Tegniese Kenmerke Toepassing en Standarde van 500kV Droëtipe Parallelle Reaktors in Brasilië

1 Tegniese Kenmerke en Verwysings na Standaarde van 500kV Droë-sydwysreaktore
1.1 Tegniese Kenmerke

Die 500kV droë-sydwysreaktor, 'n olie-vrye kragtoestel vir ultra-hoogspannings oordragstelsels, het kernkenmerke soos gevorderde isolering, innoverende hitte-afvoer, geoptimeerde elektromagnetiese ontwerp en modulêre struktuur. Hierdie voordele, wat tradisionele olie-geïmpregneerde reaktore oorskry, dui ook na nuwe tegniese standaardvereistes.

• Gevorderde Isolering: Deur die gebruik van epoxy hars gieting en nanokomposite (met nano-SiO₂ deeltjies wat die epoxy breeksterkte met ~40% en die aanvanklike delekspanning met 25% verhoog), word isolering en weerstand teen delekspanning verbeter. Hierdie deurbraak vraag om herdefinisie van isolasieniveaus en delekspanningstoetsmetodes in standaarde.

• Innovatiewe Hitte-afvoer: 'n Saamgestelde struktuur (veelkanale gedwonge lugkoeling + fase-veranderingsmateriaal-gesteunde hitte-afvoer) hou die warmtepuntstemperatuurstyg binne 60K (baie onder IEC-limiete, bevestig deur eindige-elementanalise en eksperimente). Nuwe temperatuurstygtoetsmetodes/limiete is nodig in standaarde.

• Geoptimeerde Elektromagnetiese Ontwerp: Veellags gestapelde winding en gradiëntisolering optimeer die elektriese veldverspreiding, verbeter kortsluitweerstand. Eindige-elementanalise wys 'n ~20% vermindering in die maksimum elektriese veldsterkte in windinge. Standaarde moet evaluasie-metodes vir elektriese veldverspreiding en kortsluitweerstand byvoeg.

• Modulêre Struktuur: Gekomposeer uit reeksverbindelike identiese basiese eenhede, wat vervaardiging, vervoer en plasing op die terrein vergemaklik. Standaarde moet toetsvereistes vir intermodulêre verbindingbetroubaarheid en algehele prestasiekonsekwentie hê.

1.2 Verwysing en Formulering van Tegniese Standaarde

By die toepassing van 500kV droë-sydwysreaktor-tegnologie in Brasilië, het tegniese standaarde 'n sleutelrol gespeel. Die navorsingsteam het die Brasiliaanse elektriese standaard ABNT NBR 5356 - 6 Transformer Deel 6: Reaktore ondersoek, en internasionale standaarde soos IEC 60076 - 6 Kragtransformers - Deel 6: Reaktore en IEEE Std C57.12.90 - 2021 Standaard Toetsprosedures vir Vloeistof-geïmpregneerde Distribusie, Krag en Reguleertransformers gekombineer, om 'n 500kV droë-sydwysreaktor tegniese spesifikasie te ontwikkel wat Brasilië se konteks pas.

Kernfokusareas tydens spesifikasieformulering:

• Isolasieniveau: Aangepas aan Brasilië se rooster, is isolasieverwagtings verhoog (ligblyksimpulsdraagvermoë: 1550kV; bedryfsimpulsdraagvermoë: 1175kV - hoër as Chinese standaarde maar roostergeskik). Volgens NBR5356 - 6, switselimpulstoets Tz ≥ 1000 μs en Td ≥ 200 μs.

• Temperatuurstyg en Hitte-afvoer: Vir Brasilië se hoë temperatuuromgewing, is die gemiddelde temperatuurstyglimiet van 60K tot 50K aangespan (deur innovatiewe koelontwerp, veiligheid verhoog). Termyk beeldanalise en langtermyn temperatuurmonitering is bygevoeg vir die saamgestelde koelstruktuur.

• Verliesvereistes en Berekening: Ontwerp volgens Brasilië se standaarde met 'n 0,3% interferensieverlieslimiet. Met IEEE Std C57.12.90 - 2021 Annex B.2, is 'n 50Hz-60Hz verliesomsettingmodel opgestel, wat akkurate en vergelykbare verliesberekeninge oor frekwensies verseker.

• Omgewingsaanpasbaarheid: Vir Brasilië se warm en vochtige klimaat, is antizoutmist, anti-versvuilingflitsoorgang en anti-UV vereistes bygevoeg om langtermyn betroubaarheid te verhoog. Toetse soos versnelde ouderdoms- en vochtigheidshitte-siklus-toetse is geformuleer.

2 Praktiese Toepassing van 500kV Droë-sydwysreaktore in Brasilië
2.1 Uitdagings in Tegnologie-invoering en Standaardaanpassing

Die toepassing van 500kV droë-sydwysreaktor-tegnologie in Brasilië se kragstelsel bied verskeie uitdagings, wat oplossings vereis vir hierdie sleutelkwessies:

• Tegniese Standaardverskille: Brasilië se ABNT NBR 5356 - 6 Transformer Deel 6: Reaktore en China se GB/T 1094.6 - 2017 Kragtransformers - Deel 6: Reaktore is struktureel soortgelyk, maar verskil in spesifieke vereistes en implementasiedetails. Albei verwys na IEC 60076 - 6, maar is gelokaliseerd na nasionale behoeftes, wat verskil in isolasieniveaus, temperatuurstyglimiete en verliesberekeningsmetodes. Hierdie verskille vraag om sorgvuldige hanteering tydens tegnologie-aanpassing.

• Klimataanpasbaarheid: Brasilië se tropiese klimaat (bv. Silvânia-streek: jaarlikse gemiddelde temperatuur >25°C, relatiewe vochthouendheid ≥80%) stel hoër hitte-afvoer en isolasie-eise. So 'n warm, vochtige omgewing stel die isolasie en lewensduur van tradisionele kragtoestelle ernstig op die proef.

• Roosterkenmerkaanpassing: Brasilië se 500kV-rooster het spanningsfluktuasies ~15% hoër as China se samevlakroosters, met verskillende harmoniese omgewings. Reaktore moet sterker spanningsaanpasbaarheid en anti-harmoniese prestasie hê.

• Gelokaliseerde Bedryf en Onderhoud (B&O): Om langtermyn betroubare bedryf te verseker, moet gelokaliseerde B&O-vermoëns/gewoontes oorweeg, insluitend tegniese opleiding, reserveringsonderdeelvoorsiening en gelokaliseerde dienste.

2.2 Aanpassing en Innovasie van Tegniese Standaarde

Om die bo-ge=noemde uitdagings te tackel, het hierdie navorsing innoverende maatreëls geneem, waarvan die mees kritiese die aanpassing van voorprojek tegniese standaarde en spesifikasies gebaseer op die werklike gebruik en toetsing van die nuwe droë-reaktor was. Dit het tegniese aanpassingskwessies opgelos en 'n sleutelverwysing vir soortgelyke projekte verskaf.

Kern tegniese standaardmodifikasies:

• Deelspanningstoets Skrap: Eksterne korona-interferensie op droë-reaktore overstyg hul interne deelspanning. Met geen volwasse toetsmetodes/kriteria vir interferensiedeelspanning, en beskouing dat NBR 5356 - 11 - 2016 slegs op laagspanning droë-transformers (geen eksterne interferensie) en IEEE C57.21 droë-sydwysreaktore van sulke toetse vrystel, is die deelspanningstoets vir 500kV droë-reaktore geskrap.

• Optimaliseer Isolasie en Toetstyd: Volgens Brasiliaanse standaarde, is die ligblyksimpulsdraagvermoë 1550kV en bedryfsimpulsdraagvermoë 1175kV. As gevolg van reaktorimpedansie, is switselimpulstoetstydparameters aangepas tot Td ≥ 120 μs en Tz ≥ 500 μs.

• Verhoog Hitte-afvoer: Vir Brasilië se warm, vochtige klimaat, is 'n nuwe saamgestelde hitte-afvoerstruktuur met Klasse H (180°C) isolering (hittebestandheid met 30°C verhoog teen tradisionele ontwerpe) ontwikkel. Termyk simulasies wys warmtepuntstemperatuurstyg bly binne 60K (onder ontwerplimite).

• Aanpassing van Verliesberekeningmetode: 'n Reaktor se verlies bestaan uit die DC-weerstandverlies van sy winding (Pdc) en die winding se addisionele verlies (Pa). Vir 'n gegewe reaktorstruktuur, is beide Pdc en Pa proporsioneel aan die vierkant van die stroom. Deur transponeerde geleiders te gebruik, en met net 'n paar klein geleidende metaalkomponente (soos verbinder) by verbindingpunte (nie-magneties), neem die addisionele verlies 'n lae proporsie van die DC-verlies in. Toetsresultate wys die prototipe se addisionele verlies is ~9%-12%, dus die verliesberekeningformule is as volg:

• Spanningsaanpasbaarheid Verbeter: Deur die elektromagnetiese ontwerp te optimaliseer, is die spanningsaanpasbaarheidsbereik van die toerusting uitgebrei om groot spanningsfluktuasies in die Brasiliaanse kragrooster te hanteer. Tegelykertyd is die toerusting se anti-harmoniese prestasie verbeter, en harmoniese modes verminder deur 'n spesiale windingontwerp.

3 Evaluering van Praktiese Effekte en Tegniese Standaarde
3.1 Analise van Praktiese Effekte

Deur toepassing by die Silvânia Substation, het die 500kV droë-sydwysreaktor uitsonderlike prestasie getoon. Volgens die CEPRI-EETC03-2022-0880 (E) toetsverslag, sleutelindikatore:

• Verliesvlak: Gemete verlies: 58.367kW @ 80°C (onder 60kW limiet), bevestig effektiewe verliesberekening/beheermetodes.

• Geraasbeheer: Gemete geraas: 57dB(A) (goed onder 80dB(A) vereiste), dankie fokus op geraasbeheerontwerp.

• Temperatuurstygprestasie: Gemiddelde temperatuurstyg: 22.9K; warmtepuntstyg: 26.5K (beide onder ontwerplimite), bevestig nuwe koelontwerp vir Brasilië se klimaat.

• Elektriese Prestasie: Goed geprefereer in toetse (ligblyks/bedryfsimpuls). Gebruik ABNT NBR 5356 - 4/IEC 60076 - 4 parameters (T1, Td, Tz) vir bedryfsimpuls, rekening houende met reaktorimpedansie.

Hierdie bewys die reaktor se toepasbaarheid/superioriteit in Brasilië se rooster, veral in energie-effektiwiteit/omgewingsbeskerming, wat duurbaar ontwikkeling ondersteun. Resultate bevestig ook wetenskaplike, vooruitkykende tegniese spesifikasies.

3.2 Optimering van Tegniese Standaarde Evaluering

Op grond van praktyk/bedryf, stel die span optimisasies voor:

• Verlieslimiete: Verlaag 500kV/20Mvar reaktor verlieslimiet van 60kW @ 80°C tot 58kW @ 80°C; gebruik 75°C vir verliesberekening verwysing.

• Geraasstandaarde: Verskop standaarde (bv. 75dB(A) vir substaties naby woonhuise); oorweeg geraas onder verskillende spannings (bv. 600kV).

• Temperatuurstyglimiete: Pas gemiddelde temperatuurstyglimiet aan van 60K tot 50K; spesifiseer Klasse B isolering (130°C temperatuurindeks, 60/90°C gemiddeld/warmtepuntstyg).

• Isolasiekoördinasie: Verhoog ligblyksimpulsdraagvermoë na 1600kV (vir Brasilië se gereelde ligblyke); gebruik 140kV kragfrekwensie droë-draagvermoë vir neutrale punt isolering. Definieer toetsfrekwensie (≥48Hz, 80% van gerate) en duur (≥60s).

• Omgewingsaanpasbaarheid: Voeg antizoutmist vereistes by (kustgebiede); oorweeg EMF-impak, stel afstand. Gebruik skilde, anti-versvuiling/UV-beskermings in ontwerp.

Hierdie voorstelle verhoog reaktorprestasie/betroubaarheid, lei toekomstige standaarde, en help Brasilië se kragrooster om doeltreffend, betroubaar en duurbaar te ontwikkel.