Tehniskās Īpašības un Standarti 500kV Sausas Pārtraukuma Reaktoru Izmantošanai Brazīlijā

1 Tehniskās īpašības un standarta atsauces 500 kV sūkļa reaktoram
1.1 Tehniskās īpašības

500 kV sūkļa reaktors, bezolejas enerģijas ierīce ultraugstsprieguma pārvades sistēmām, izcelas ar tālāko izolāciju, inovatīvo siltumizdalīšanos, optimizētu elektromagnētisko dizainu un modulāru struktūru. Šie priekšrocības, kas pārsniedz tradicionālos olejas apjuktos reaktorus, veicina jaunas tehniskās standarta prasības.

• Izvērsta izolācija: Izmantojot epoksidresinu liešanu un nanokompozītus (ar nano-SiO₂ daudzveidojamām partiklēm, kas palielina epoksidresinas bojāšanas stiprumu aptuveni par 40% un daļējo izplūšanas sākotnējo spriegumu par 25%), tiek uzlabota izolācija un daļējās izplūšanas izturība. Šis caurums prasa reformulēt izolācijas līmeņus un daļējās izplūšanas testa metodes standartos.

• Inovatīva siltumizdalīšana: Kompositā struktūra (daudzkanāls piespieda gaisa dzesēšana + fāzes maiņas materiālu palīdzībā siltuma izdalīšana) uztur karstu punktu temperatūras pieaugumu zem 60K (iekš IEC robežām, pārbaudīts ar galveno elementu analīzi un eksperimentiem). Jaunām temperatūras pieauguma testa metodēm/robežām ir nepieciešamas standartos.

• Optimizēta elektromagnētiskā dizaina: Daudzslāņu novietojumi un gradiens izolācija optimizē elektriskā lauka sadalījumu, uzlabojot īsās slodzes izturību. Galveno elementu analīze rāda aptuveni 20% samazinājumu maksimālajā elektriskajā laukā vijumu. Standarti jāpievieno elektriskā lauka sadalījuma un īsās slodzes izturības novērtēšanas metodes.

• Modulārā struktūra: Sastāv no seriāli savienotiem identiskiem pamatelementiem, vieglākam ražošanai, transportēšanai un vietas uzstādīšanai. Standarti jāpievieno intermoduālā savienojuma drošības un kopējās veiktspējas saskaņotības testa prasības.

1.2 Atsauces un formulēšana tehniskajiem standartiem

Brazīlijā 500 kV sūkļa reaktoru tehnoloģijas piemērošanā tehniskie standarti spēlēja lielu lomu. Pētniecības komanda iedziļinājās Brazīlijas elektrotehniskajā standartā ABNT NBR 5356 - 6 Transformatora 6. daļa: Reaktori, un apvienojot starptautiskos standartus, piemēram, IEC 60076 - 6 Elektrostacijas transformatori - 6. daļa: Reaktori un IEEE Std C57.12.90 - 2021 Standarta testa procedūras šķidruma apjuktiem distribūcijas, enerģijas un regulējošiem transformatoriem, izstrādāja 500 kV sūkļa reaktoru tehnisko specifikāciju, kas atbilst Brazīlijas kontekstam.

Galvenie uzmanības centrālo punktu specifikācijas izstrādē:

• Izolācijas līmenis: Pielāgojot Brazīlijas tīklam, tika paaugstinātas izolācijas prasības (gaisma impulsa izturība: 1550 kV; darbības impulsa izturība: 1175 kV - augstāka nekā Ķīnas standarti, bet tīkla atbilstoša). Saskaņā ar NBR5356 - 6, pārslēguma impulsa tests Tz ≥ 1000 μs un Td ≥ 200 μs.

• Temperatūras pieaugums un siltumizdalīšana: Brazīlijas augstās temperatūras vides dēļ vidējais temperatūras pieauguma ierobežojums tika saīsināts no 60K līdz 50K (ar inovatīvu dzesēšanas dizainu, uzlabojot drošību). Pievienota termogrāfiskā analīze un ilgtermiņa temperatūras monitorings kompositā dzesēšanas struktūrai.

• Zaudējumu prasības un aprēķins: Izstrādāts saskaņā ar Brazīlijas standartiem ar 0,3% interferences zaudējumu ierobežojumu. Izmantojot IEEE Std C57.12.90 - 2021 Anotāciju B.2, tika izveidots 50Hz-60Hz zaudējumu konvertēšanas modelis, nodrošinot precīzus un salīdzināmus zaudējumu aprēķinus dažādās frekvencēs.

• Vides pielāgošanās: Brazīlijas karstajai un mitrākajai klimatam, pievienotas pretālei, pretuzliesmošanu un pretUV prasības, lai uzlabotu ilgstošo uzticamību. Formulēti paātrināti novecēšanas un mitrā siltuma cikla testi.

2 500 kV sūkļa reaktoru piemērošana Brazīlijā
2.1 Tehnoloģijas ieviešanas un standarta pielāgošanas problēmas

500 kV sūkļa reaktoru tehnoloģijas piemērošana Brazīlijas enerģijas sistēmā rada daudzas problēmas, kas prasa risinājumus šādiem galvenajiem jautājumiem:

• Tehnisko standartu atšķirības: Brazīlijas ABNT NBR 5356 - 6 Transformatora 6. daļa: Reaktori un Ķīnas GB/T 1094.6 - 2017 Elektrostacijas transformatori - 6. daļa: Reaktori ir strukturāli līdzīgi, bet atšķiras konkrētās prasības un īstenošanas detaļās. Abi atsaucejas uz IEC 60076 - 6, bet tie ir lokalizēti valsts vajadzībām, atšķirīgas izolācijas līmeņos, temperatūras pieauguma robežās un zaudējumu aprēķina metodēs. Šīs atšķirības prasa rūpīgu apstrādi tehnoloģijas pielāgošanā.

• Klimata pielāgošanās: Brazīlijas tropiskais klimats (piemēram, Silvânia reģions: gadā vidējā temperatūra >25°C, relatīvā mitrums ≥80%) uzliek lielākas siltumizdalīšanas un izolācijas prasības. Šāds karsts, mitrs vide smagi izaicina tradicionālo enerģijas ierīču izolāciju un izmantošanas laiku.

• Tīkla rakstura pielāgošanās: Brazīlijas 500 kV tīkls ir aptuveni 15% lielāks sprieguma svārstījumu nekā Ķīnas līdzīgos tīklos, ar atšķirīgu harmonisku vidi. Reaktoriem ir nepieciešama stiprāka sprieguma pielāgošanās un pretarmóniskā veiktspēja.

• Lokalizētas operācijas un apsaimniekošanas (O&M) vajadzības: Lai nodrošinātu ilgstošu uzticamu darbību, jāņem vērā vietējās O&M spējas/unumi, ietverot tehnisko mācīšanu, rezerves daļu piegādi un vietējas pakalpojumus.

2.2 Tehnisko standartu pielāgošana un inovācija

Lai risinātu minētās problēmas, šajā pētījumā tika pieņemti inovatīvi pasākumi, visbūtiskākie no tiem bija projekta iepriekšējos tehnisko standartu un specifikāciju pielāgošana, balstoties uz jauna sūkļa reaktora faktisku izmantošanu un testēšanu. Tas atrisināja tehnisko pielāgošanas problēmas un sniedza būtisku atsauces punktu līdzīgiem projektiem.

Galvenie tehnisko standartu grozījumi:

• Atcelt daļējās izplūšanas testu:Sūkļa reaktoru ārējā korona interference pārsniedz to iekšējo daļējo izplūšanu. Bez pilnveidotām testa metodēm/kritērijiem interferenču daļējām izplūšanām, un ņemot vērā, ka NBR 5356 - 11 - 2016 attiecas tikai uz zemu spriegumu sūkļa transformatoriem (bez ārējās interferences) un IEEE C57.21 atbrīvo sūkļa reaktorus no šādiem testiem, 500 kV sūkļa reaktoru daļējās izplūšanas tests tika atcelts.

• Optimizēt izolāciju un testa laiku:Saskaņā ar Brazīlijas standartiem, gaisma impulsa izturība ir 1550 kV, un darbības impulsa izturība ir 1175 kV. Tā kā reaktora impedancē, pārslēguma impulsa testa laika parametri tiek pielāgoti Td ≥ 120 μs un Tz ≥ 500 μs.

• Palielināt siltumizdalīšanu:Brazīlijas karstajā, mitrā klimatā tika izstrādāta jauna kompositā siltumizdalīšanas struktūra, izmantojot klases H (180°C) izolāciju (palielinot siltuma izturību par 30°C salīdzinājumā ar tradicionālajiem dizainiem). Termiskie modeļi rāda, ka karstā punkta temperatūras pieaugums paliek zem 60K (zem dizaina robežām).

• Zaudējumu aprēķina metodes pielāgošana:Reaktora zaudējumi sastāv no viju DC rezistances zaudējumiem (Pdc) un viju papildu zaudējumiem (Pa). Fiksētā reaktora struktūrā gan Pdc, gan Pa ir proporcionāli strāvas kvadrātam. Izmantojot transponētus vadiņus, un tikai ar dažiem maziem vedēju metāla komponentiem (piemēram, savienojumi) savienojumu punktos (ne-magnetiski), papildu zaudējumi veido mazu proporciju DC zaudējumiem. Testa rezultāti rāda, ka prototipa papildu zaudējumi ir aptuveni 9%-12%, tātad zaudējumu aprēķina formula ir šāda:

• Sprieguma pielāgošanas uzlabošana:Elektromagnētiskā dizaina optimizēšanā tika paplašināts iekārtas sprieguma pielāgošanas diapazons, lai tiktos ar lielākiem sprieguma svārstījumiem Brazīlijas enerģijas tīklā. Tāpat tika uzlabota iekārtas pretarmóniskā veiktspēja, un armóniskās režīmi tika samazināti ar īpašu viju dizainu.

3 Praktiskā efektivitāte un tehnisko standartu novērtējums
3.1 Praktiskā efektivitātes analīze

500 kV sūkļa reaktora piemērošana Silvânia pārvadītavā parādīja izcilu veiktspēju. Saskaņā ar CEPRI-EETC03-2022-0880 (E) testa ziņojumu, galvenie rādītāji:

• Zaudējumu līmenis:Mērītie zaudējumi: 58.367 kW @ 80°C (zem 60 kW ierobežojuma), apstiprinot efektīvas zaudējumu aprēķina un kontrolēšanas metodes.

• Troksnes kontrolēšana:Mērītā trokšne: 57 dB(A) (diezgan zem 80 dB(A) prasības), dēļ koncentrētas trokšnes kontroles dizaina.

• Temperatūras pieauguma veiktspēja:Vidējais temperatūras pieaugums: 22.9 K; karstā punkta pieaugums: 26.5 K (abi zem dizaina robežām), apstiprinot jaunu dzesēšanas dizainu Brazīlijas klimatam.

• Elektroenerģijas veiktspēja:Izcili veica testus (gaisma/operācijas impulsus). Izmantojot ABNT NBR 5356 - 4/IEC 60076 - 4 parametrus (T1, Td, Tz) operācijas impulsam, ņemot vērā reaktora impedanci.

Šie pierāda reaktora piemērotību/pārsniedzumu Brazīlijas tīklā, īpaši enerģētikas efektivitātes un vides aizsardzības ziņā, atbalstot ilgtspējīgu attīstību. Rezultāti arī apstiprina zinātniskus, progresīvus tehniskos specifikācijus.

3.2 Tehnisko standartu optimizācijas novērtējums

Praktikas un darbības pamatā komanda ierosina optimizācijas:

• Zaudējumu ierobežojumi:Samazināt 500 kV/20 Mvar reaktora zaudējumu ierobežojumu no 60 kW @ 80°C līdz 58 kW @ 80°C; izmantot 75°C kā zaudējumu aprēķina atsauces temperatūru.

• Troksnes standarti:Uzlabot standartus (piemēram, 75 dB(A) pārvadītāvām tuvāk dzīvokļiem); ņemt vērā troksni dažādos spriegumos (piemēram, 600 kV).

• Temperatūras pieauguma ierobežojumi:Pielāgot vidējo temperatūras pieauguma ierobežojumu no 60 K līdz 50 K; noteikt klases B izolāciju (130°C temperatūras indekss, 60/90°C vidējais/karstā punkta pieaugums).

• Izolācijas koordinācija:Paaugstināt gaisma impulsa izturību līdz 1600 kV (Brazīlijas biezo gaisma pieauguma dēļ); izmantot 140 kV enerģijas frekvences sūkļa izturību neitrālajam punktam. Definēt testa frekvenci (≥48 Hz, 80% no nominālā) un laiku (≥60 s).

• Vides pielāgošanās:Pievienot pretālei prasības (krasta rajoni); ņemt vērā EMF ietekmi, noteikt atstarpe. Izmantot aizsargus, pretuzliesmošanas un UV apklājumus dizainā.

Šie ieteikumi uzlabo reaktora veiktspēju/uzticamību, vadīt nākotnes standartus un palīdz Brazīlijas tīklam attīstīties efektīvi, uzticami un ilgtspējīgi.