SK9824Y1

SK9824Y1 - Rod insulator hanger 400 kV

Info

Publication number: SK9824Y1
Application number: SK163-2022U
Authority: SK
Inventors: Mgr. Čížik Rudolf
Original assignee: Elektrovod a.s.
Priority date: 2022-12-09
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2023-08-09
Also published as: SK1632022U1

Abstract

A rod insulator hanger 400 kV consists of three chains of the rod insulators (1) arranged one behind the other, where two central protective armatures (2) are inserted between the chains for the rated short-term current IthN = 16 kA, while the end of the upper chain of the rod insulators (1) is equipped with an upper protective armature (3) for a rated short-term current IthN = 40 kA, and the end of the lower chain of the rod insulators (1) is equipped with a lower protective armature (4) for a rated short-term current IthN = 40 kA. The material of the rod insulators (1) is alkaline aluminosilicate ceramics. Each rod insulator (1) consists of a set of 21 roof rings (5) arranged at a distance on the cylindrical body (6), while the distance between the roof rings (5) to the diameter of the cylindrical body of the rod insulator (1) is in the ratio of 0.610 to 0.620.

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Technické riešenie sa týka konštrukcie tyčového izolátorového závesu 400 kV v konfiguráciách nosného závesu, pomocného nosného závesu, nosného V závesu, kotviaceho závesu, polokotviaceho závesu, zákrutového závesu, v prevedení podľa počtu reťazcov jednoduchého, dvojitého, trojitého alebo štvoritého izolátorového závesu. Technické riešenie spadá do oblasti energetiky.The technical solution relates to the construction of a 400 kV rod insulator hanger in the configurations of a supporting hanger, an auxiliary supporting hanger, a supporting V hanger, an anchoring hanger, a semi-anchoring hanger, a twisting hanger, in the version according to the number of chains of a single, double, triple or quadruple insulator hanger. The technical solution falls into the field of energy.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

V stave techniky je známe, že základom energetickej prenosovej sústavy sú vedenia 400 kV, ktoré slúžia hlavne na rozvod výkonu z elektrární do rozvodní a transformátorových staníc, odkiaľ je dodávaný do distribučnej sústavy. Základnou zložkou prenosovej sústavy sú stožiare. Tieto sú rozdeľované podľa konštrukcie. Napríklad kompaktné stožiare sú tvorené jedným driekom, kde na konzolách sú umiestnené izolátory. Izolátor je časť nadzemného vedenia, ktorý sa používa na oddelenie vodičov a kovovej uzemnenej konštrukcie stožiarov. Veľkosť a tvar izolátorov závisí od veľkosti rozdielov potenciálov na oboch koncoch izolátora. Ďalšou vlastnosťou izolátora je schopnosť prenosu mechanických síl medzi okolitými konštrukčnými časťami. V prípade vedení VVN je výhodné zoskupovať izolátory do reťazcov na účely lepších mechanických vlastností. Podľa jedného rozdelenia sa izolátory rozdeľujú do tried na základe dĺžky prieraznej dráhy izolačného materiálu. Trieda A sa vzťahuje na tyčové izolátory, ktorých najkratšia dĺžka prieraznej dráhy izolačným materiálom je väčšia ako polovica najkratšej vzdušnej vzdialenosti. Podľa použitých materiálov sú izolátory keramické, sklenené a kompozitné. Keramické izolátory sa vyrábajú na báze alkalických hlinitokremičitanov s použitím kaolínu, živice a kremenca alebo sa vyrábajú na báze horečnatých kremičitanov. Všetky materiály v skupine alkalických hlinitokremičitanov majú obdobné elektrické vlastnosti a líšia sa najmä svojou mechanickou pevnosťou. Materiál C-130 sa taktiež používa na výrobu malých súčastí izolátorov, pri ktorých sa vyžaduje vysoká pevnosť. Tyčové izolátory sa vyrábajú v strieškovom alebo špirálovom uskutočnení a taktiež sa spájajú do reťazcov. Tyčové izolátory sú zas základom pre konštrukcie izolátorových závesov, ktoré môžu byť nosné a kotviace, alebo počtu reťazcov jednoduché alebo viacnásobné. V praxi sa používajú najmä dvojité a trojité izolátorové závesy. K izolátorovým závesom sú pridružené aj ochranné armatúry, ktoré sú určené na vyrovnávanie elektrického potenciálu pozdĺž izolátorového závesu, na vytvorenie preskokovej vzdialenosti a taktiež na ochranu izolátorov a vodičov pred vplyvom oblúka vznikajúceho pri prerazení ochrannej vzdialenosti.In the state of the art, it is known that the basis of the energy transmission system are 400 kV lines, which are mainly used to distribute power from power plants to substations and transformer stations, from where it is supplied to the distribution system. Masts are the basic component of the transmission system. These are divided according to construction. For example, compact masts are formed by one shaft, where insulators are placed on the brackets. An insulator is a part of an overhead line that is used to separate the conductors and the metal grounded structure of the poles. The size and shape of the insulators depends on the magnitude of the potential differences at both ends of the insulator. Another property of the insulator is the ability to transfer mechanical forces between surrounding structural parts. In the case of VVN lines, it is advantageous to group insulators in chains for better mechanical properties. According to one division, insulators are divided into classes based on the length of the breakdown path of the insulating material. Class A refers to rod insulators whose shortest path length through the insulating material is greater than half of the shortest air distance. According to the materials used, insulators are ceramic, glass and composite. Ceramic insulators are made on the basis of alkaline aluminosilicates using kaolin, resin and quartz or they are made on the basis of magnesium silicates. All materials in the group of alkaline aluminosilicates have similar electrical properties and differ mainly in their mechanical strength. C-130 material is also used for the production of small insulator parts where high strength is required. Rod insulators are produced in a canopy or spiral design and are also connected in chains. In turn, rod insulators are the basis for the construction of insulator hangers, which can be load-bearing and anchored, or have single or multiple chains. Double and triple insulator curtains are mainly used in practice. Protective fittings are also associated with insulator hangers, which are designed to equalize the electric potential along the insulator hanger, to create a jump distance, and also to protect insulators and conductors from the impact of an arc that occurs when the protective distance is broken.

Na izolátorové závesy sú kladené štandardné elektrické požiadavky, požiadavky na rádiové rušenie a zhasínacie napätie koróny, požiadavky na chovanie pri znečistení, požiadavky na oblúkový skrat, požiadavky na akustický hluk, mechanické požiadavky a ďalšie požiadavky.Insulator curtains are subject to standard electrical requirements, requirements for radio interference and corona extinguishing voltage, pollution behavior requirements, arcing short circuit requirements, acoustic noise requirements, mechanical requirements and other requirements.

Izolátorové závesy v stave techniky síce splňujú požiadavky kladené normou, ale stále existuje rezerva v ich konštrukciách aj rezerva v dosahovaní parametrov na ne kladených požiadaviek.Isolator curtains in the state of the art meet the requirements set by the standard, but there is still a reserve in their constructions and a reserve in achieving the parameters of the requirements placed on them.

Z uvedených dôvodov existuje možnosť v odlišnom konštrukčnom riešení izolátorových závesov s dosiahnutím lepších parametrov, čo vyústilo do návrhu konštrukcie tyčového izolátorového závesu 400 kV podľa technického riešenia.For the stated reasons, there is a possibility of a different design solution of insulator hangers with better parameters, which resulted in the design of a 400 kV rod insulator hanger according to the technical solution.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

V snahe dosiahnutia vyššie parametre závesu bolo navrhnuté technické riešenie, ktorého podstata spočíva v tom, že pozostáva z troch reťazcov tyčových izolátorov radených za sebou, kde medzi reťazcami sú vložené dve stredové ochranné armatúry typového označenia 102408 pre menovitý krátkodobý prúd IthN = 16 kA. Stredová ochranná armatúra pozostáva z dvoch spriahnutých opaľovacích kruhov s vyhnutými opaľovacími rohmi, ktoré majú hladké zaoblené ukončenie. Koniec horného reťazca tyčových izolátorov je vybavený hornou ochrannou armatúrou typového označenia 102113 pre menovitý krátkodobý prúd I_thN = 40 kA. Horná ochranná armatúra pozostáva z opaľovacieho kruhu s vyhnutým opaľovacím rohom, ktorý má hladké zaoblené ukončenie. Koniec dolného reťazca tyčových izolátorov je vybavený dolnou ochrannou armatúrou typového označenia 102112 pre menovitý krátkodobý prúd IthN = 40 kA. Dolná ochranná armatúra je miskového tvaru s vyhnutým opaľovacím rohom, ktorý má guľové ukončenie. Materiálom tyčových izolátorov je alkalicko-hlinitokremičitanová keramika. Každý tyčový izolátor pozostáva zo sústavy 21 strieškových prstencov usporiadaných v odstupe na valcovom telese, pričom odstup medzi strieškovými prstencami k priemeru valcového telesa tyčového izolátora je v pomere 0,610 až 0,620. Koncová časť strieškových prstencov má previs so zaoblením. Existujú variácie: za sebou radené tri reťazce tyčových izolátorov, ktoré sú navyše paralelne radené do dvojitého závesu; za sebou radené tri reťazce tyčových izolátorov, ktoré sú navyše paralelne radené do trojitého závesu; a napokon za sebou radené tri reťazce tyčových izolátorov, ktoré sú navyše paralelne radené do štvoritého závesu.In an effort to achieve higher parameters of the suspension, a technical solution was proposed, the essence of which consists in the fact that it consists of three chains of rod insulators arranged one behind the other, where two central protective armatures of the type designation 102408 are inserted between the chains for the rated short-term current IthN = 16 kA. The central protective armature consists of two connected sun circles with curved sun corners, which have a smooth rounded end. The end of the upper chain of rod insulators is equipped with an upper protective armature of type designation 102113 for the rated short-term current I _thN = 40 kA. The upper protective armature consists of a tanning ring with a bent tanning corner, which has a smooth rounded finish. The end of the lower chain of rod insulators is equipped with a lower protective armature of the type designation 102112 for the rated short-term current IthN = 40 kA. The lower protective armature is bowl-shaped with a curved sunning corner that has a spherical end. The material of rod insulators is alkaline-alumino-silicate ceramics. Each rod insulator consists of a set of 21 roof rings arranged at a distance on the cylindrical body, while the distance between the roof rings to the diameter of the cylindrical body of the rod insulator is in the ratio of 0.610 to 0.620. The end part of the roof rings has a rounded overhang. There are variations: three strings of rod insulators arranged in a row, which are additionally arranged in parallel in a double suspension; three chains of rod insulators lined up behind each other, which are additionally lined up in parallel in a triple loop; and finally, three chains of rod insulators lined up behind each other, which are also lined up in parallel in a four-way chain.

Výhody tyčového izolátorového závesu 400 kV podľa technického riešenia sú zjavné z jeho účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Účinky spočívajú v tom, že sú v prenosovej sústave výhodné najmä vďaka vysokej mechanickej a elektrickej spoľahlivosti, ale taktiež aj vďaka veľmi nízkym nákladom na údržbu vzhľadom na ich mechanickú odolnosť. V porovnaní s tanierovými izolátormi ponúkajú keramické tyčové izolátory nižšiu hmotnosť izolátorového reťazca.The advantages of the rod insulator curtain 400 kV according to the technical solution are obvious from its effects, which are manifested externally. The effects are that they are advantageous in the transmission system mainly due to high mechanical and electrical reliability, but also due to very low maintenance costs due to their mechanical resistance. Compared to plate insulators, ceramic rod insulators offer a lower insulator chain weight.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Tyčový izolátorový záves 400 kV podľa technického riešenia bude ďalej zobrazený na výkresoch, kde na obr. 1 je znázornený dvojitý tyčový izolátorový nosný záves 400 kV. Na obr. 2 je znázornený pomocný tyčový izolátorový nosný záves 400 kV. Na obr. 3 je znázornený polokotviaci tyčový izolátorový záves 400 kV. Na obr. 4 je znázornený tyčový izolátor. Na obr. 5 je znázornený detail tyčového izolátora. Na obr. 6 je znázornená horná ochranná armatúra. Na obr. 7 je znázornená dolná ochranná armatúra. Na obr. 8 je znázornená stredová ochranná armatúra. Na obr. 9 je znázornená RI charakteristika pre dvojitý nosný záves 400 kV.The rod insulator hanger 400 kV according to the technical solution will be further shown in the drawings, where in fig. 1 shows a 400 kV double rod insulator support hanger. In fig. 2 shows the 400 kV auxiliary rod insulator support hanger. In fig. 3 shows a 400 kV semi-anchored rod insulator hanger. In fig. 4 shows a rod insulator. In fig. 5 shows a detail of the rod insulator. In fig. 6 shows the upper protective armature. In fig. 7 shows the lower protective armature. In fig. 8 shows the central protective armature. In fig. 9 shows the RI characteristic for a 400 kV double supporting suspension.

Príklady uskutočneniaImplementation examples

Jednotlivé uskutočnenia technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia riešení. Odborníci znalí stavu techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nárokov na ochranu.Individual embodiments of the technical solution are presented for illustration and not as limitations of the solutions. Those skilled in the art will find or be able to find, using no more than routine experimentation, many equivalents to specific embodiments of the technical solution. Even such equivalents will fall within the scope of protection claims.

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná konštrukcia dvojitého tyčového izolátorového nosného závesu 400 kV podľa technického riešenia, ako je to názorne zobrazené na obr. 1. Pozostáva z dvoch paralelne radených tyčových izolátorových nosných závesov 400 kV, kde každý samostatný tyčový izolátorový nosný záves 400 kV pozostáva z troch reťazcov tyčových izolátorov 1 radených za sebou, kde medzi reťazcami sú vložené dve stredové ochranné armatúry 2 typového označenia 102408 pre menovitý krátkodobý prúd I_thN = 16 kA. Stredová ochranná armatúra 2 pozostáva z dvoch spriahnutých opaľovacích kruhov s vyhnutými opaľovacími rohmi, ktoré majú hladké zaoblené ukončenie. Tvar stredových ochranných armatúr 2 je znázornený na obr. 7. Koniec horného reťazca tyčových izolátorov 1 je vybavený hornou ochrannou armatúrou 3 pre menovitý krátkodobý prúd IthN = 40 kA typového označenia 102113. Horná ochranná armatúra 3 pozostáva z opaľovacieho kruhu s vyhnutým opaľovacím rohom, ktorý má hladké zaoblené ukončenie, čo je znázornené na obr. 6. Koniec dolného reťazca tyčových izolátorov 1 je vybavený dolnou ochrannou armatúrou 4 pre menovitý krátkodobý prúd IthN = 40 kA. Dolná ochranná armatúra 4 je miskového tvaru s vyhnutým opaľovacím rohom, ktorý má guľové ukončenie. Tvar dolnej ochrannej armatúry 4 je znázornený ma obr. 8. Materiálom tyčových izolátorov 1 je alkalicko-hlinitokremičitanová keramika. Každý tyčový izolátor 1 pozostáva zo sústavy 21 strieškových prstencov 5 usporiadaných v odstupe na valcovom telese 6 tyčového izolátora 1. Odstup medzi strieškovými prstencami 5 k priemeru valcového telesa tyčového izolátora 1 je v pomere 0,613, ako je to znázornené na obr. 4 a 5. Koncová časť 7 strieškových prstencov 5 má previs so zaoblením.In this example of a specific embodiment, the construction of a double rod insulator support hanger of 400 kV is described according to the technical solution, as illustrated in fig. 1. It consists of two 400 kV rod insulator support hangers arranged in parallel, where each individual 400 kV rod insulator support hanger consists of three chains of rod insulators 1 lined up one behind the other, where two central protective armatures 2 of type designation 102408 are inserted between the chains for nominal short-term current I _thN = 16 kA. The central protective armature 2 consists of two connected tanning rings with avoided tanning corners, which have a smooth rounded end. The shape of the central protective fittings 2 is shown in fig. 7. The end of the upper chain of rod insulators 1 is equipped with an upper protective armature 3 for the rated short-term current IthN = 40 kA of the type designation 102113. The upper protective armature 3 consists of a tanning ring with a curved tanning corner, which has a smooth rounded end, which is shown in fig. . 6. The end of the lower chain of rod insulators 1 is equipped with a lower protective armature 4 for the nominal short-term current IthN = 40 kA. The lower protective armature 4 is cup-shaped with a curved sun-shading corner that has a spherical end. The shape of the lower protective armature 4 is shown in fig. 8. The material of rod insulators 1 is alkaline-alumino-silicate ceramics. Each rod insulator 1 consists of a set of 21 roof rings 5 arranged at a distance on the cylindrical body 6 of the rod insulator 1. The distance between the roof rings 5 to the diameter of the cylindrical body of the rod insulator 1 is in the ratio of 0.613, as shown in fig. 4 and 5. The end part 7 of the roof rings 5 has an overhang with a rounding.

Výsledky meraní na obr. 9 preukazujú RI charakteristiku pre dvojitý izolátorový nosný záves 400 kV.The results of the measurements in fig. 9 show the RI characteristic for a 400 kV double insulator support hanger.

Rádiové rušenie (RIV) zmerané na napäťovej hladine 242 kV neprevyšuje najvyššiu prípustnú hodnotu 73 dB/Ιμν.Radio interference (RIV) measured at the voltage level of 242 kV does not exceed the highest permissible value of 73 dB/Ιμν.

Zmerané zhášacie napätia koróny sú vyššie než špecifikovaná hodnota zhasnutia koróny 242 kV.The measured corona extinction voltages are higher than the specified corona extinction value of 242 kV.

Zmerané 10 % atmosférické impulzné preskokové napätia za sucha (Uioli) oboch polarít sú vyššie než špecifikované výdržné napätie pri atmosférickom impulze za sucha 1 425 kV.The measured 10% dry atmospheric impulse breakdown voltages (Uioli) of both polarities are higher than the specified dry atmospheric impulse withstand voltage of 1425 kV.

Na skúšobný objekt bolo priložené spínacie impulzné napätie za dažďa oboch polarít (Usi). Aplikované napätie bolo rovnaké alebo vyššie než špecifikovaná hodnota 1 050 kV. Na každej polarite nedošlo k viac než dvom prípustným preskokom.A switching impulse voltage of both polarities (Usi) was applied to the test object during rain. The applied voltage was equal to or higher than the specified value of 1050 kV. There were no more than two allowable jumps on each polarity.

Rozšírená neistota merania je súčinom štandardnej neistoty merania a koeficienta rozšírenia k = 2, čo pre normálne (Gaussovo) rozdelenie zodpovedá pravdepodobnosti pokrytia asi 95 %.The expanded measurement uncertainty is the product of the standard measurement uncertainty and the expansion coefficient k = 2, which for a normal (Gaussian) distribution corresponds to a coverage probability of about 95%.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná analogická konštrukcia pomocného tyčového 5 izolátorového nosného závesu 400 kV podľa technického riešenia, ako je to názorne zobrazené na obr. 2. Obsahuje len jeden samostatný tyčový izolátorový nosný záves 400 kV s konštrukciou opísanou v príklade 1. Boli namerané elektrické parametre ako v príklade 1.In this example of a specific embodiment, an analogous construction of the auxiliary rod 5 insulator support hanger 400 kV is described according to the technical solution, as illustrated in fig. 2. Contains only one single 400 kV rod insulator support hanger with the construction described in Example 1. Electrical parameters were measured as in Example 1.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná analogická konštrukcia polokotviaceho tyčového izolátorového nosného závesu 400 kV podľa technického riešenia, ako je to v rozloženom stave názorne zobrazené na obr. 3. Obsahuje dva samostatné tyčové izolátorové nosné závesy 400 kV usporiadané do rovnostranného trojuholníka s konštrukciou opísanou v príklade 1.In this example of a specific embodiment, an analogous construction of a semi-anchored rod insulator support hanger 400 kV according to the technical solution is described, as it is illustrated in the exploded state in fig. 3. Contains two separate 400 kV rod insulator support hangers arranged in an equilateral triangle with the construction described in example 1.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Tyčový izolátorový záves 400 kV podľa technického riešenia je využiteľný v prenosovej energetickej sústave.The rod insulator hanger 400 kV according to the technical solution can be used in the transmission energy system.

Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags

- tyčový izolátor- rod insulator

- stredová ochranná armatúra- central protective armature

- horná ochranná armatúra- upper protective armature

- dolná ochranná armatúra- lower protective armature

- strieškové prstence- canopy rings

- valcové teleso- cylindrical body

- koncová časť strieškového prstenca- the end part of the canopy ring

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

1. Rod insulator hanger 400 kV, characterized by the fact that it consists of three chains of rod insulators (1) arranged one behind the other, where two central protective armatures (2) are inserted between the chains for the rated short-term current IthN = 16 kA, while the end of the upper of the chain of rod insulators (1) is equipped with an upper protective armature (3) for the rated short-term current I _thN = 40 kA and the end of the lower chain of rod insulators (1) is equipped with a lower protective armature (4) for the rated short-term current IthN = 40 kA, where the material of rod insulators (1) is alkaline-alumino-silicate ceramics; each rod insulator (1) consists of a system of 21 roof rings (5) arranged at a distance on the cylindrical body (6) of the rod insulator (1), while the distance between the roof rings (5) to the diameter of the cylindrical body of the rod insulator (1) is in proportion 0.610 to 0.620.

2. Rod insulator hanger 400 kV according to claim 1, characterized in that the end part (7) of the roof rings (5) has an overhang with rounding.

3. Rod insulator curtain 400 kV according to claim 1, characterized in that the upper protective armature (3) consists of a tanning ring with a curved tanning corner, which has a smooth rounded end.

4. Rod insulator curtain 400 kV according to claim 1, characterized in that the central protective armature (2) consists of two coupled sunning rings with avoided sunning corners, which have a smooth rounded end.

5. Rod insulator hanger 400 kV according to claim 1, characterized in that the lower protective armature (4) is cup-shaped with a curved sunning corner, which has a spherical end.

6. Rod insulator hanger 400 kV according to claim 1, characterized in that the three chains of rod insulators (1) arranged one after the other are arranged in parallel in a double hanger.

7. Rod insulator hanger 400 kV according to claim 1, characterized in that the three chains of rod insulators (1) arranged one behind the other are arranged in parallel in a triple hanger.

8. Rod insulator suspension 400 kV according to claim 1, characterized in that the three chains of rod insulators (1) arranged one behind the other are arranged in parallel in a quadruple suspension.