Бразилиядағы 500кВ жуықтыру реакторларының техникалық өзіндіктері туралы және стандарттарына қолданылуы

1 Техникалық өзектіліктер және 500кВ сүйіктісіз параллель реакторларының стандарттық басылымдары
1.1 Техникалық өзектіліктер

500кВ сүйіктісіз параллель реактор, ұлттағы жүгірту системасы үшін маздауы жоқ энергетикалық түйіндеме, негізгі өзектіліктері дамыған диэлектрикалық іздену, жаңартылған жылу айналдыру, оптимизді електромагниттық дизайн және модульді структура. Бұл артықшылықтар, әдетте қолданылатын мазмен толтырылған реакторларға қарағанда, жаңа техникалық стандарттық талаптарды шағылады.

• Дамыған диэлектрикалық іздену: Епоксид резина күйілімі мен нанокомпозиттер (нано-SiO₂ заттары епоксидтің құлау қаттылығын ~40% және дербес өсу басталу напрямдасын 25% арттырады) пайдаланылады, бұл диэлектрикалық ізденуді және дербес өсу туралы қабілеттілікті жақсартады. Бұл жаңалық стандарттарда диэлектрикалық деңгейлер мен дербес өсу тесті әдістерін қайта анықтау үшін қажет.

• Жаңартылған жылу айналдыру: Композит структура (көптеген каналды жылу айналдыру + фазалы ауыстыру материалымен көмек ететін жылу айналдыру) жылуың өсу температурасын 60К-ға (IEC шектерінен деңгейде, конечті элементтер анализі мен эксперименттері арқылы дәлелденген). Жаңа температура өсу тесті әдістері/шектері стандарттарда қажет.

• Оптимизді електромагниттық дизайн: Көптеген деңгейлі диагоналды намыс және градиентті диэлектрикалық іздену электр өрісінің таралуын жақсартады, қысымды қорғау қабілетін жақсартады. Конечті элементтер анализі намысқа максималды электр өрісінің күшін ~20% азайтатынын көрсетеді. Стандарттарда электр өрісінің таралуы мен қысымды қорғау қабілетін бағалау әдістері қосылуы керек.

• Модульді структура: Сериялық байланысты бірдей негізгі бөлшектерден тұратын, өндіріс, тасымалдау және орнына орналастыру үшін жеңілдетеді. Стандарттарда модуль арасындағы байланыстың қабілеттілігі және жалпы қабілеттіліктің ұқсастығын тексеру талаптары қосылуы керек.

1.2 Техникалық стандарттардың басылымы және құрастыруы

Бразилияда 500кВ сүйіктісіз параллель реактор технологиясын қолдануда техникалық стандарттар маңызды рөл атқарды. Жоба құру командасы Бразилияның электр стандарты ABNT NBR 5356 - 6 Трансформатор бөлімі 6: Реакторлар, және IEC 60076 - 6 Энергетикалық трансформаторлар - Бөлім 6: Реакторлар және IEEE Std C57.12.90 - 2021 Суюқтықтан қорғалған распределюция, энергетикалық және регулировкалық трансформаторлар үшін стандартты тест әдістері деп қолданылған, Бразилияға қолайлы болатын 500кВ сүйіктісіз параллель реактор техникалық спецификациясын құрастыру үшін.

Спецификация құрастыру кезінде маңызды назар аудару:

• Диэлектрикалық деңгей: Бразилияның желісіне қарай, диэлектрикалық талаптар жоғарылатылды (жарық тоқталу қабілеті: 1550кВ; жұмыс тоқталу қабілеті: 1175кВ - Кытай стандарттарынан жоғары, бірақ желіге қолайлы). NBR5356 - 6 бойынша Tz ≥ 1000 μs және Td ≥ 200 μs.

• Температура өсуі және жылу айналдыру: Бразилияның жылуы қоршаған ортаны қарағанда, орта температура өсу шектері 60K-тен 50K-ке жоғарылатылды (жаңа жылу айналдыру дизайні арқылы, қауіпсіздікті жақсартады). Композитті жылу айналдыру структурасы үшін термалық изображение анализі және узақ мезгілді температура мониторингі қосылды.

• Жою талаптары және есептеу: Бразилия стандарттары бойынша 0.3% интерференция жою шектерімен құрастырылды. IEEE Std C57.12.90 - 2021 Annex B.2 қолданылған, 50Hz-60Hz жою есептеу модельі құрастырылды, дауыстардың аралығында дәл және салыстырылатын жою есептеулері қамтамасыз етеді.

• Қоршаған ортаның қабілеттілігі: Бразилияның жылуы және тыныс ортаны қарағанда, қышқыл туманға, киңістіктерге және UV-ға қарсылық талаптары қосылды, узақ мезгілді қабілеттілікті жақсартады. Тез есірлену және тыныс-жылу циклдері үшін тесттер құрастырылды.

2 500кВ сүйіктісіз параллель реакторлардың Бразилияда қолданылуы
2.1 Технологияны енгізу және стандарттарды адаптациялау кезіндегі ауырсынулар

Бразилияның энергетикалық системасында 500кВ сүйіктісіз параллель реактор технологиясын қолдану көптеген ауырсынуларды талап етеді, бұл маңызды маселелерді шешу үшін:

• Техникалық стандарттардың айырмашылығы: Бразилияның ABNT NBR 5356 - 6 Трансформатор бөлімі 6: Реакторлар және Кытайдың GB/T 1094.6 - 2017 Энергетикалық трансформаторлар - Бөлім 6: Реакторлар ұқсас структураға ие, бірақ конкретті талаптар мен қолдану деталдарында айырмашылықтар бар. Екеуі де IEC 60076 - 6-ға сүйенеді, бірақ ұлттық қажеттіліктерге қолайлы болғанымен, диэлектрикалық деңгейлер, температура өсу шектері және жою есептеу әдістерінде айырмашылықтар бар. Бұл айырмашылықтар технологияны адаптациялау кезінде ерекше назар аудару қажет.

• Ауа райына қабілеттілік: Бразилияның тропикалық ауа райы (мисалы, Силвания аймағы: жыл сайын орта температура >25°C, салыстық тыныс ≥80%) жылу айналдыру және диэлектрикалық ізденуге жоғары талаптар қойылады. Осы жылу, тыныс ортаның қызығушылығы ұлттағы энергетикалық түйіндемелердің диэлектрикалық іздену және қызмет күніне қарай қауіп береді.

• Желі қасиеттеріне қабілеттілік: Бразилияның 500кВ желісіндегі напрямдас өсуі Кытайның бірдей деңгейдегі желілерінен ~15% жоғары, және әртүрлі гармоникалық ортаны қамтиды. Реакторлар қатаң напрямдас қабілеттілігі және антигармоникалық қабілеттілігі қажет.

• Локализацияланған қызмет көрсету және техникалық қызмет (О&М): Узақ мезгілді қауіпсіз қызмет көрсету үшін локализацияланған О&М қабілеттері/әдістері қарастырылуы керек, техникалық оқыту, запас бөлшектерінің қамтамасыз етілуі және локализацияланған қызметтер қамтиды.

2.2 Техникалық стандарттардың өзгерту және жаңартуы

Жоғарыда айтылған ауырсынуларды шешу үшін, бұл зерттеу инновациялық қадамдарды қолданды, ең маңыздысы - жаңа сүйіктісіз реактордың фактикалық қолдануы және тесті үшін алдындағы техникалық стандарттарды және спецификацияларды өзгерту. Бұл техникалық адаптация маселелерін шешті және схож жобалар үшін маңызды басқару құралын қамтамасыз етеді.

Негізгі техникалық стандарттардың өзгертулері:

• Дербес өсу тестін жою: Сүйіктісіз реакторлардың сыртқы корона интерференциясы олардың ішкі дербес өсуінен әлдеқайда жоғары. Интерференциялық дербес өсу үшін дайын тест әдістері/критерийлері жоқ, NBR 5356 - 11 - 2016 төмен напрямдас сүйіктісіз трансформаторларға (сыртқы интерференциясы жоқ) және IEEE C57.21 сүйіктісіз параллель реакторлардан бұл тесттерді жою үшін қолданылған, 500кВ сүйіктісіз реакторлар үшін дербес өсу тесті жоюы қажет.

• Диэлектрикалық іздену және тест уақытын жақсарту: Бразилия стандарттары бойынша, жарық тоқталу қабілеті 1550кВ, жұмыс тоқталу қабілеті 1175кВ. Реактордың импедансына қарай, коммутациялық тоқталу тестінің уақыты параметрлері Td ≥ 120 μs және Tz ≥ 500 μs-ке өзгертуі қажет.

• Жылу айналдыру қабілетін жақсарту: Бразилияның жылу, тыныс ортаны қарағанда, Class H (180°C) диэлектрикалық іздену (tradisional дизайнына қарағанда қызмет күнін 30°C арттыру) жаңа композитті жылу айналдыру структурасы құрастырылды. Термалық моделирование бойынша жылуың өсу температурасы 60K-ға (дизайн шектерінен төмен) қалады.

• Жою есептеу әдісін өзгерту: Реактордың жоюсы намыстың DC өсу жоюсы (Pdc) және намыстың қосымша жоюсы (Pa) қамтиды. Белгілі бір реактор структурасы үшін Pdc және Pa токтың квадратына пропорционалды. Транспондирлеу қолданылған, соңғы қосымша металл қоспалары (көбінесе байланыс ұяшықтары) (магнетті емес) қосымша жоуыны DC жоуынына қатысты төмен пропорциялық. Прототиптің қосымша жоуыны ~9%-12%, сондықтан жоуын есептеу формуласы мынадай болады:

• Напрямдас қабілеттілікті жақсарту: Электромагниттық дизайнды оптимизациялау арқылы, түйіндеменің напрямдас қабілеттілігінің аралығы кеңейтілді, Бразилияның энергетикалық желісіндегі зор напрямдас өсулеріне қолайлы болды. Сонымен қатар, түйіндеменің антигармоникалық қабілеттілігі жақсартылды, және әртүрлі намыс дизайні арқылы гармоникалық режимдер азайтылды.

3 Фактикалық нәтижелерді және техникалық стандарттарды бағалау
3.1 Фактикалық нәтижелерді талдау

Силвания подстанциясында қолдану арқылы 500кВ сүйіктісіз параллель реактор жақсы өзіндікті көрсетті. CEPRI-EETC03-2022-0880 (E) тест ресмихаты бойынша, маңызды индикаторлар:

• Жою деңгейі: Өлшенген жоуын: 58.367кВт @ 80°C (60кВт шектерінен төмен), жоуын есептеу/бақылау әдістерінің әсерлігін дәлелдейді.

• Шуының қызметі: Өлшенген шуы: 57дБ(А) (80дБ(А) талаптарынан төмен), шуының қызметіне арналған дизайн қолданылған.

• Температура өсуі: Орта температура өсуі: 22.9K; жылуың өсуі: 26.5K (әрқайсысы дизайн шектерінен төмен), Бразилияның ауа райына қолайлы жаңа жылу айналдыру дизайнін дәлелдейді.

• Электр өрісінің өзіндігі: Тесттерде (жарық/жұмыс тоқталу) жақсы өзіндік көрсетті. ABNT NBR 5356 - 4/IEC 60076 - 4 параметрлері (T1, Td, Tz) қолданылған, реактордың импедансын қарастырып, жұмыс тоқталу үшін.

Бұл реактордың Бразилияның желісіндегі қолданылуын және жақсартылуын дәлелдейді, әсіресе энергетикалық қауіпсіздік және қоршаған ортаны сақтау үшін, ұстанымды дамытуға қолдау көрсетеді. Нәтижелер ғылыми, болжамды техникалық спецификацияларды дәлелдейді.

3.2 Техникалық стандарттарды оптимизациялау бағалануы

Практика және қызмет көрсету бойынша, команда төмендегі оптимизацияларды ұсынады:

• Жоуын шектері: 500кВ/20Мвар реактордың жоуын шектерін 60кВт @ 80°C-ден 58кВт @ 80°C-ге төмендету; жоуын есептеу үшін 75°C-ті қолдану.

• Шуы стандарттары: Стандарттарды жақсарту (мисалы, жергіліктік жайларға жақын подстанциялар үшін 75дБ(А)); әртүрлі напрямдас (мисалы, 600кВ) үшін шуын қарастыру.

• Температура өсу шектері: Орта температура өсу шектерін 60K-тен 50K-ке төмендету; Class B диэлектрикалық іздену (130°C температура индексі, 60/90°C орта/жылуың өсуі).

• Диэлектрикалық координация: Жарық тоқталу қабілетін 1600кВ-ге (Бразилияда көп кездесетін жарықтоқталу үшін); нейтраль нүктесінің диэлектрикалық ізденуі үшін 140кВ жылуынан қорғалған. Тесттің дауыстың (≥48Гц, 80% номиналдық) және уақыты (≥60с) анықтау.

• Ауа райына қабілеттілік: Қышқыл туманға қарсылық талаптарын қосу (теңіз аймағы); EMF әсерін қарастыру, аралықты анықтау. Дизайнде қорғау экрандары, қышқылдық/UV-ға қарсылық покрытияларын қолдану.

Бұл ұсыныстар реактордың өзіндігі мен қауіпсіздігін жақсартады, болашақ стандарттарға бағыт береді, Бразилияның энергетикалық желісін ұстанымды, қауіпсіз және ұстанымды әрекететуді көмек етеді.