Udforskning af design og anvendelse af fotoelektriske strømtransformatorer i GIS

1.Design og Anvendelseseksempel på Fotoelektrisk Strømtransformator i GIS

Denne artikel tager et 126kV GIS-projekt som specifikt eksempel for at dybtgående undersøge designideer og praktisk anvendelse af fotoelektriske strømtransformatorer i GIS-systemet. Siden dette GIS-projekt blev officielt taget i drift, er strømsystemet forblevet stabilt, uden nogen store fejl, og driftsstatus er relativt ideel.

1.1 Design og Anvendelsesideer for Fotoelektrisk Strømtransformator

I projektets indledende fase havde GIS-projektteamet intense diskussioner om layoutplanen for den fotoelektriske strømtransformator. Den centrale kontrovers fokuserede på: hvorvidt den skulle placeres i en svovlhexafluorid SF₆ gas miljø eller i et konventionelt luftmiljø.

Plan 1: Placering i Svovlhexafluorid Gas Miljø

Hvis denne plan bliver valgt, vil den fotoelektriske strømtransformator være i et højtryk-svovlhexafluorid gas miljø, og den elektriske forbindelse mellem den og kontrolrummet skal afhænge af fiberoptik. Imidlertid er det ganske vanskeligt at indføre fiberoptik i kontrolboksen i et højtryk-miljø af svovlhexafluorid. Hvis fiberoptik skal laves til slutpunkter på form som kabler, skal professionel seamless svareteknologi anvendes; men svareprocessen vil ikke kun forstyrre overførslen af optiske signaler, men også den ledekilde, der dannes ved svaret, kan påvirke den elektriske isoleringsydelighed af strømtransformator, med mange ugunstige faktorer.

Plan 2: Placering i Luft Miljø

Denne plan behøver ikke at tage hensyn til effekten af højtryk, så der er ingen bekymringer relateret til svaring. Det er dog nødvendigt at fokusere på, hvordan man sikrer tætheden af strømtransformator, samt effekten af hvirvelstrømme på målenøyagtighed og andre potentielle effekter, der kan opstå.

Efter grundig analyse og sammenligning valgte GIS-projektteamet endelig Plan 2. Denne plan tager sikkerhed, pålidelighed og stabilitet i systemdrift som primære overvejelser, og tager fuldt hensyn til operativitet under implementeringen af planen.

2. Løsning på Plansproblemer
Konstruktion og Forbindelse

Ved sammenligning og analyse af konstruktionsstrukturen for den fotoelektriske strømtransformator med den traditionelle elektromagnetiske strømtransformator, blev det besluttet at placere den fotoelektriske strømtransformator i et luftmiljø, og følgende designarbejde blev udført:

Produktion af en tilpasset stor flange, placer den fotoelektriske strømtransformator indeni flangen, og led fiberoptikken ud fra flangens side. På denne måde er forbindelsesdelen mellem fiberoptikken og den fotoelektriske strømtransformator beliggende indeni transformator, og dette område er nabo til de store flanger af andre eksterne transformatorer, og den fotoelektriske strømtransformator og svovlhexafluorid gas er adskilt af metal.

Da hvirvelstrømme vil opstå under drift af strømtransformator, hvilket vil forstyrre målenøyagtighed og spændingen på den fotoelektriske strømtransformator. For at løse dette problem anvendes statisk pulverforplejning på metalkontaktoverfladerne af de to store flanger, for at blokere hvirvelstrømloopet og sikre tætheden af svovlhexafluorid gas.

Elektrisk Felt Simulation og Verifikation

På grund af anvendelsen af flange-struktur i designet, vil elektrisk feltfordelingen for den fotoelektriske strømtransformator ændres. For at verificere effektiviteten af planen, er det nødvendigt at bruge modne simuleringsberegningstools (som ANSYS-software) til at foretage test- og analysearbejde. Brug ANSYS til at foretage feltstyrkeeksperimenter på metalringene og lederne af de to flanger. Blækslagsspirenspændingen, der anvendes i eksperimentet, er 150kV. Gennem præcis analyse af ANSYS-software konkluderes, at feltstyrken ved flangens kantpartier og skjoldet er størst, og maksimumsværdien når 20kV/mm. Dette resultat har passerede test og accept efter grundig forskning og videnskabelig og præcis simuleringsberegning af projektteamet.

I øjeblikket har dette projekt kørt stabil over en lang periode, og effekten er god. I øjeblikket er der opnået visse resultater i forskningen af fotoelektriske strømtransformatorer i Kina. Men i anvendelsesscenarier med højt spændingsniveau, er der stadig problemer som reduktion af birefringens effekt forårsaget af spænding og temperatur, sikring af systemets længdevarig stabilt drift, og yderligere forbedring af målenøjagtighed, der skal løses i efterfølgen.

3. Konklusion

Gennem diskussionen af hele processen fra plansvalg, gennemførelse til løsning af problemer med den fotoelektriske strømtransformator i GIS-systemet, kan det ses, at betydelige resultater er opnået inden for GIS-design og -anvendelse. I sammenligning med den traditionelle elektromagnetiske strømtransformator har den fotoelektriske strømtransformator tydelige fordele, og dens anvendelsesområde bliver stadig bredere. Mange producenter og brugere har allerede adopteret den. Det er forudsigeligt, at i nær fremtid forventes den fotoelektriske strømtransformator at fuldstændigt erstatte den elektromagnetiske strømtransformator, og med den fortsatte udvikling og modenhed af teknologien, vil den bidrage mere til fremskridtet i transformer-teknologi.