/ / Saiteneffizienz von Aufhängeisolatoren und Methoden zur Verbesserung

Saiteneffizienz von Aufhängeisolatoren und Methoden zur Verbesserung

Ein gefederter Isolator besteht aus aAnzahl der Porzellanscheiben, die durch metallische Glieder in Reihe geschaltet sind. Aufhängungsisolatoren oder Stringisolatoren werden in elektrischen Freileitungssystemen sehr häufig verwendet. Bei diesen String-Isolatoren, bekannt als String-Effizienz.

Mögliche Verteilung über eine Aufhängungsisolatorzeichenfolge

Die folgende Abbildung zeigt eine 3-Scheiben-Kette mit Aufhängungsisolator. Da jede Porzellanscheibe zwischen zwei Metallgliedern liegt, bildet sie einen Kondensator. Diese Kapazität ist bekannt als Eigenkapazität oder gegenseitige Kapazität. Darüber hinaus ist Luftkapazität zwischen Metallverbindungen und dem geerdeten Turm vorhanden. Dies ist bekannt als Nebenschlusskapazität. Die folgende Abbildung zeigt die Ersatzschaltbild eines 3-Scheiben-Dämpfers (unter der Annahme, dass die Nebenschlusskapazität ein Bruchteil der Eigenkapazität ist, d. h. Nebenschlusskapazität = k * Eigenkapazität).

String-Effizienz


Wenn es nur gegenseitige Kapazitäten gab, dann dieDer Ladestrom wäre bei allen Scheiben derselbe gewesen. In diesem Fall wäre die Spannung gleichmäßig über die Saite verteilt worden, d. H. Aufgrund der Schließkapazitäten ist der Ladestrom jedoch nicht bei allen Scheiben gleich.

Unter Anwendung des obigen Ersatzschaltkreises unter Anwendung des aktuellen Gesetzes von Kirchoff auf Knoten A
ich2 = Ich1 + i1
V2ωC = V1ωC + V1ωkC
V2 = V1 + V1k
V2 = (1 + k) V1 ...... Äquivalent (i)

Anwendung des gegenwärtigen Gesetzes von Kirchoff auf Knoten B,
ich3 = Ich2 + i2
V3ωC = V2ωC + (V2 + V1) ωkC
V3 = V2 + (V1 + V2) k
V3 = kV1 + (1 + k) V2
V3 = kV1 + (1 + k)2 V1 ...... aus Gl. (i)
V3 = V1 [k + (1 + k)2]
V3 = V1 [k + 1 + 2k + k2]
V3 = V1 (1 + 3k + k2) ...... Gl. (ii)

Nun ist die Spannung zwischen dem Leiter und dem Erdturm
V = V1 + V2 + V3
V = V1 + (1 + k) V1 + V1 (1 + 3k + k2)
V = V1 (3 + 4k + k2) ...... Gleichung (iii)

Aus den obigen Gleichungen (i), (ii) und (iii) ist klar, dass die Spannung an der oberen Scheibe minimal ist, während die Spannung an der dem Leiter am nächsten liegenden Scheibe maximal ist, d3 = V1 (1 + 3k + k2). Wenn wir uns dem Kreuzarm nähern, nimmt die Spannung über der Scheibe weiter ab. Aufgrund dieser ungleichmäßigen Spannungsverteilung über die Saite steht die dem Leiter am nächsten gelegene Einheit unter maximaler elektrischer Spannung und wird wahrscheinlich punktiert.

String-Effizienz

Wie oben erklärt, ist die Spannung nicht gleichförmigverteilt über eine Aufhängungsisolatorschnur. Die dem Leiter am nächsten liegende Scheibe hat eine maximale Spannung und wird daher unter maximaler elektrischer Spannung stehen. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass die dem Leiter am nächsten liegende Scheibe durchstochen wird, und andere Scheiben können nacheinander punktieren. Daher ist diese ungleiche Spannungsverteilung unerwünscht und wird üblicherweise als String-Effizienz ausgedrückt.
Das Verhältnis der Spannung über die gesamte Saite zum Produkt aus Anzahl der Scheiben und der Spannung an der Scheibe, die dem Leiter am nächsten liegt, wird als bezeichnet String-Effizienz
Saiteneffizienz = Spannung über der Saite / (Anzahl der X-Spannungen der Discs an der Disc, die dem Leiter am nächsten ist).
Je höher die Saiteneffizienz, desto einheitlicher ist siedie Spannungsverteilung. Der String-Wirkungsgrad wird zu 100%, wenn die Spannung über jede Scheibe genau gleich ist. Dies ist jedoch ein idealer Fall und in der Praxis unmöglich. Bei Gleichspannungen sind die Isolatorkapazitäten jedoch unwirksam und die Spannung an jeder Einheit wäre gleich. Das ist warum die String-Effizienz für DC-Systeme 100% beträgt.
Die Ungleichheit in der Spannungsverteilung nimmt mit der Anzahl der Scheiben in einem String zu. Daher sind kürzere Strings effizienter als längere Stringisolatoren.

Methoden zur Verbesserung der String-Effizienz

(i) längere Arme verwenden

Aus dem obigen mathematischen Ausdruck der String-Effizienz ist klar, dass der Wert der String-Effizienz von dem Wert von abhängt k. Geringerer Wert von kdesto größer ist die String-Effizienz. Als Wert von k gegen null geht die Saiteneffizienz zu 100%. Der Wert von k kann durch Reduzieren des Shunts verringert werdenKapazität. Um die Nebenschlußkapazität zu verringern, sollte der Abstand zwischen dem Isolatorstrang und dem Turm vergrößert werden, d. H. Längere Querarme sollten verwendet werden. Es gibt jedoch aus wirtschaftlichen Erwägungen eine Begrenzung für die Verlängerung der Länge der Arme.

(ii) Einstufung der Isolierscheiben

Bei dieser Methode kann die Spannung an jeder Scheibe liegengleichwertig durch Verwendung von Scheiben mit unterschiedlichen Kapazitäten. Zum Ausgleich der Spannungsverteilung muss die oberste Einheit des Strings eine minimale Kapazität aufweisen, während die dem Leiter am nächsten gelegene Scheibe eine maximale Kapazität aufweisen muss. Die Isolatorscheiben mit unterschiedlichen Abmessungen sind so gewählt, dass jede Scheibe eine unterschiedliche Kapazität hat. Sie sind so angeordnet, dass die Kapazität nach unten hin progressiv ansteigt. Da die Spannung umgekehrt proportional zur Kapazität ist, neigt dieses Verfahren dazu, die Spannungsverteilung über jede Scheibe auszugleichen.

(iii) Durch Verwendung eines Schutz- oder Sortierrings

Ein Schutzring oder Einstufungsring besteht im Wesentlichen aus MetallRing, der elektrisch mit dem Leiter verbunden ist, der die untere Einheit des Saitenisolators umgibt. Der Schutzring führt eine Kapazität zwischen Metallverbindungen und dem Leitungsleiter ein, die dazu neigt, die Nebenschlusskapazitäten aufzuheben. Infolgedessen fließt nahezu der gleiche Ladestrom durch jede Scheibe und verbessert somit die Saiteneffizienz. Rangierringe ähneln manchmal Corona-Ringen, aber sie umschließen Isolatoren statt Leiter.

Bemerkungen