที่เพียงพอ

พลังงานทนต่อความสามารถ: ออกแบบตามกระแสฟ้าผ่าสูงสุดของสายส่ง (เช่น 100 kA) และพลังงานที่เกิดจากการสลับแรงดันไฟฟ้าเกิน เพื่อป้องกันความล้มเหลวที่เกิดจากความร้อน

3.2 การออกแบบการระบายความร้อน

ความจุความร้อนของตัวต้านทาน: ความหนาแน่นพลังงานของตัวต้านทานตัวเดียวไม่ต่ำกว่า 200 J/cm³ รูปแบบขนานหลาย-คอลัมน์กระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เส้นทางการกระจายความร้อน: ความร้อนถ่ายโอนจากตัวต้านทานไปยังอิเล็กโทรดและฝาปิด จากนั้นกระจายไปยังอากาศโดยรอบผ่านการพาความร้อนตามธรรมชาติ ตัวเรือนคอมโพสิตได้รับการออกแบบให้มีความต้านทานความร้อนต่ำ เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นและการเร่งอายุ

3.3 การออกแบบการประสานงานฉนวน

การประสานงานกับฉนวนเส้น: แรงดันตกค้างของ Arrester ต้องต่ำกว่าแรงดันวาบไฟของฉนวนเส้น เพื่อให้ Arrester ทำงานเป็นพิเศษเพื่อปกป้องฉนวน

การแก้ไขระดับความสูงและมลพิษ: สำหรับพื้นที่ที่สูงกว่า 1,000 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล ระยะห่างของฉนวนภายนอกจะเพิ่มขึ้น สำหรับพื้นที่ที่มีมลพิษสูง จะใช้ตัวเรือนที่มีระยะห่างตามผิวฉนวนมากกว่า

4. ข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบดั้งเดิม

โครงสร้างที่ไม่มีช่องว่าง: กำจัดช่องว่างประกายไฟของซีรีส์ โดยมีความเร็วการตอบสนองระดับนาโนวินาที- ไม่มีกระแสติดตาม และไม่มีความเสี่ยงของการแยกช่องว่างหรืออายุ ทำให้ได้รับความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น

ความไม่เป็นเชิงเส้นที่เหนือกว่า-: ค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่ใช่เชิงเส้น-ของตัวต้านทาน ZnO ที่สูงขึ้นมากทำให้มั่นใจได้ว่ากระแสรั่วไหลจะลดลง และการควบคุมแรงดันไฟฟ้าตกค้างที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อประสิทธิภาพการป้องกันที่ดีขึ้น

ที่อยู่อาศัยคอมโพสิต: แทนที่ตัวเรือนกระเบื้องแบบดั้งเดิม โดยมีข้อดีคือ ทนทานต่อมลภาวะ ทนต่อการแตกหัก และน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับติดตั้งระบบกันสะเทือนบนสายส่ง

5. สรุปแนวคิดการออกแบบหลัก