Anwendung und Design von Verbundisolatoren für ein wachsendes und sich weiterentwickelndes Übertragungsnetz

Die Notwendigkeit, erneuerbare Energiequellen zu integrieren und sich auf den steigenden Strombedarf vorzubereiten, da die Elektrifizierung im Transportwesen und in anderen Sektoren Einzug hält, stellt ein alterndes Netz vor Herausforderungen. Einige Probleme werden durch die Einführung innovativer Geräte zur Modernisierung des Vertriebsnetzes gelöst.

Das US-amerikanische Stromübertragungsnetz muss in den nächsten Jahrzehnten eine Vielzahl von Herausforderungen bewältigen. Es ist eine Zeit, in der die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in großem Maßstab in das Netz integriert wird, während die Betreiber mit Prognosen für ein jährliches Lastwachstum, einem Boom bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge und häufig auftretenden Umweltstörungen zu kämpfen haben, die die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gefährden .

Die USA und andere Länder haben die Installation neuer erneuerbarer Energiequellen beschleunigt, was zum großen Teil auf die globale Besorgnis über den Klimawandel zurückzuführen ist. Das Stromübertragungsnetz steht vor einer großen Herausforderung, da die Stromerzeuger daran arbeiten, die Kohlendioxidemissionen zu reduzieren und gleichzeitig den Bedarf an Vernetzung dieser neuen Erzeugungsquellen zu decken.

Es gibt viele Hindernisse. Netzbetreiber stehen vor der Herausforderung, die Kapazität bestehender Übertragungsleitungen zu verbessern und die regionale behördliche Genehmigung für Netzprojekte einzuholen. Es gibt Widerstand von Landbesitzern mit Wegerechten und Widerstand aufgrund von Unbekannten über die langfristigen Auswirkungen elektromagnetischer Felder in der Nähe von Übertragungsleitungen.

Diese Hindernisse wirken sich auf die Planung und den Bau von Freileitungen und Sendemasten aus, und Netzbetreiber suchen nach Lösungen, um diese Probleme anzugehen. Mit der Einführung innovativer Geräte zur Modernisierung des Stromnetzes werden einige Herausforderungen bewältigt. Eine Innovation ist die Verwendung eines Verbundisolators sowohl als Struktur als auch als Isolator in einem sogenannten Double-V Composite Insulated Cross Arm (CICA). Die Technologie hat sich als neuartiger Ansatz zur Bewältigung der technischen und auch finanziellen Herausforderungen herausgestellt, die das heutige, sich ständig verändernde Stromnetz mit sich bringt.

1. Ein zusammengesetzter isolierter Querarm (CICA) besteht aus Kabelisolatoren, Stützisolatoren, einer Metallkupplungsverbindung, Spannungsausgleichs-Abschirmvorrichtungen und Aufhängeschnüren für Leiter. CICA ersetzt die Kombination aus „traditioneller Eisentraverse + hängender isolierter Schnur“ in Freileitungen und dient als isolierende Halterung für Hochspannungsleitungen. Es verfügt über eine bessere elektrische Isolationsleistung und mechanische Leistung als herkömmliche Lösungen. Mit freundlicher Genehmigung von SHEMAR Power

Der CICA (Abbildung 1) kann sowohl bei neuen als auch bei bestehenden Freileitungsprojekten eingesetzt werden. Die traditionellen Querarme und Isolatorstränge aus Stahl erhöhen sowohl den vertikalen Überhang (Aufhängungsisolator) als auch die horizontale Schwingung (Querarm). Der Doppel-V-CICA ermöglicht eine Verdichtung, wobei seine einzelne integrierte modulare Baugruppe (Abbildung 2) sowohl die vertikale Länge als auch die horizontale Schwingung reduziert.

2. Dieses Bild bietet einen Vergleich des Doppel-V-CICA mit einer herkömmlichen Stahlquerarmkonfiguration. Mit freundlicher Genehmigung von SHEMAR Power

Die Doppel-V-Anordnung ersetzt das zweidimensionale horizontale Einzel-V, eine Technologie, die vor Jahrzehnten für die Verdichtung entwickelt wurde, um die Geometrie des Sendemasts zu optimieren. Bei der Verdichtung weist das Einzel-V jedoch immer noch Einschränkungen hinsichtlich Biegesteifigkeit und Kompression auf. Es wurde festgestellt, dass Double-V eine vergleichbare Leistung bietet, mit einem hervorragenden Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, einer elastischen Fähigkeit, Stoßbelastungen standzuhalten (z. B. bei einem gebrochenen Leiterzustand) und einer Widerstandsfähigkeit gegen durch Verschmutzung verursachte Überschläge bei der Verwendung aus Silikonkautschuk-Verbundisolatoren, was sie zur besten Wahl für isolierte Querarme macht.

Der Doppel-V-CICA ist eine Kombination aus Verbund-Leitungsisolatoren und Hängeisolatoren, wie in Abbildung 3 dargestellt. Der Verbund-Leitungsisolator dient als Stütze für Druck- und Biegelasten, während der Hängeisolator als Stütze für Vertikal-/Zuglasten fungiert .

3. Die Elemente des Double-V CICA werden in dieser Abbildung detailliert beschrieben. Mit freundlicher Genehmigung von SHEMAR Power

Zusätzlich zu diesen Isolatorelementen verfügt die CICA auch über den metallischen Verbindungsknoten am Hochspannungsende (HV), Leiterbefestigungskomponenten, turmseitige Verbindungshardware und Vorrichtungen zur Abstufung des elektrischen Feldes, wobei die Überhanglänge und die horizontale Schwingung, die bei herkömmlichen Aufhängungen üblich sind, eliminiert werden Isolatorstränge. Der Doppel-V-CICA ist ein Designtyp aus der CICA-Familie, einer Gruppe, zu der auch die fest/schwenkbar verstrebten Leinenpfosten, Tetraeder und Stative gehören.

Die Art des CICA-Designs wird nach der Analyse der Betriebs-/Belastungsbedingungen und Umgebungsbedingungen festgelegt. Die Elemente der Double-V-CICA ähneln der übrigen CICA-Familie und decken den Großteil der in den USA genutzten Übertragungsleitungen (<765 kV) ab

Unabhängig davon, ob ein Greenfield-/Neubau, eine Spannungs-/Stromerhöhung und/oder die Lösung von Bodenfreiheitsproblemen in Betracht gezogen werden, sollte der Double-V CICA als Lösung für diese technischen Herausforderungen in Betracht gezogen werden. Bei der Anwendung einer CICA-Lösung in einem Greenfield-/Neubauprojekt sind folgende Vorteile zu berücksichtigen:

Berücksichtigen Sie bei der Spannungs-/Stromerhöhung Folgendes:

Berücksichtigen Sie hinsichtlich der Bodenfreiheit Folgendes:

Betrachten Sie die Anwendung des isolierten Doppel-V-Verbundquerarms als neuartigen Ansatz für Freileitungsingenieure und US-amerikanische Netzbetreiber, um aktuelle und zukünftige technische Herausforderungen zu lösen, die mit dem jährlichen Lastwachstum im Stromnetz verbunden sind Fragen im Zusammenhang mit der Verbindung neuer Energiequellen wie Wind und Sonne.

—Favad Janjua ([email protected]) ist Vertriebsleiter bei SHEMAR Power USA.

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