उच्च -वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों के लिए सर्ज अरेस्टर के डिजाइन सिद्धांत

1. मुख्य कार्य सिद्धांत: गैर -रैखिक वोल्टेज-वर्तमान विशेषताएँ

सामान्य परिचालन स्थिति (उच्च प्रतिरोध): विद्युत आवृत्ति वोल्टेज के तहत, ZnO प्रतिरोधकों की प्रतिरोधकता \\(10^{10}-10^{11}Ω·cm\\) तक पहुंच जाती है। लीकेज करंट माइक्रोएम्पीयर स्तर (100 μA से कम) पर है, जो सिस्टम संचालन में हस्तक्षेप किए बिना लगभग एक खुले सर्किट के रूप में कार्य करता है।

ओवरवॉल्टेज ऑपरेटिंग स्थिति (कम प्रतिरोध): जब बिजली या स्विचिंग ओवरवोल्टेज से अधिक होऑपरेटिंग वोल्टेज (संदर्भ वोल्टेज), प्रतिरोध तेजी से दस हजार गुना से अधिक गिर जाता है। बिजली के करंट (दसियों से सैकड़ों किलोएम्पीयर तक) को डिस्चार्ज करने और क्लैंप करने के लिए नैनोसेकंड के भीतर एक कम -प्रतिरोध संचालन पथ बनाया जाता हैअवशिष्ट वोल्टेजउपकरण के इन्सुलेशन स्तर के नीचे।

पुनर्प्राप्ति स्थिति (उच्च प्रतिरोध पुनः प्राप्त करें): एक बार जब ओवरवॉल्टेज गायब हो जाता है, तो प्रतिरोधक स्वचालित रूप से उच्च प्रतिरोध स्थिति में लौट आते हैं और विद्युत आवृत्ति के बाद करंट को काट देते हैं। अंतराल रहित संरचना मौलिक रूप से वर्तमान मुद्दों को समाप्त कर देती है।

2. लाइन का समग्र संरचनात्मक डिजाइन - प्रकार एमओए

2.1 मुख्य घटक: स्टैक्ड ZnO प्रतिरोधी कॉलम

सामग्री की संरचना: कच्चे माल में 90% से अधिक जिंक ऑक्साइड होता है, जो बिस्मथ, एंटीमनी, कोबाल्ट और अन्य धातु ऑक्साइड के साथ मिश्रित होता है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिरेमिक बनाने के लिए मिश्रण को 1000 डिग्री से ऊपर के तापमान पर सिंटर किया जाता है, जिसकी अनाज सीमा परतें गैर-रैखिक विद्युत गुण प्रदान करती हैं।

विधानसभा प्रपत्र: विभिन्न पावर ग्रेड की वोल्टेज आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एकाधिक प्रतिरोधक श्रृंखला में जुड़े हुए हैं (उदाहरण के लिए, 220 केवी सिस्टम के लिए सैकड़ों प्रतिरोधकों का उपयोग किया जाता है)। मल्टी-कॉलम समानांतर कनेक्शन बड़े करंट और ऊर्जा अवशोषण क्षमता के प्रतिरोध में सुधार करता है।

इलेक्ट्रोड: कम संपर्क प्रतिरोध और समान वर्तमान वितरण सुनिश्चित करने के लिए एल्यूमीनियम या तांबे से बने धातु इलेक्ट्रोड दोनों सिरों पर स्थापित किए जाते हैं।

2.2 इन्सुलेशन और सीलिंग प्रणाली

समग्र आवास: सिलिकॉन रबर या एथिलीन प्रोपलीन डायन मोनोमर (ईपीडीएम) से बना है, जिसमें उत्कृष्ट प्रदूषण प्रतिरोध, उम्र बढ़ने का प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति है। यह बाहरी इन्सुलेशन और समग्र सीलिंग प्रदान करता है।

आंतरिक इन्सुलेशन: फाइबरग्लास वाइंडिंग सिलेंडर या एपॉक्सी इन्सुलेशन छड़ें प्रतिरोधी स्तंभों का समर्थन करती हैं, समाक्षीयता बनाए रखती हैं और यांत्रिक तनाव सहन करती हैं।

सीलिंग संरचना: रबर सीलिंग रिंगों के साथ संयुक्त दोनों सिरों पर धातु के अंत कैप नमी के प्रवेश और प्रतिरोधों के प्रदर्शन में गिरावट को रोकने के लिए पूर्ण सीलिंग प्राप्त करते हैं।

2.3 सहायक घटक

माउंटिंग फिटिंग: ट्रांसमिशन टावरों (निलंबन या तनाव प्रकार) पर निलंबन स्थापना के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो हवा के कंपन और शॉर्ट सर्किट करंट के तहत यांत्रिक स्थिरता सुनिश्चित करता है।

निगरानी उपकरण: उम्र बढ़ने की स्थिति पर नजर रखने और एक्चुएशन टाइम को रिकॉर्ड करने के लिए सीरीज से जुड़े - लीकेज करंट मॉनिटर और ऑपरेशन काउंटर से लैस।

ग्रेडिंग रिंग: विद्युत क्षेत्र वितरण को अनुकूलित करने, कोरोना डिस्चार्ज को दबाने और आंशिक डिस्चार्ज को कम करने के लिए उच्च वोल्टेज छोर पर स्थापित किया गया।

3. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर और चयन मानदंड

3.1 विद्युत पैरामीटर डिज़ाइन

रेटेड वोल्टेज (\\(U_r\\)): सामान्य ऑपरेशन के तहत अनपेक्षित सक्रियण से बचने और लीकेज करंट को नियंत्रित करने के लिए, सिस्टम के अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज से कम नहीं होना चाहिए।

संदर्भ वोल्टेज (\\(U_{ref}\\)): वोल्टेज 1 mA की धारा पर मापा गया। आम तौर पर \\(U_r ≈ 0.75-0.8U_{ref}\\), जो सक्रियण के लिए थ्रेशोल्ड वोल्टेज निर्धारित करता है।

अवशिष्ट वोल्टेज (\\(U_{res}\\)): पर्याप्त सुरक्षा मार्जिन की गारंटी के लिए बिजली के आवेग (8/20 μs) के तहत अवशिष्ट वोल्टेज \\(2.2U_r\\) से अधिक नहीं होना चाहिए, और स्विचिंग आवेग के तहत अवशिष्ट वोल्टेज \\(1.8U_r\\) से अधिक नहीं होना चाहिए।

ऊर्जा झेलने की क्षमता: थर्मल रनवे विफलता को रोकने के लिए, ट्रांसमिशन लाइनों (उदाहरण के लिए, 100 केए) की अधिकतम बिजली की धारा और ओवरवॉल्टेज स्विच करके उत्पन्न ऊर्जा के अनुसार डिज़ाइन किया गया है।

3.2 थर्मल डिज़ाइन

प्रतिरोधों की ताप क्षमता: एकल प्रतिरोधक का ऊर्जा घनत्व 200 J/cm³ से कम नहीं है। मल्टी-कॉलम समानांतर लेआउट गर्मी को प्रभावी ढंग से फैलाता है।

ऊष्मा अपव्यय पथ: प्रतिरोधकों से इलेक्ट्रोड और अंत कैप में गर्मी स्थानांतरित होती है, फिर प्राकृतिक संवहन के माध्यम से परिवेशी वायु में फैल जाती है। स्थानीय ओवरहीटिंग और त्वरित उम्र बढ़ने से बचने के लिए समग्र आवास को कम तापीय प्रतिरोध के साथ डिज़ाइन किया गया है।

3.3 इन्सुलेशन समन्वय डिजाइन

लाइन इंसुलेटर के साथ समन्वय: अरेस्टर का अवशिष्ट वोल्टेज लाइन इंसुलेटर के फ्लैशओवर वोल्टेज से कम होना चाहिए, ताकि इंसुलेटर की सुरक्षा के लिए अरेस्टर प्राथमिकता से काम करे।

ऊंचाई और प्रदूषण के लिए सुधार: समुद्र तल से 1000 मीटर से ऊपर के क्षेत्रों के लिए, बाहरी इन्सुलेशन दूरी बढ़ा दी गई है। अत्यधिक प्रदूषित क्षेत्रों के लिए, बड़ी क्रीपेज दूरी वाले आवासों को अपनाया जाता है।

4. पारंपरिक सर्ज अरेस्टर की तुलना में लाभ

अंतराल रहित संरचना: श्रृंखला स्पार्क अंतराल को समाप्त करता है, जिसमें नैनोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया गति, कोई अनुवर्ती धारा नहीं, और अंतराल टूटने या उम्र बढ़ने का कोई जोखिम नहीं है, इस प्रकार उच्च विश्वसनीयता प्राप्त होती है।

सुपीरियर गैर-रैखिकता: ZnO प्रतिरोधकों का बहुत अधिक गैर-{0}}रैखिक गुणांक बेहतर सुरक्षा प्रदर्शन के लिए कम लीकेज करंट और अवशिष्ट वोल्टेज का अधिक सटीक नियंत्रण सुनिश्चित करता है।

समग्र आवास: पारेषण लाइनों पर निलंबन स्थापना के लिए उपयुक्त, प्रदूषण प्रतिरोध, फ्रैक्चर प्रतिरोध और हल्के वजन के फायदे के साथ, पारंपरिक चीनी मिट्टी के आवासों को प्रतिस्थापित करता है।

5. मुख्य डिज़ाइन अवधारणाओं का सारांश