ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโครงข่ายไฟฟ้าแรงสูงของจีน ฉนวนคอมโพสิตที่มีขนาดเล็ก ยืดหยุ่นดี เสียหายง่าย น้ำหนักเบา และมีความแข็งแรงเชิงกลสูงจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสายส่งไฟฟ้า เนื่องจากมีคุณสมบัติป้องกันมลพิษที่ดีเยี่ยม มีความเบา สะดวก การติดตั้งและบำรุงรักษา ลูกถ้วยคอมโพสิต ดังแสดงในรูปที่ 1 ประกอบด้วยส่วนประกอบของกระโปรงร่ม สลักเกลียวเหล็ก ลูกโค้ง โล่ และส่วนอื่นๆ [1] อย่างไรก็ตาม ตามระดับแรงดันไฟฟ้าของสายที่แตกต่างกัน สภาพแวดล้อมทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน และความเข้าใจที่แตกต่างกัน มีวิธีต่างๆ ในการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าของฉนวนคอมโพสิต เมื่อเทียบกับฉนวนพอร์ซเลนหรือแก้วแบบดั้งเดิม มีอุปกรณ์เสริมอีกหนึ่งอย่างในระหว่างการติดตั้ง -- แหวนปรับแรงดันไฟฟ้า
1. ฟังก์ชั่นของวงแหวนแบ่งปันแรงดันของฉนวนคอมโพสิต
ตามชื่อที่บอกไว้ หน้าที่ของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าคือการกระจายแรงดันให้เท่ากันทั่วสายฉนวน โดยปกติแล้วปลายทั้งสองของฉนวนหรือสายฉนวนจะเป็นศักย์ไฟฟ้าของตัวนำและศักย์จีโอเดติกตามลำดับ ซึ่งก็คือแรงดันเฟส เนื่องจากผลกระทบของสายไฟบนความจุของคัปปลิ้งกราวด์และความจุของเฟสระหว่างสายไฟ แรงดันเฟสจึงปรากฏการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอบนสายฉนวนทั้งหมด กฎการกระจายมีดังต่อไปนี้: แรงดันตกคร่อมฉนวนใกล้กับปลายสายมีค่ามากที่สุด และแรงดันตกคร่อมฉนวนไกลจากปลายสายจะค่อยๆ ลดลง เมื่อฉนวนอยู่ใกล้คานขวางของหอคอย แรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้น เป็นผลให้อาจเกิดโคโรนาได้ หลักการของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าคือการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายสายของฉนวนหรือสายฉนวนจะเทียบเท่ากับการติดตั้งตัวเก็บประจุแบบขนาน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความจุของฉนวนไปยังสายไฟและปรับปรุงการกระจายแรงดันไฟฟ้า
วงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าของฉนวนคอมโพสิตมีหน้าที่เช่นการเหนี่ยวนำอาร์ค (การปล่อยวาบไฟเกิดขึ้นระหว่างวงแหวนสองวงบนเส้นเพื่อป้องกันกระโปรงร่มจากการถูกไฟไหม้) การป้องกันโคโรนาของโลหะ การปรับปรุงการกระจายแรงดันไฟฟ้า และการลดความเข้มของสนามที่ส่วนท้ายของ แมนเดล แกนของฉนวนคอมโพสิตทำจากวัสดุอินทรีย์ ดังนั้นวงแหวนแรงดันสม่ำเสมอจึงสามารถลดความเข้มสนามของแกนแกนด้านแรงดันสูงและชะลอการเสื่อมสภาพของแกนแกนได้ในระดับหนึ่ง
ในการใช้งานจริง หากไม่ได้ติดตั้งฉนวนคอมโพสิตกับวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้า มันเป็นความจริงที่เถียงไม่ได้ว่าการกระจายแรงดันไฟฟ้าความเข้มของสนามพื้นผิวนั้นไม่สม่ำเสมออย่างมาก แต่ตำแหน่งการติดตั้งและโครงสร้างของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าของฉนวนคอมโพสิตมี มีผลกระทบอย่างมากต่อการปรับปรุงการกระจายแรงดันของฉนวนคอมโพสิต เมื่อไม่ได้ติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้า ความเข้มสนามของฉนวนคอมโพสิตใกล้กับปลายที่มีไฟฟ้าจะสูงที่สุดที่จุดเชื่อมต่อระหว่างฉนวนกับโลหะที่แนบที่ปลาย และแรงดันไฟฟ้าที่กระจายบนกระโปรงแรกใกล้กับปลายที่มีไฟฟ้าคือ สูงสุดอีกด้วย หากระนาบของตัววงแหวนโฮโมจีไนซ์มีความสูงเท่ากับส่วนเชื่อมต่อของฉนวนและอุปกรณ์เสริมที่เป็นโลหะที่ส่วนท้าย
2. ประเภทของวงแหวนปรับสมดุลแรงดัน
ตามการใช้งานที่แตกต่างกันแหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นแหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าป้องกันฟ้าผ่า, แหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าป้องกันฟ้าผ่า, แหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าฉนวน, แหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าหม้อแปลง, แหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าอุปกรณ์ทดสอบแรงดันสูง, แหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าสายส่ง ฯลฯ .
ตามวัสดุที่แตกต่างกัน วงแหวนแรงดันสม่ำเสมอสามารถแบ่งออกเป็นวงแหวนแรงดันเครื่องแบบอลูมิเนียม วงแหวนแรงดันเครื่องแบบสแตนเลส วงแหวนแรงดันเครื่องแบบเหล็ก ฯลฯ
มีวงแหวนป้องกันและวงแหวนป้องกันสองประเภทที่มีชื่อคล้ายกัน
ในปัจจุบัน แหวนแรงดันที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าไฟฟ้าแรงสูงและระบบพลังงานไฟฟ้าของจีน (สถานีไฟฟ้าย่อย สายไฟฟ้าแรงสูง และอื่นๆ) ส่วนใหญ่จะแปรรูปด้วยโลหะผสมอลูมิเนียม ข้อกำหนดทั่วไปคือการขัดผิวของแหวนแรงดันที่เป็นเนื้อเดียวกันเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบโดยไม่มีเสี้ยน
3. วงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าของฉนวนคอมโพสิตล้มเหลว
3.1 ไม่มีการติดตั้งวงแหวนปรับสมดุลแรงดันหรือวงแหวนปรับสมดุลแรงดันไม่ถูกต้อง
เมื่อฉนวนคอมโพสิตทำงานจริง จะไม่มีการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้า หรือเกิดข้อผิดพลาดในการติดตั้งของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้า การเสียรูปและการเคลื่อนตัวของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าจะเรียกโดยรวมว่าความล้มเหลว หากวงแหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าล้มเหลว ในกรณีของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าล้มเหลว ความเข้มสนามของฉนวนคอมโพสิตใกล้กับปลายที่มีไฟฟ้าจะสูงสุดที่การเชื่อมต่อระหว่างฉนวนกับส่วนต่อโลหะที่ปลาย และแรงดันไฟฟ้าที่กระจายบน กระโปรงแรกใกล้กับจุดสิ้นสุดการแสดงสดนั้นสูงที่สุด การเลื่อนของวงแหวนปรับแรงดันทำให้ระนาบที่ตัววงแหวนตั้งอยู่และจุดเชื่อมต่อระหว่างฉนวนและอุปกรณ์เสริมโลหะที่ปลายมีความสูงเท่ากัน ดังนั้นวงแหวนปรับแรงดันจึงแทบไม่มีบทบาทในการปรับสมดุลแรงดัน หากวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าล้มเหลว ความแรงของสนามไฟฟ้าในพื้นที่จะสูงเกินไป ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนของไฟฟ้า และความแรงของสนามไฟฟ้าและการกระจายแรงดันบนพื้นผิวของฉนวนคอมโพสิตจะไม่สม่ำเสมอมาก ส่งผลให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนของกระโปรงฉนวนคอมโพสิตและ การเกิดวาบไฟโอเวอร์ดิสเพลย์บนผิวฉนวน จึงลดการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า
3.2 การออกแบบปัจจุบันของวงแหวนปรับสมดุลแรงดัน
ในทางปฏิบัติ วงแหวนปรับแรงดันมีวงแหวนปรับแรงดันบน (ด้านแรงดันต่ำ) และวงแหวนปรับแรงดันล่าง (ด้านแรงดันสูง) เพื่อกระจายแรงดันเฟสและความเข้มของสนามได้ดียิ่งขึ้นทั่วทั้งกระโปรงฉนวนคอมโพสิต ขณะนี้มีการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าสองเท่าบนฉนวนคอมโพสิตแต่ละเส้นของสายส่งไฟฟ้า 220kV วงแหวนปรับแรงดันส่วนบนได้รับการออกแบบเป็นส่วนใหญ่โดยแบ่งครึ่ง ในขณะที่วงแหวนปรับสมดุลแรงดันด้านล่างเป็นแบบวงแหวน หากกระบวนการติดตั้งของวงแหวนปรับแรงดันด้านล่างไม่ถูกต้องหรือโครงสร้างของวงแหวนปรับแรงดันผิดปกติ วงแหวนปรับแรงดันจะล้มเหลว การออกแบบและการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงแต่จะทำให้วงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าของฉนวนคอมโพสิต 220kV สูญเสียหน้าที่ไปเท่านั้น นอกจากนี้ หลังจากที่วงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าตกลงไปที่สายไฟ การสั่นสะเทือนของสายไฟที่เกิดจากลมตามฤดูกาลจะทำให้วงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่ายังคงสวมสายไฟ ทำให้เกิดความร้อนในท้องถิ่นอย่างรุนแรง และแม้กระทั่งทำให้สายไฟไหม้ สายไฟขาด ทำให้เกิดอุบัติเหตุสายไฟสะดุด ดังนั้นการลดลงของวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าไปยังสายไฟจะไม่เพียงนำไปสู่ผลที่ร้ายแรงอย่างยิ่งเท่านั้น
3.3 วิธีบำรุงรักษาหลังจากแหวนปรับสมดุลแรงดันหลุด
หากวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าหลุดออกจากสายไฟและทำให้สายไฟสึกหรอ จำเป็นต้องเปลี่ยนวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าใหม่ ควรใช้วิธีการเสริมแรงที่แตกต่างกันสำหรับสายไฟที่สึกหรอ ควรถอดฉนวนคอมโพสิตออกจากสายไฟและแทนที่ด้วยวงแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าใหม่เพื่อรีเซ็ตฉนวนคอมโพสิต ซึ่งไม่เพียงเพิ่มความยากลำบากและความเสี่ยงในการทำงาน แต่ยังเพิ่มความต้องการทางกายภาพของผู้ปฏิบัติงานอย่างมาก มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยบางอย่าง
จะป้องกันแหวนปรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าไม่ให้ตกลงไปที่สายไฟได้อย่างไรเมื่อหลุดออก? ดังนั้นบทความนี้จึงนำเสนอวิธีการปรับปรุงสองวิธี
4. ปรับปรุงวิธีการ
ใช้วิธีการออกแบบใหม่ของวงแหวนปรับแรงดันให้เท่ากัน และวงแหวนปรับแรงดันล่างยังออกแบบให้มีครึ่งเดียว เมื่อขั้นตอนการติดตั้งวงแหวนปรับแรงดันล่างไม่ตรงตามเงื่อนไขหรือโครงสร้างผิดปกติ สกรูยึดของวงแหวนปรับแรงดันล่างจะหลวม และวงแหวนปรับแรงดันล่างจะหลุดร่วงลงพื้นโดยตรง ไม่ติดสายไฟ ไม่ทำให้สายไฟขาด และลดความยุ่งยากในการปฏิบัติงานบำรุงรักษา
วงแหวนแบ่งปันแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าของฉนวนคอมโพสิตสามารถเชื่อมโดยตรงกับไซต์การติดตั้งโลหะของฉนวนคอมโพสิต การออกแบบนี้จะมีบทบาทที่ดีขึ้นของวงแหวนปรับสมดุลแรงดันและความต้องการในการบำรุงรักษาให้น้อยที่สุด แต่การออกแบบนี้จะเพิ่มความต้องการของผู้ผลิต และสำหรับการขนส่งที่มีความต้องการสูงขึ้น การขนส่งจะใช้ปริมาณที่มากขึ้น
5. สรุป
วงแหวนแบ่งแรงดันไฟฟ้าใต้ฉนวนคอมโพสิตของสายส่งไฟฟ้า 220kV ใช้โครงสร้างแบบก้น ซึ่งง่ายต่อการติดตั้ง และลดการใช้กำลังคน ทรัพยากรวัสดุ และเวลาได้อย่างมาก
220 kV โครงสร้างวงแหวนแบ่งปันแรงดันไฟฟ้าชนิดก้นฉนวนคอมโพสิตนั้นง่าย เอฟเฟกต์การแบ่งปันแรงดันไฟฟ้าจะดีกว่าวงแหวนแบ่งปันแรงดันไฟฟ้าโครงสร้างปิด
การออกแบบและเทคโนโลยีใหม่และการควบคุมคุณภาพที่ดีสามารถรับประกันได้ว่าวงแหวนปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าที่ก้นสามารถตอบสนองความต้องการของสายส่งไฟฟ้า 220 kV ได้