Въведение: Решението, което може да направи или провали вашия проект
Вие финализирахте дизайна на кулата, потвърдихте спецификациите на проводника и сега се взирате в списък с поръчки с един ред, който изглежда измамно прост:изолатори. Изберете грешния тип и очаквате неуспехи при мигане, преждевременни смени или скъпоструващ редизайн на междинен-проект. Изберете правилния и линията работи тихо 30–40 години.
Това ръководство е написано за инженери, специалисти по доставки и ръководители на проекти, които се нуждаят от ясен, технически обоснован отговор - не е дефиниция от учебник. Ще разгледаме петте решения, които всъщност определят кой изолатор принадлежи към вашата линия, подкрепени от прагове на напрежение, реални условия на механично натоварване и данни за разходите за поддръжка, които повечето сравнителни статии пропускат.
Щифтов изолатор срещу окачващ изолатор надземна електропроводна линия
Част 1: Разбиране между какво всъщност избирате
Преди да сравните, помага да разберете защо тези два типа съществуват на първо място.
Щифтови изолаторибяха първият надземен изолатор, разработван някога - те са в непрекъсната употреба от 1880 г. Единично парче порцелан (или стъкло, или полимер) е монтирано върху щифт, завинтен към напречното рамо, а проводникът се намира в жлеб в горната част, закрепен с тел за свързване. Просто, компактно, евтино. Проблемът е във физиката: с увеличаване на напрежението изолаторът трябва да стане по-висок и по-широк, за да се поддържа адекватнопът на пълзене(токът на пътя трябва да премине по повърхността, за да достигне земята). Над 33 kV тази отделна част става непрактично тежка - понякога надвишаваща 50 kg - и огъващият момент на самия щифт се превръща в структурна отговорност.
Изолатори за окачване- понякога наричани дискови изолатори или струнови изолатори - разрешават това, като разделят изискването за изолация на поредица от идентични дискове (всеки типично оценен на 11 kV), свързани с метални топки-и-фитинги за гнездо и окачени вертикално на напречното рамо. Проводникът виси от дъното. Нуждаете се от повече мощност на напрежението? Добавете още дискове. Трябва да смените повреден модул на място? Разменете един диск, а не целия низ.
Тази модулност е основното инженерно предимство, което прави дисковите низове изборът по подразбиране за инфраструктура на-ниво на предаване в световен мащаб.
Част 2: Петте критерия, които определят вашия избор
1. Ниво на напрежение - Не-Началната точка, която не подлежи на договаряне
Това е най-ясното решение за избор на изолатор:
| Обхват на напрежението | Препоръчителен тип | Причина |
|---|---|---|
| До 11 kV | Щифтов изолатор | Единична- бройка, напълно подходяща |
| 11 kV – 33 kV | Щифтов изолатор | Все още икономичен; налични много{0}}навесни дизайни |
| 33 kV – 66 kV | Сива зона | Щифтови изолатори все още са възможни, но стават все по-обемисти; дискови струни за предпочитане |
| 66 kV и повече | Дисков низ | Единственото практично и икономично решение |
| 220 kV+ | Дисков низ | 14–20 диска на низ; няма жизнеспособна алтернатива на щифта |
Дисков низ от 66 kV обикновено използва 6 стандартни диска. Линия 220 kV изисква приблизително 14 диска. Линия 400 kV може да използва 23 или повече. Възможността просто да добавяте дискове, вместо да проектирате изцяло нов изолатор, е това, което прави тези системи ефективно мащабирани в класове на напрежение.
2. Бъдещи подобрения на напрежението - Решение за разходите, взето днес
Един от най-пренебрегваните фактори при избора на изолатор е въпросът за надстройката. Ако вашият регионален мрежов орган е публикувал планове за повишаване на мрежовото напрежение от 66 kV до 132 kV в рамките на следващите 10–15 години - често срещан сценарий в бързо-развиващите се пазари в Югоизточна Азия, Африка и Южна Америка - изолаторите с щифтове ви заключват в пълна подмяна. Дисковите струни не го правят. Полевите екипи могат да добавят дискове към съществуващ хардуер, без да подменят траверси или фитинги на кулата. В проект за разширяване на мрежата от 2019 г. във Филипините, тази възможност за повишаване на съществуваща линия от 69 kV до 115 kV с помощта на съществуващата конструкция на кулата - чрез добавяне на три диска на низ - спести приблизително 22% от прогнозираните разходи за строителни работи.
3. Дължина на обхвата и механично натоварване
В стандартните разпределителни линии с разстояния от 50–100 метра щифтовите изолатори се справят без затруднения с комбинираното тегло и натоварване от вятър на проводниците. Но за пресичане на реки, пресичане на долини или планински терен, където участъците рутинно надвишават 400–600 метра, вертикалното натоварване върху стойките на изолатора е драстично по-високо.
Дисковите струни носят товаричисто напрежение- те висят като верига. Това е механично ефективно. Щифтовите изолатори, напротив, пренасят товариогъванепри връзката на напречното рамо, което създава концентрации на напрежение, които ускоряват повредата при тежко или продължително натоварване. За дълги участъци или места, предразположени към галопиране на проводници (колебания с голяма-амплитуда, причинени от вятър върху-покрити с лед проводници), гъвкавостта на висящата дискова нишка действа като естествен буфер за напрежение. Връвта може да се люлее странично; твърд щифтов изолатор не може.
4. Стратегия за поддръжка и обща цена на притежание
Предварителното сравнение на разходите дава предимство на щифтови изолатори при разпределителни напрежения - те са лесни за производство и изискват минимален хардуер. Но икономиката на поддръжката разказва по-нюансирана история.
Когато щифтов изолатор се повреди поради пробиване или механична повреда, целият модул трябва да се смени. Линеен екипаж трябва да се изкачи, да-изключи захранването на участъка, да премахне повредения модул и да инсталира нов. Когато единичен диск в поредица се повреди, същият екип заменя само този диск - задача, която с живи-инструменти и практика може да бъде завършена за по-малко от час на място без-дезактивиране на веригата.
Над 30-годишен живот на проекта на 220 kV линия с 500 кули, дори скромна разлика във времето за поддръжка на-инцидент се превръща в значителна разлика в оперативния бюджет. Ето защо преносните компании в Европа, Северна Америка и все по-често в Азиатско-Тихоокеанския регион са стандартизирали почти изцяло дискови низови системи за линии над 66 kV.
5. Условия на околната среда - Случаят за модерни материали
Стандартните порцеланови и стъклени изолатори имат десетилетия доказана ефективност на полето, но имат известна слабост: в крайбрежни региони, промишлени коридори или райони с висока-надморска височина със силно замърсени отлагания, повърхността на стандартен диск може да образува проводящ филм, когато е мокър, което драстично намалява устойчивостта на пламък.
Това е мястото, където изборът на материал се пресича с вида на изолатора. За линии в силно замърсена среда, aкомпозитен изолатор за окачване- изградена върху сърцевина на пръта от подсилен със стъклени влакна полимер (GFRP) с корпус от силиконова гума - предлага значително предимство в производителността. Силиконовата повърхност по своята същност е хидрофобна (отблъсква водата, вместо да образува непрекъснат проводящ филм), само-почистваща се при дъжд и устойчива на UV деградация. Единиците от този тип тежат приблизително една-седма до една-десета от еквивалентните керамични дискове, намалявайки структурните натоварвания върху кулите и опростявайки монтажа в отдалечен терен. Сега те са предпочитаната спецификация за EHV (свръх-високо-напрежение) линии в среди, където керамичните елементи от-клас на замърсяване биха изисквали често миене.
За разпределителни линии, където се нуждаете от простотата на инсталация от тип -щифт, но изисквате по-добри показатели за замърсяване, отколкото доставя традиционният порцелан,33 kV полимерен щифтов изолаторизграден върху ядро от FRP със силиконови гумени навеси осигурява директен път за надграждане -, като поддържа същия интерфейс на щифта на напречното рамо, като същевременно предлага хидрофобната повърхност на композитната технология. Това е особено важно за крайбрежните разпределителни мрежи, където корозията и замърсяването с-солни отлагания са повтарящи се предизвикателства при поддръжката.
Композитен изолатор за окачване VICTORY
Част 3: Рамка за практическо решение
Преди да направите поръчката си, отговорете последователно на тези пет въпроса:
- Какво е работното напрежение?Ако над 33 kV, дисковите низове са вашата базова линия.
- Планирано ли е повишаване на напрежението в рамките на 20 години?Ако да, нанизаните дискови системи позволяват постепенно надграждане без подмяна на хардуер.
- Има ли разстояния над 300 метра?Ако да, изисква се капацитетът на натоварване на опън на системите с висящи струни.
- Какво е нивото на замърсяване на обекта?Ако са тежки (IEC клас на замърсяване III или IV), трябва да се посочат композитни материали.
- Какъв е достъпът за поддръжка?Отдалечените сайтове с труден достъп предпочитат системите с дискови низове с възможност за индивидуална смяна на диска.
Ако отговорите ви сочат ясно към един тип, вашето решение е взето. Ако разделят - да речем линия 33 kV в силно-замърсена крайбрежна зона с потвърдено надграждане до 66 kV за осем години - отговорът е дискови низове с композитна спецификация от първия ден.
Резюме: Приложими насоки
Щифтовите изолатори са надеждно, ценово{0}}ефективно решение за разпределителни линии до 33 kV при стандартни условия на околната среда. Те имат 140-годишен опит и остават напълно подходящи за по-голямата част от световната дистрибуторска инфраструктура.
Окачващият изолатор е правилният инженерен избор за всяка линия, работеща над 33 kV, всяка линия с планирани надстройки на напрежението, кръстовища с дълги-обхвати или обекти, изискващи смяна на отделни компоненти. За замърсени среди, определянето на композитни материали - независимо дали като композитни дискови струни или композитни типове щифтове за по-ниски напрежения - елиминира най-честата причина за прекъсвания,-свързани с изолатора.
Решението рядко е „кое е по-добро в абсолютно изражение“. Винаги е „което е правилно за това напрежение, тази среда, тази стратегия за поддръжка и този 30-годишен хоризонт на разходите“. Прегледайте тези пет критерия, преди да посочите, и отговорът ще стане ясен.
ЧЗВ
В1: Могат ли да се използват щифтови изолатори на линия 66 kV?
Технически да, - много-изолаторите с щифтове са използвани при 66 kV -, но те стават изключително тежки (индивидуалните единици може да надхвърлят 40 kg), трудни за боравене с напречното рамо и по-скъпи от еквивалентен дисков низ. Повечето комунални услуги третират 33 kV като практичен таван за типовете щифтове.
Q2: От колко диска се нуждае един низ при 132 kV?
Стандартен порцеланов или стъклен диск се оценява на 11 kV на единица. За система от 132 kV низът обикновено съдържа 8–10 диска, в зависимост от профила на диска, класа на замърсяване и приложимия стандарт (IEC или ANSI). Вашият доставчик на изолатор трябва да предостави препоръка за конфигурация на низове въз основа на вашето конкретно ниво на замърсяване на обекта.
Q3: Какъв е експлоатационният живот на изолатора на дисковата нишка?
Дисковете от порцелан и закалено стъкло рутинно постигат 40–50 години експлоатационен живот при нормални работни условия. Композитните модули имат по-кратка документирана история на полето (широко разпространеното приемане започна през 90-те години на миналия век), но ускорените тестове за стареене и полеви данни от 25+ години от ранни инсталации предполагат сравнима дълготрайност, когато са правилно посочени за замърсяващата среда.
Q4: Безопасно ли е да се смесват стари и нови дискове в ремонтиран низ?
Като цяло е приемливо да се заменят отделни повредени дискове с нови единици от същия тип и електрически рейтинг, при условие че механичният клас (M&E рейтинг на якост) съвпада. Смесването на типове дискове от различни производители в един низ не се препоръчва без инженерна проверка, тъй като размерите на топката-и-гнездото трябва да са съвместими (IEC 60305 определя стандартните размери на гнездото).
Q5: Дисковите низови системи изискват ли по-голяма височина на кулата от изолаторите на щифтове?
да Тъй като проводникът виси под напречното рамо на вертикална връв - вместо да стои отгоре на напречното рамо на щифт -, точката на закрепване трябва да е по-висока, за да се поддържа същият просвет. Това е взето предвид при проектирането на кули за преносни линии, където системите с дискови низове са стандартни, но е уместно съображение при преоборудване на разпределителни стълбове тип -за по-високо напрежение.