Il 14 ottobre, l'alloggiamento composito con scaricatore di ossido di metallo a gap in serie per linee di trasmissione ± 1100 kV sviluppato congiuntamente da State Grid Anhui Electric Power Co., Ltd. e State Grid Electric Power Research Institute Wuhan Nanrui Co., Ltd. è stato installato sul 3-torre di base in ferro della sezione Anhui della linea Jiquan. L'installazione e la messa in servizio sono state completate e ufficialmente messe in funzione.
Riassumi la legge dell'attività dei fulmini e valuta il rischio di danni da fulmine
Alla fine del 2018 è stata messa in funzione la linea di trasmissione Jiquan UHV ± 1100 kV dalla stazione di conversione di Zhundong (Changji) nello Xinjiang e che termina alla stazione di conversione di Xuancheng (Guquan) nell'Anhui. La linea attraversa sei province tra cui Xinjiang, Gansu e Anhui, per una lunghezza totale di 3.304,7 chilometri.
"In considerazione dell'importanza della linea Jiquan, prima che la linea fosse messa in funzione, abbiamo studiato le misure di protezione contro i fulmini della linea sotto l'organizzazione del Dipartimento per le apparecchiature della rete statale". Wei Min, direttore del dipartimento di trasmissione del dipartimento delle apparecchiature elettriche di Anhui della rete statale, ha introdotto: "Oltre ad adottare misure di protezione dai fulmini come la riduzione della resistenza di messa a terra della torre, abbiamo svolto la ricerca e lo sviluppo di ± Scaricatori di fulmini da 1100 kV. Poiché l'apparecchiatura è utilizzata nelle linee di trasmissione del livello di tensione più elevato del mondo, non vi è alcun riferimento per il relativo lavoro di protezione contro i fulmini e il lavoro di ricerca deve affrontare molte difficoltà.
Nel gennaio 2019, l'Anhui Electric Power Research Institute ha unito le forze con Wuhan NARI Co., Ltd., Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd., Tsinghua University, ecc., per formare un team di progetto, partendo dalle caratteristiche di protezione dai fulmini di Linee di trasmissione ± 1100 kV, ricerca, sviluppo e applicazione di scaricatori e sviluppo e applicazione di scaricatori. Inizia con lo sviluppo e l'applicazione di dispositivi e piattaforme di monitoraggio online intelligenti per svolgere ricerche sulla protezione dai fulmini.
"Gli scaricatori di fulmini possono proteggere le apparecchiature sulle linee di trasmissione dalla sovratensione dei fulmini. Nella prima fase, abbiamo analizzato statisticamente l'attività dei fulmini nelle aree lungo la linea Jiquan ± 1100 kV, riassunto le regole sull'attività dei fulmini ed eseguito la valutazione della minaccia e del rischio dei fulmini in tutta la linea." Liu Jing ha detto.
Il team del progetto ha contato il tipo di torre, la distanza dell'ingranaggio, l'altezza della torre di base 6079 lungo la linea Jiquan, nonché la topografia, il tipo di clima e l'altitudine dell'area in cui si trova la torre. Parametri dei fulmini come la densità dei fulmini al suolo e l'ampiezza della corrente di fulmine di ciascuna torre di base; considerando l'influenza della tensione operativa ± 1100 kV, analizzare la tensione nominale dello scaricatore, la tensione residua dell'impulso di fulmine e altri parametri dello scaricatore; studiare il processo transitorio dello scaricatore da uno stato stabile a un altro in diverse posizioni di installazione, diverse ampiezze della corrente di fulmine e varie sovratensioni tipiche.
Attraverso una serie di studi, il team del progetto ha colto con precisione la legge di distribuzione del rischio di fulmini e dell'impatto dei fulmini lungo la linea Jiquan ± 1100 kV e ha infine confermato che le torri con un rischio di fulmini più elevato erano concentrate principalmente nella sezione di Anhui, nella sezione di Henan e la sezione dello Shaanxi. Ci sono 3 torri di ferro nella città di Wuhu, nella provincia di Anhui, situate nella sezione con la maggiore densità di lampi di terra su tutta la linea, e il rischio di fulmini di 2 torri di ferro ha raggiunto il livello D più alto.
"Classe D significa che la densità dei fulmini al suolo è maggiore di 7,98 volte/(chilometro quadrato · anno) e l'attività dei fulmini è la più forte." Liu Jing ha affermato: "Solo applicando un sistema di protezione contro i fulmini affidabile e installando parafulmini con prestazioni eccellenti possiamo ridurre il rischio di danni da fulmine sulla linea e garantire il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica".
Supera i problemi uno per uno e sviluppa con successo uno scaricatore di linea di trasmissione ± 1100 kV
Nel gennaio 2020, sulla base della minaccia di fulmini e dei risultati della valutazione del rischio dell'intera linea Jiquan ± 1100 kV, il team del progetto ha iniziato a sviluppare un rivestimento composito con scaricatore di ossido di metallo a gap in serie per linee di trasmissione ± 1100 kV.
Senza considerare le differenze spaziali e temporali dell'attività dei fulmini, quando i conduttori positivi e negativi della linea di trasmissione HVDC vengono colpiti da un fulmine, si verificherà un fenomeno per cui una polarità è più erosa dell'altra polarità, ovvero l'effetto della polarità di tensione della linea di trasmissione HVDC. L'effetto della polarità della tensione farà sì che la velocità del lampo del conduttore positivo rimanga elevata, con conseguente guasto di commutazione singolo o guasto di commutazione continuo della linea di trasmissione. Questo è il primo problema che il team di progetto deve risolvere durante il processo di ricerca e sviluppo. Il team del progetto ha svolto la ricerca sul sistema di trasmissione HVDC e ha proposto misure come la regolazione del modulatore sincrono, la regolazione dell'angolo di spegnimento del controller dell'angolo di spegnimento fisso in base alle caratteristiche del guasto e la riduzione dell'angolo di innesco del il convertitore lato inverter per sopprimere il guasto di commutazione.
Il componente più importante all'interno dello scaricatore è il foglio di resistenza. Le linee di trasmissione ± 1100 kV hanno requisiti più elevati per parametri come la tensione nominale dello scaricatore, la tensione di riferimento CC e la tensione residua dell'impulso di fulmine dello scaricatore rispetto alle linee di trasmissione ± 800 kV. Pertanto, lo scaricatore installato sulla linea di trasmissione ± 1100 kV necessita di un foglio di resistenza all'ossido di zinco con capacità maggiore, tensione residua inferiore e maggiore stabilità all'urto. Il team del progetto ha ripetuto i test per regolare il peso specifico dell'ossido di zinco e di altri additivi nel foglio del resistore e alla fine ha sviluppato un foglio del resistore con le caratteristiche di grande capacità, dimensioni ridotte e bassa tensione residua. "L'altezza di questo resistore è inferiore del 4,4 percento rispetto a quella del resistore scaricatore ± 800 kV, la capacità è maggiore dell'11,3 percento e anche il rapporto di tensione residua è molto inferiore a quello del resistore scaricatore ± 800 kV. "Ha detto Liu Jing .
La linea Jiquan ± 1100 kV si trova principalmente in zone montuose e collinari ed è facilmente influenzata dall'umidità. Quando il team del progetto ha sviluppato il rivestimento composito in gomma siliconica dello scaricatore, la formula della gomma siliconica e degli additivi è stata migliorata per garantire che i resistori interni dello scaricatore che sono stati collocati in natura per lungo tempo non siano umidi e non deteriorare.
Nel gennaio 2021, il primo scaricatore di ossido di metallo con rivestimento composito domestico con gap in serie per la linea di trasmissione ± 1100 kV è stato lanciato dalla linea di produzione a Wuhan e ha superato il test.
Nell'agosto di quest'anno, il dipartimento per le attrezzature della rete statale ha organizzato esperti per rivedere il piano di esecuzione pratica dell'arrestatore. Gli esperti hanno convenuto che il corpo dello scaricatore ha prestazioni eccellenti, può agire rapidamente in caso di sovratensione da fulmine, rilasciare energia da fulmine e impedire la rottura del traferro tra il filo e la torre o la stringa isolante. Ha buone prestazioni di protezione contro i fulmini per linee di trasmissione ± 1100 kV e può essere collegato alla rete per fare pratica.
Selezionare lo schema di installazione ottimale, l'operazione di prova della rete sospesa del parafulmine
Dopo 10 giorni di duro lavoro da parte di oltre 20 addetti alla costruzione, il 14 ottobre di quest'anno, è stato installato un rivestimento composito con scaricatore di ossido di metallo a fessura in serie per la linea di trasmissione ± 1100 kV sulla 3-torre di ferro di base nella sezione di Anhui della Linea Jiquan ± 1100 kV.
Lo scaricatore è alto 11 metri e pesa circa 1 tonnellata. Per installarlo saldamente sulla staffa della torre a più di 40 metri di distanza dal suolo, è necessario considerare la pressione del vento laterale a cui è sottoposto per garantire la stabilità dopo l'installazione. Inoltre, il personale addetto alla costruzione deve controllare accuratamente la distanza del traferro tra lo scaricatore e il filo di 2450 mm, consentendo un errore di soli ± 50 mm.
Prima dell'installazione, il team di progetto, i produttori e il personale addetto alla costruzione hanno ripetutamente discusso e proposto tre soluzioni di installazione, vale a dire l'erezione di torri di arresto, l'installazione sospesa, l'installazione di staffe di supporto e l'utilizzo di corde isolanti composite per il rinforzo.
"Il primo piano è costoso, il secondo piano deve rafforzare la struttura della torre di ferro e deve passare attraverso il filo durante l'installazione, che è difficile da costruire". Liu Jing ha introdotto: "Nel terzo piano, la staffa di supporto è collegata al materiale principale della torre di ferro e la torre di ferro ha una forza ridotta e un'elevata sicurezza; non è necessario passare attraverso il filo per l'installazione e la costruzione è difficile; la posizione di installazione è bassa e il carico, lo scarico e la manutenzione sono convenienti." Alla fine, il terzo piano di installazione è stato approvato dagli esperti.
Per monitorare lo stato operativo dello scaricatore e verificare l'effetto dell'applicazione dello scaricatore, il team del progetto ha anche sviluppato un dispositivo di monitoraggio online intelligente per eseguire il debug e accedere al dispositivo durante l'installazione dello scaricatore. In futuro, i professionisti dell'Anhui Electric Power Research Institute utilizzeranno il dispositivo per monitorare lo stato operativo dello scaricatore, ottenere informazioni come il tempo di funzionamento dello scaricatore, il numero di fulmini, i parametri della corrente di fulmine e le forme d'onda durante il fulmine della linea, accumulano i dati operativi dello scaricatore e forniscono il supporto dei dati per la successiva analisi dell'effetto operativo dello scaricatore.