من به عنوان تأمین کننده اتصالات خط سربار ، من شاهد دست اول چالش های منحصر به فرد است که با ادغام این اجزای موجود در سیستم های بالا - ولتاژ مستقیم - جریان (HVDC) وجود دارد. فناوری HVDC به دلیل توانایی انتقال مقادیر زیادی از قدرت در مسافت های طولانی با ضررهای کمتری در مقایسه با سیستم های متناوب - جریان (AC) ، در سالهای اخیر کشش قابل توجهی به دست آورد. با این حال ، استفاده از اتصالات خط سربار در سیستم های HVDC مجموعه ای از چالش ها را ارائه می دهد که نیاز به بررسی دقیق دارند.
چالش های عملکرد الکتریکی
تخلیه کرونا
یکی از چالش های اصلی الکتریکی در سیستم های HVDC تخلیه تاج است. کرونا زمانی اتفاق می افتد که قدرت میدان الکتریکی در اطراف یک هادی از قدرت تجزیه هوای اطراف فراتر رود. در سیستم های HVDC ، ماهیت یک طرفه جریان می تواند در مقایسه با سیستم های AC به خصوصیات مختلف تاج منجر شود.
قطبیت ولتاژ HVDC می تواند تأثیر قابل توجهی در تشکیل تاج داشته باشد. قطبیت مثبت به طور کلی منجر به فعالیت شدیدتر تاج می شود ، که می تواند باعث از بین رفتن قدرت ، تداخل رادیو و سر و صدای شنیدنی شود. اتصالات خط سربار ، مانندبازوی صلیب زاویه ای، که در نزدیکی هادی ها قرار دارند ، می توانند تحت تأثیر تاج قرار بگیرند. لبه های تیز و سطوح نامنظم این اتصالات می تواند غلظت میدان الکتریکی را تشدید کند و احتمال تخلیه تاج را افزایش می دهد.
انقراض قوس DC
یکی دیگر از چالش های الکتریکی انقراض قوس های DC است. در سیستم های AC ، جریان به طور طبیعی از صفر هر نیم چرخه عبور می کند ، که به انقراض قوس کمک می کند. با این حال ، در سیستم های HVDC ، هیچ عبور از صفر طبیعی از جریان وجود ندارد. هنگامی که یک گسل رخ می دهد ، مانند یک مدار کوتاه ، یک قوس می تواند شکل بگیرد و خاموش کردن آن دشوار باشد.
اتصالات خط سربار نقش مهمی در عملکرد کلی سیستم در شرایط گسل دارند. به عنوان مثال ،لوازم جانبی کابل بازوی صلیب آهنممکن است در طی یک گسل در معرض قوس های انرژی بالا قرار گیرد. مواد و طراحی این اتصالات باید بتوانند در برابر گرمای شدید و نیروهای مکانیکی مرتبط با قوس های DC بدون آسیب قابل توجه مقاومت کنند.
چالش های مکانیکی
انبساط حرارتی و انقباض
سیستم های HVDC به دلیل جریان برق و شرایط محیطی می توانند تغییرات دما قابل توجهی را تجربه کنند. اتصالات خط سربار در معرض انبساط حرارتی و انقباض قرار دارد که می تواند باعث ایجاد استرس مکانیکی بر روی اجزای شود.
ضرایب مختلف گسترش حرارتی مواد مورد استفاده در اتصالات و هادی ها می توانند منجر به سوء استفاده و شل شدن اتصالات شوند. به عنوان مثال ، اگرسخت افزار خط سربار گالوانیزه داغ گرممیزان انبساط متفاوتی در مقایسه با هادی دارد ، می تواند منجر به تضعیف چنگال شود و خطر لغزش هادی یا حتی قطع ارتباط را افزایش دهد.
لرزش و گالوپینگ
لرزش ناشی از باد و گالوپینگ چالش های مکانیکی رایج در خطوط برق سربار است. در سیستم های HVDC ، ماهیت یک طرفه جریان می تواند با باد و میدان مغناطیسی در تعامل باشد ، که به طور بالقوه منجر به الگوهای لرزش پیچیده تر می شود.
اتصالات خط سربار برای مقاومت در برابر این نیروهای پویا باید طراحی شود. شکل و توزیع جرم اتصالات می تواند بر خصوصیات آیرودینامیکی خط تأثیر بگذارد. اتصالات با طراحی نادرست ممکن است حساسیت خط را به لرزش و گالوپینگ افزایش دهد ، که می تواند به مرور زمان باعث خستگی خستگی به اتصالات و هادی ها شود.
چالش های زیست محیطی
خوردگی
خوردگی یک چالش مهم زیست محیطی برای اتصالات خط سربار در سیستم های HVDC است. وجود رطوبت ، آلاینده ها و الکترولیت ها در محیط می تواند روند خوردگی را تسریع کند.
گرم - گالوانیزه کردن یک روش متداول است که برای محافظت استفاده می شودسخت افزار خط سربار گالوانیزه داغ گرماز خوردگی با این حال ، در سیستم های HVDC ، جریان یک طرفه می تواند باعث ایجاد پدیده ای شود که به عنوان خوردگی الکترولیتی شناخته می شود. جریان جریان DC می تواند یک تفاوت پتانسیل الکتروشیمیایی بین فلزات مختلف در اتصالات یا بین اتصالات و هادی ایجاد کند و منجر به خوردگی شتاب شود.
آلودگی و آلودگی
آلودگی و آلودگی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای ، گرد و غبار و اسپری نمک نیز می تواند بر عملکرد اتصالات خط سربار تأثیر بگذارد. این آلاینده ها می توانند بر روی سطح اتصالات جمع شوند و خصوصیات عایق الکتریکی آنها را کاهش داده و خطر فلاشور را افزایش دهند.
به عنوان مثال ، در مناطق ساحلی ، اسپری نمکی می تواند یک لایه رسانا را روی اتصالات قرار دهد ، که می تواند منجر به نشت جریان و ردیابی سطح شود. اتصالات خط سربار برای به حداقل رساندن تجمع آلاینده ها و حفظ یکپارچگی الکتریکی و مکانیکی آنها در محیط های آلوده باید با درمان های سطح و پروفایل مناسب طراحی شود.
چالش های سازگاری مادی
سازگاری با هادی ها
سازگاری بین اتصالات خط سربار و هادی ها برای عملکرد قابل اعتماد سیستم های HVDC بسیار مهم است. انواع مختلف هادی ها ، مانند آلومینیوم و مس ، خاصیت مکانیکی و الکتریکی مختلفی دارند.
برای اطمینان از ارتباط الکتریکی و مکانیکی مناسب با هادی ها ، باید مواد مناسب انتخاب شوند. به عنوان مثال ، مقاومت تماس بین اتصالات و هادی باید به حداقل برسد تا تلفات برق کاهش یابد. علاوه بر این ، مواد باید از نظر ضرایب انبساط حرارتی سازگار باشند تا از استرس مکانیکی در طول تغییرات دما جلوگیری شود.
سازگاری با عایق ها
اتصالات خط سربار اغلب در رابطه با عایق ها استفاده می شود. سازگاری بین اتصالات و عایق ها برای حفظ عایق الکتریکی سیستم ضروری است.
مواد اتصالات نباید باعث تخریب شیمیایی یا فیزیکی عایق ها شود. به عنوان مثال ، برخی از فلزات ممکن است با مواد عایق تحت شرایط خاص محیطی واکنش نشان دهند و منجر به کاهش عملکرد عایق شود.
استراتژی های کاهش
طراحی بهبود یافته
برای پرداختن به چالش های ذکر شده در بالا ، بهبود طراحی اتصالات خط سربار ضروری است. این شامل استفاده از لبه های گرد و سطوح صاف برای کاهش غلظت میدان الکتریکی و به حداقل رساندن تخلیه تاج است. این طرح همچنین باید برای اطمینان از اتصال مکانیکی پایدار ، گسترش حرارتی و انقباض مواد را در نظر بگیرد.
مواد پیشرفته
استفاده از مواد پیشرفته می تواند در کاهش چالش ها کمک کند. به عنوان مثال ، استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی و پلیمرهای با استحکام بالا می تواند دوام اتصالات را در محیط های سخت بهبود بخشد. این مواد همچنین می توانند سازگاری بهتری با هادی ها و عایق ها ارائه دهند.
نظارت و نگهداری
نظارت منظم و نگهداری اتصالات خط سربار در سیستم های HVDC بسیار مهم است. این شامل بازرسی های بصری ، آزمایش الکتریکی و آزمایش مکانیکی است. نظارت می تواند در تشخیص علائم اولیه مشکلات ، مانند خوردگی ، شل شدن اتصالات یا آسیب ناشی از لرزش کمک کند.
پایان
در نتیجه ، استفاده از اتصالات خط سربار در سیستم های HVDC طیف وسیعی از چالش ها را از نظر عملکرد الکتریکی ، یکپارچگی مکانیکی ، دوام محیطی و سازگاری با مواد ارائه می دهد. ما به عنوان تأمین کننده اتصالات خط سربار ، ما دائماً در حال توسعه راه حل هایی برای غلبه بر این چالش ها هستیم.
با درک الزامات منحصر به فرد سیستم های HVDC و سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه ، می توانیم اتصالات با کیفیت بالا را فراهم کنیم که عملکرد قابل اعتماد و کارآمد این سیستم ها را تضمین می کند. اگر درگیر یک پروژه HVDC هستید و به دنبال اتصالات خط سربار قابل اعتماد هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای یک بحث دقیق با ما تماس بگیرید و بررسی کنید که چگونه محصولات ما می توانند نیازهای خاص شما را برآورده سازند.
منابع
- Grover ، PK (2014). مهندسی ولتاژ بالا. ویلی هند.
- گرین وود ، ا. (1991). گذرا الکتریکی در سیستم های برق. ویلی - بینابینی.
- لی ، G. ، و چن ، G. (2018). سیستم های انتقال HVDC: اصول ، مدل سازی و کنترل. اسپرینگر
