Εξερεύνηση του Σχεδιασμού και της Εφαρμογής των Φωτοηλεκτρικών Στροφών Ρεύματος στα GIS

1. Σχεδίαση και Παράδειγμα Εφαρμογής του Φωτοηλεκτρικού Τρανσφορματόρα Ρεύματος στο GIS

Αυτό το άρθρο παίρνει ως συγκεκριμένο παράδειγμα ένα έργο 126kV GIS για να εξετάσει εξ ανάψυξης τις ιδέες σχεδίασης και την πρακτική εφαρμογή των φωτοηλεκτρικών τρανσφορματόρων ρεύματος στο σύστημα GIS. Από την επίσημη λειτουργία αυτού του έργου GIS, το ηλεκτρικό σύστημα έχει παραμείνει σταθερό, χωρίς να σημειωθούν σημαντικές βλάβες, και η κατάσταση λειτουργίας είναι αρκετά ιδανική.

1.1 Ιδέες Σχεδίασης και Εφαρμογής του Φωτοηλεκτρικού Τρανσφορματόρα Ρεύματος

Στο πρώτο στάδιο του έργου, η ομάδα έργου GIS είχε έντονες συζητήσεις για το σχέδιο διάταξης του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος. Ο πυρήνας της διαμάχης επικεντρώθηκε στο εάν θα τοποθετηθεί σε περιβάλλον αέριου εξαφθορίου στο οξυγόνο SF₆ ή σε συνηθισμένο ατμοσφαιρικό περιβάλλον.

Πρότυπο 1: Τοποθέτηση σε Περιβάλλον Αερίου Εξαφθορίου στο Οξυγόνο

Εάν εγκριθεί αυτό το πρότυπο, ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος θα βρίσκεται σε περιβάλλον υψηλής πίεσης αερίου εξαφθορίου στο οξυγόνο, και η ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ αυτού και της διαχειριστικής αίθουσας θα πρέπει να εξαρτάται από οπτικούς ινδαλίους. Ωστόσο, στο υψηλού πίεσης περιβάλλον του αερίου εξαφθορίου στο οξυγόνο, είναι αρκετά δύσκολο να εισαχθούν οπτικοί ινδαλίους στο κουτί ελέγχου. Εάν οι οπτικοί ινδαλίους πρέπει να γίνουν σε λήμματα παρόμοια με τη μορφή καλωδίων, πρέπει να χρησιμοποιηθεί επαγγελματική τεχνολογία ατελείωτης συγκόλλησης· αλλά ο προσδιορισμός της διαδικασίας συγκόλλησης θα επεκταθεί όχι μόνο στη μετάδοση των οπτικών σημάτων, αλλά και η ηλεκτρική διαδρομή που δημιουργείται από τη συγκόλληση μπορεί να επηρεάσει την ηλεκτρική απομόνωση του τρανσφορματόρα ρεύματος, με πολλούς ανεπιθύμητους παράγοντες.

Πρότυπο 2: Τοποθέτηση σε Ατμοσφαιρικό Περιβάλλον

Αυτό το πρότυπο δεν χρειάζεται να λάβει υπόψη την επίδραση της υψηλής πίεσης, οπότε δεν υπάρχουν ανησυχίες σχετικά με τη συγκόλληση. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να εστιαστεί στο πώς να εξασφαλιστεί η διάταξη του τρανσφορματόρα ρεύματος, καθώς και η επίδραση των διατριβικών ρευμάτων στην ακρίβεια μέτρησης και άλλες πιθανές επιπτώσεις που μπορεί να προκύψουν.

Μετά από αυστηρή ανάλυση και σύγκριση, η ομάδα έργου GIS επέλεξε τελικά το Πρότυπο 2. Αυτό το πρότυπο θεωρεί ως πρωτεύουσα σκέψη την ασφάλεια, την αξιοπιστία και τη σταθερότητα της λειτουργίας του συστήματος, και λαμβάνει πλήρως υπόψη την εφαρμοσιμότητα κατά την εφαρμογή του προτύπου.

2. Λύση Προβλημάτων Προτύπου
Σχεδιασμός Δομής και Σύνδεση

Με τη σύγκριση και ανάλυση της δομής σχεδιασμού του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος με εκείνη του παραδοσιακού ηλεκτρομαγνητικού τρανσφορματόρα, αποφασίστηκε να τοποθετηθεί ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος σε ατμοσφαιρικό περιβάλλον, και να εκτελεστούν τα εξής έργα σχεδιασμού:

Να παραχθεί ένα προσαρμοσμένο μεγάλο φλάνσι, να τοποθετηθεί ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος μέσα στο φλάνσι, και να εκχωρηθεί ο οπτικός ινδαλίους από την πλευρά του φλάνσι. Με αυτόν τον τρόπο, η σύνδεση μεταξύ του οπτικού ινδαλίου και του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος βρίσκεται μέσα στον τρανσφορματόρα, και αυτή η περιοχή είναι γειτονική με τα μεγάλα φλάνσια άλλων εξωτερικών τρανσφορματόρων, και ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος και το αέριο εξαφθορίου στο οξυγόνο είναι απομονωμένα από μέταλλο.

Επειδή θα παραχθούν διατριβικά ρεύματα κατά τη λειτουργία του τρανσφορματόρα ρεύματος, τα οποία θα επηρεάσουν την ακρίβεια μέτρησης και την τάση του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος. Για να επιλυθεί αυτό το πρόβλημα, χρησιμοποιείται ηλεκτροστατική επενδύση στις επαφές μετάλλων των δύο μεγάλων φλάνσιων, ώστε να αποκλειστεί η διατριβική διαδρομή και να εξασφαλιστεί η διάταξη του αερίου εξαφθορίου στο οξυγόνο.

Προσομοιωτική Σίμουλαση και Επαλήθευση

Λόγω της χρήσης της δομής φλάνσι στον σχεδιασμό, η κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος θα αλλάξει. Για να επαληθευθεί η αποτελεσματικότητα του προτύπου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν ωριμές εργαλεία προσομοίωσης (όπως το λογισμικό ANSYS) για να εκτελεστούν δοκιμές και ανάλυση. Χρησιμοποιήστε το ANSYS για να διεξαγάγετε πειράματα δυναμικής στις μεταλλικές αντικειμενικές και τους ηλεκτροδοχούς των δύο φλάνσιων. Το σημείο χτύπημας που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα ήταν 150kV. Μέσω ακριβούς ανάλυσης από το λογισμικό ANSYS, συμπεριέρχεται ότι η δυναμική στα άκρα των φλάνσιων και της αποκλειστικής κάλυψης είναι η μεγαλύτερη, και η μέγιστη τιμή φθάνει στα 20kV/mm. Αυτό το αποτέλεσμα έχει περάσει τη δοκιμή και την αποδοχή μετά από ενδελεχή έρευνα και επιστημονική και ακριβή προσομοίωση από την ομάδα έργου.

Τώρα, αυτό το έργο λειτουργεί σταθερά εδώ και μεγάλο χρονικό διάστημα, και τα αποτελέσματα είναι καλά. Σήμερα, έχουν επιτευχθεί σημαντικά αποτελέσματα στην έρευνα των φωτοηλεκτρικών τρανσφορματόρων ρεύματος στην Κίνα. Ωστόσο, σε εφαρμογές υψηλής τάσης, υπάρχουν ακόμη προβλήματα όπως η μείωση της επίδρασης της διπλής διαφοροποίησης που προκαλείται από την ένταση και τη θερμοκρασία, η εξασφάλιση της μακροχρόνιας σταθερής λειτουργίας του συστήματος, και η περαιτέρω βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης, τα οποία πρέπει να επιλυθούν στη συνέχεια.

3. Συμπέρασμα

Μέσω της συζήτησης της ολόκληρης διαδικασίας από την επιλογή του προτύπου, την εφαρμογή έως την επίλυση των προβλημάτων του φωτοηλεκτρικού τρανσφορματόρα ρεύματος στο σύστημα GIS, μπορεί να διαπιστωθεί ότι έχουν επιτευχθεί σημαντικά αποτελέσματα στο πεδίο του σχεδιασμού και της εφαρμογής του GIS. Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό ηλεκτρομαγνητικό τρανσφορματόρα, ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος έχει σαφή πλεονεκτήματα, και η εφαρμογή του γίνεται όλο και πιο ευρεία. Πολλοί κατασκευαστές και χρήστες τον έχουν ήδη υιοθετήσει. Είναι προβλέψιμο ότι στο κοντινό μέλλον, ο φωτοηλεκτρικός τρανσφορματόρας ρεύματος αναμένεται να αντικαταστήσει εντελώς τον ηλεκτρομαγνητικό τρανσφορματόρα, και με τη συνεχή ανάπτυξη και ωρίμανση της τεχνολογίας, θα συμβάλει περαιτέρω στην πρόοδο της τεχνολογίας των τρανσφορματόρων.