بوش های با ولتاژ بالا اجزای اصلی برای دستیابی به عایق الکتریکی ، پشتیبانی مکانیکی ، هدایت جریان و حفاظت از محیط زیست در تجهیزات قدرت ولتاژ بالا مانند ترانسفورماتورها و سوئیچ هستند. کاربردهای اصلی آنها را می توان عمیقاً از سه بعد تجزیه و تحلیل کرد: عملکرد ، سناریو و ارزش فنی.
1. عملکرد اصلی: حل چهار تضاد اصلی در انتقال قدرت ولتاژ بالا
بوش های با ولتاژ بالا به طور سیستماتیک تضادهای کلیدی در بهره برداری از تجهیزات ولتاژ بالا را از طریق نوآوری ساختاری و مادی حل می کنند:
1. تضاد عایق الکتریکی: جداسازی مکانی بین پتانسیل بالا و پتانسیل زمین
جوهر تضاد: تفاوت پتانسیل زیادی بین سیم پیچ ولتاژ بالا از ترانسفورماتور (حداکثر 500 کیلو ولت) و مخزن نفتی زمینی وجود دارد که باید توسط بوش ها با خیال راحت جدا شود.
راه حل:
سیستم عایق کامپوزیت: یک هسته خازن روغن روغن + ساختار آستین چینی بیرونی را تصویب می کند. هسته خازن از لایه های مختلف کاغذ عایق و فویل آلومینیومی به طور متناوب زخم ساخته شده است. مقاومت میدان الکتریکی از طریق اصل تقسیم ولتاژ به کمتر از یا مساوی با 5 کیلو ولت بر میلی متر (بسیار پایین تر از قدرت میدان خرابی هوا از 30 کیلو ولت در سانتی متر) کنترل می شود.
مثال پارامتر: یک هسته خازن بوشینگ 5 {2}} 0 کیلو ولت دارای 48 لایه است ، هر لایه از کاغذ عایق ضخامت 0.1 میلی متر و عرض فویل آلومینیوم برای رسیدن به یک شیب میدان الکتریکی یکنواخت ، لایه را به صورت لایه کاهش می دهد.
2. تضاد استرس مکانیکی: ثبات ساختاری در محیط های جریان بالا و لرزش
جوهر تضاد: بوش های با ولتاژ بالا باید در حالی که در برابر استرس مکانیکی مانند ضربه کوتاه و زلزله مقاومت می کنند ، صدها آمپر را به هزاران آمپر جریان منتقل کنند.
راه حل:
طراحی تقویت میله رسانا: لوله مس + ساختار کانال خنک کننده آب داخلی (بوشینگ UHV) ، منطقه مقطعی رسانا بیشتر از یا مساوی با 2000mm² ، ظرفیت حمل فعلی بیش از 5000 A.
طراحی لرزه ای: سفتی اتصال فلنج را از طریق تجزیه و تحلیل عناصر محدود بهینه کنید تا اطمینان حاصل شود که چرخش انتهای بوش کمتر یا مساوی با 2 میلی متر در زیر {1}}. شتاب زلزله 4G است.
3. تضاد سازگاری با محیط زیست: حفظ عملکرد در شرایط کار شدید
جوهر تضاد: بوش های در فضای باز باید با چالش های زیست محیطی مانند خاک ، تراکم و اشعه ماوراء بنفش کنار بیایند ، در حالی که بوش های داخلی نیاز به مقاومت در برابر خوردگی از محصولات تجزیه گاز SF₆ دارند.
راه حل:
فناوری فلش ضد آلودگی: دامن های چتر بزرگ و کوچک را با طرح های متناوب اتخاذ کنید (فاصله چتر\/نسبت پسوند چتر بیشتر از یا برابر با 1.2) ، و با پوشش RTV همکاری کنید تا مقدار تحمل تراکم نمک معادل را افزایش دهید تا 3} 3 3 میلی گرم در سانتی متر مربع.
آب بندی گاز: از طریق فرآیند جوشکاری لیزر O-Ring O-Ring + دو عبور ، میزان نشت سالانه گاز SF₆ به کمتر یا مساوی با {3}} 1 ٪\/سال کنترل می شود.
4. تضاد مدیریت حرارتی: کنترل افزایش دما در جریان زیاد
جوهر تضاد: گرمای ژول (I²R) که در هنگام جریان میله رسانا تولید می شود ، برای جلوگیری از پیری حرارتی مواد عایق ، باید به طور مؤثر تخلیه شود.
راه حل:
بهینه سازی مسیر حرارتی: پودر سرامیکی نیترید آلومینیوم + مواد کامپوزیت روغن سیلیکون را بین میله رسانا و لایه عایق پر کنید و هدایت حرارتی به 1.2 W\/(M · K) افزایش می یابد.
حد افزایش دما: استاندارد IEC تصریح می کند که افزایش دمای روغن در بالای بوشینگ کمتر از یا مساوی با 55K است. برای بوش 110 کیلو ولت ، هنگامی که دمای محیط 40 درجه است ، دمای بالا نباید از 95 درجه تجاوز کند.
2. سناریوهای برنامه معمولی: گره های کلیدی سیستم های قدرت
استفاده از بوش های ولتاژ بالا در کل فرآیند تولید برق ، انتقال و تحول انجام می شود. سناریوهای معمولی عبارتند از:
1. پایان تولید برق: تولید برق واحدهای با ظرفیت بزرگ
مورد: بوش های 550 کیلو ولت که از 700 واحد واحد از ایستگاه هیدروپور سه گورژ پشتیبانی می کنند ، دارای ظرفیت حمل جریان یک فاز 4000 A هستند و نیاز به مقاومت در برابر تأثیر اتصال کوتاه 10 برابر جریان دارای امتیاز (40 Ka\/3 ثانیه) دارند.
مشکلات فنی: مشکل گرمایش اضافی ناشی از جریان هارمونیک (THDI بیشتر از یا مساوی 15 ٪) در خروجی ژنراتور باید حل شود.
2. پایان انتقال: ایستگاه مبدل UHV DC
مورد: بوشینگ سمت دریچه از ترانسفورماتور مبدل 800 کیلو ولت یک کاغذ خازن با رزین (RIP) هسته + ساختار ژاکت لاستیکی سیلیکون ، با طول عایق 12 متر و سطح تخلیه جزئی کمتر از یا مساوی از 5 pc.
نوآوری: ثابت دی الکتریک مواد عایق از 4.2 به 5.8 از طریق فناوری دوپینگ Nano-Al₂o₃ افزایش می یابد و اندازه بوشینگ 20 ٪ کاهش می یابد.
3. پست: زیرزمین زیرزمینی شهری
مورد: بوش برای زیر ایستگاه GIS Shanghai Jing'an 1000 kV GIS عایق گازی کامل SF₆ + طراحی ترانسفورماتور فعلی تعبیه شده ، با قطر تنها 450 میلی متر را اتخاذ می کند ، که محدودیت های فضا تونل را برآورده می کند.
دستیابی به موفقیت فنی: برای حفظ فشار میکرو مثبت در 0. 05 مگاپاسکال در محدوده دمای {4}} درجه ~ 80 درجه ، فناوری آب بندی خود را توسعه دهید.
iii مقدار فنی: "مؤلفه گلو" برای اطمینان از ایمنی شبکه برق
عملکرد فنی بوش های با ولتاژ بالا مستقیماً بر قابلیت اطمینان شبکه برق تأثیر می گذارد و مقدار آن در آن منعکس می شود
1. نرخ شکست و خسارات اقتصادی
داده های آماری: از سال 2018 تا 2022 ، نسبت تعطیل کننده های ترانسفورماتور بالاتر از 220 کیلو ولت ناشی از خرابی های بوشینگ در شبکه ایالتی به 37 ٪ رسید و از دست دادن یک تصادف واحد از 10 میلیون یوان فراتر رفت.
مورد معمولی: تجزیه هسته خازن بوشینگ یک زیرزمین 500 کیلو ولت باعث ایجاد یک مدار کوتاه فاز به فاز ، با از دست دادن مستقیم 230 میلیون یوان و 18 روز برای بازگرداندن منبع تغذیه شد.
2. بهبود بهره وری انرژی و عمر طولانی
اثر صرفه جویی در مصرف انرژی: استفاده از بوش های لاستیکی سیلیکونی کم با از دست دادن می تواند از دست دادن بدون بار ترانسفورماتورها توسط {3}}} 5 ٪ کاهش یابد. بر اساس 100 ترانسفورماتور اصلی ، صرفه جویی در برق سالانه از 1 میلیون کیلووات ساعت فراتر می رود.
طراحی زندگی: از طریق تست های پیری شتاب چند استرس (عمل ترکیبی برقی-ثرمال-مکانیکی) ، زندگی بوش های مدرن می تواند به 40 سال برسد ، که 15 سال بیشتر از محصولات سنتی است.
3. نظارت هوشمندانه و نگهداری شرایط
پیشرفت فنی: بوش های هوشمند با اندازه گیری دمای فیبر نوری یکپارچه + سنسورهای تخلیه جزئی UHF می توانند به دست آورند:
نظارت در زمان واقعی دمای نقطه داغ (دقت 1 درجه)
تشخیص الگوی توزیع فاز و میزان تخلیه جزئی (PRPD)
پیش بینی زندگی باقی مانده (بر اساس شبکه عصبی LSTM)
نتایج کاربرد: پس از ایجاد یک شبکه برق استانی ، بوش های هوشمندانه ، دقت هشدارهای گسل به 92 ٪ افزایش یافته و هزینه نگهداری 40 ٪ کاهش یافته است.
IV تکامل فن آوری: ارتقاء به سمت سیستم های قدرت جدید
بوش های با ولتاژ بالا به سمت ولتاژ بالاتر ، اندازه کوچکتر و جهت باهوش تر در حال پیشرفت هستند.
1. دستیابی به موفقیت در سطح ولتاژ
جهت تحقیق و توسعه: 1100 کیلو ولت بوش های عایق گازی خالص (برای GIS) ، 1100 کیلو ولت بوش های DC (برای انتقال انعطاف پذیر DC)
چالش فنی: مشکل تخریب عایق ناشی از تجمع بار فضا تحت ولتاژ فوق العاده بالا باید حل شود.
2. نوآوری مادی
اصلاح نانو: با افزودن ذرات Tio₂ 10 نانومتر ، عملکرد عایق رزین اپوکسی 30 ٪ بهبود می یابد.
مواد خود درمانی: یک لایه عایق حاوی عوامل تعمیر میکروکاپسول ایجاد کنید ، که می توانند هنگام گسترش ترک ها به طور خودکار عوامل تعمیر را آزاد کنند.
3. برنامه دوقلوی دیجیتال
مسیر فنی: یک مدل اتصال سه بعدی الکترومغناطیسی-حرارتی-مکانیکی از بوشینگ را برای دستیابی به آن ایجاد کنید:
راه اندازی مجازی: نصب و راه اندازی در محل را 60 ٪ کاهش دهید.
برگشت به خطای خطای: موقعیت نقص عایق را از طریق آینه کاری دیجیتال (دقت 5 میلی متر) پیدا کنید.
به عنوان "گلو" تجهیزات برق با ولتاژ بالا ، توسعه تکنولوژیکی بوش های با ولتاژ بالا همواره با ایمنی شبکه برق ، بهبود بهره وری انرژی و تحول دیجیتال ارتباط نزدیکی داشته است. با پیشرفت سیستم های قدرت جدید ، نسل جدیدی از بوش ها با ظرفیت حامل ولتاژ بالاتر ، قابلیت های نظارت دقیق تر و چرخه زندگی طولانی تر به استاندارد صنعت تبدیل می شوند و پشتیبانی کلیدی برای ساختن یک شبکه هوشمند قوی را فراهم می کنند.