Designprinciper för överspänningsavledare för hög-överföringsledningar

1. Grundläggande arbetsprincip: Icke-linjär spänning-strömegenskaper

Normalt driftläge (högt motstånd): Under strömfrekvensspänning når resistiviteten hos ZnO-motstånd \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\). Läckströmmen är på mikroamperenivån (mindre än 100 μA), och fungerar nästan som en öppen krets utan att störa systemets funktion.

Överspänningsdriftstillstånd (lågt motstånd): När blixtnedslag eller växlande överspänning överstigerdriftspänning (referensspänning), sjunker motståndet kraftigt med över tio tusen gånger. En ledande bana med låg-motstånd bildas inom nanosekunder för att ladda ur blixtström (upp till tiotals till hundratals kiloampere) och klämma fastrestspänningunder isoleringen tål nivån av utrustning.

Återhämtningstillstånd (återställ högt motstånd): När överspänningen försvinner återgår motstånden automatiskt till högt-resistanstillstånd och bryter strömfrekvensen för följström. Den gaplösa strukturen eliminerar i grunden följa aktuella frågor.

2. Övergripande strukturell design av linje-typ MOA

2.1 Kärnkomponent: Staplade ZnO-resistorkolonner

Materialsammansättning: Zinkoxid står för över 90 % av råvarorna, blandat med vismut, antimon, kobolt och andra metalloxider. Blandningen sintras vid en temperatur över 1000 grader för att bilda polykristallin keramik, vars korngränsskikt ger icke-linjära elektriska egenskaper.

Monteringsform: Flera motstånd är anslutna i serie för att möta spänningskraven för olika effektklasser (t.ex. hundratals motstånd används för 220 kV-system). Fler-parallellkoppling förbättrar motståndet mot stor ström- och energiabsorptionskapacitet.

Elektroder: Metallelektroder gjorda av aluminium eller koppar är installerade i båda ändar för att säkerställa lågt kontaktmotstånd och jämn strömfördelning.

2.2 Isolering och tätningssystem

Komposithölje: Tillverkad av silikongummi eller etylenpropylen-dienmonomer (EPDM), med utmärkt föroreningsbeständighet, åldringsbeständighet och mekanisk styrka. Det ger extern isolering och övergripande tätning.

Invändig isolering: Glasfiberlindningscylindrar eller epoxiisoleringsstavar stödjer motståndspelarna, bibehåller koaxialiteten och tål mekanisk belastning.

Tätningsstruktur: Metalländkapslar i båda ändar i kombination med gummitätningsringar uppnår full tätning för att förhindra fuktinträngning och prestandaförsämring av motstånd.

2.3 Hjälpkomponenter

Monteringsbeslag: Designad för upphängningsinstallation på transmissionstorn (upphängnings- eller spänningstyp), vilket säkerställer mekanisk stabilitet under vindvibrationer och kortslutning-.

Övervakningsanordningar: Utrustad med serieanslutna-läckströmsmonitorer och drifträknare för att övervaka åldringsförhållanden och registrera aktiveringstider.

Betygsringar: Installerad vid högspänningsänden- för att optimera elektrisk fältfördelning, undertrycka koronaurladdning och minska partiell urladdning.

3. Nyckeldesignparametrar och urvalskriterier

3.1 Design av elektriska parametrar

Märkspänning (\\(U_r\\)): Får inte vara lägre än systemets maximala driftspänning för att undvika oavsiktlig aktivering och kontrollera läckström under normal drift.

Referensspänning (\\(U_{ref}\\)): Spänningen uppmätt vid en ström på 1 mA. Normalt \\(U_r ≈ 0,75-0,8U_{ref}\\), vilket bestämmer tröskelspänningen för aktivering.

Restspänning (\\(U_{res}\\)): Restspänningen under blixtimpuls (8/20 μs) får inte överstiga \\(2.2U_r\\), och den under kopplingsimpuls ska inte överstiga \\(1.8U_r\\), för att garantera tillräcklig skyddsmarginal.

Energitålighet: Designad i enlighet med den maximala blixtströmmen för transmissionsledningar (t.ex. 100 kA) och energi som genereras av omkoppling av överspänningar, för att förhindra termiskt runaway-fel.

3.2 Termisk design

Värmekapacitet hos motstånd: Energitätheten för ett enskilt motstånd är inte mindre än 200 J/cm³. Parallell layout med flera-kolumner sprider värmen effektivt.

Värmeavledningsväg: Värme överförs från resistorer till elektroder och ändlock, försvinner sedan till omgivande luft via naturlig konvektion. Komposithöljet är designat med lågt termiskt motstånd för att undvika lokal överhettning och accelererad åldring.

3.3 Isoleringskoordinationsdesign

Samordning med ledningsisolatorer: Avledarens restspänning måste vara lägre än överslagsspänningen för ledningsisolatorer, så att avledaren i första hand fungerar för att skydda isolatorer.

Korrigering för höjd och föroreningar: För områden över 1000 meter över havet ökas det yttre isoleringsavståndet. För kraftigt förorenade områden antas bostäder med större krypavstånd.

4. Fördelar jämfört med traditionella överspänningsavledare

Gapfri struktur: Eliminerar seriegnistgap, med nanosekunds-svarshastighet, ingen följström och inga risker för gapavbrott eller åldrande, vilket uppnår högre tillförlitlighet.

Överlägsen icke-linjäritet: Den mycket högre icke-linjära koefficienten för ZnO-motstånd säkerställer lägre läckström och mer exakt kontroll av restspänningen för bättre skyddsprestanda.

Komposithölje: Ersätter traditionella porslinshöljen, med fördelar av föroreningsbeständighet, brottbeständighet och låg vikt, lämplig för upphängningsinstallation på transmissionsledningar.

5. Sammanfattning av kärndesignkoncept