Fototehniliste strömtransformatorite disaini ja rakendamist GIS-s uurides
1. Valgusvoolu kuluvahetaja disaini ja rakenduse näide GIS-s
See artikkel võtab 126kV GIS-projekti kui konkreetse näite, et sügavalt uurida valgusvoolu kuluvahetajate disainimõtteid ja praktilist rakendust GIS-süsteemis. Alates selle GIS-projekti ametlikust kasutuselevõtmisest on elektrivõrk jäänud stabiiliseks, suuri katkestusi ei ole toimunud ning töö käivitus on suhteliselt ideaalne.
1.1 Valgusvoolu kuluvahetaja disaini ja rakenduse mõtted
Projekti alguses pidas GIS-projekti meeskond intensiivseid arutelusid valgusvoolu kuluvahetaja paigutusskeemile. Üksikasjalikult keskenduti küsimusele: kas seda paigutada südiammutikuheksafluoriidi (SF6) gaasi keskkonda või tavalisse õhukeskkonda.
Skeem 1: Paigutamine südiammutikuheksafluoriidi gaasi keskkonda
Kui see skeem vastu võetakse, siis valgusvoolu kuluvahetaja asub kõrgepinge südiammutikuheksafluoriidi gaasi keskkonnas, ja selle ühendamiseks kontrollituba peab kasutama optilisi viiteid. Kuid südiammutikuheksafluoriidi kõrgepinges keskkonnas on optiliste viite sisseviimine kontrolliboxi suhteliselt keeruline. Kui optilised viited tuleks muuta kaabelitega sarnaste lõppkontaktideks, siis tuleb kasutada professionaalset naaditundmatut soojundustehnikat; kuid soojundusprotsess mitte ainult segadaks optiliste signaalide edastamist, vaid ka soojunduse tekitatud juhitav tee võib mõjutada kuluvahetaja elektrilist eraldusvõimet, mis toob kaasa palju ebasoodseid tegureid.
Skeem 2: Paigutamine õhukeskkonda
See skeem ei pea arvesse võtma kõrgepinge mõju, nii et seal ei ole soojundusega seotud mureid. Siiski tuleb keskenduda sellele, kuidas tagada kuluvahetaja tiheitust, samuti turvaloogude mõju mõõtmistäpsusele ja muudele võimalikele mõjudele.
Pärast põhjalikku analüüsi ja võrdlust valis lõpuks GIS-projekti meeskond Skeemi 2. See skeem võtab esiplaanile süsteemi töö kindluse, usaldusväärsuse ja stabiilsuse, ja täielikult arvestab skeemi elluviimise käigus teostatava operatiivsusega.
2. Skeemiprobleemide lahendus
Rakenduslik disain ja ühendus
Valgusvoolu kuluvahetaja disainirakenduse ja traditsioonilise elektromagnetilise kuluvahetaja disaini võrdlemisel ja analüüsimisel otsustati valgusvoolu kuluvahetaja paigutada õhukeskkonda, ja järgmiseid disainmeetmeid ellu viia:
Toodeti kohandatud suur flants, paigutati valgusvoolu kuluvahetaja flansi seesse, ja viidi optiline viide välja flansi küljest. Sellisel moel asub optilise viide ja valgusvoolu kuluvahetaja ühendus osa kuluvahetaja sees, ja see ala on lähedal teiste välise kuluvahetaja suurte flantsidele, ning valgusvoolu kuluvahetaja ja südiammutikuheksafluoriidi gaas on metalliga eraldatud.
Kuna kuluvahetaja töös tekivad turvaloogud, mis segavad valgusvoolu kuluvahetaja mõõtmistäpsust ja pinget. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse elektristaatilist prügikatte meetodit kahete flantside metallkontaktidele, et blokeerida turvaloope ja tagada südiammutikuheksafluoriidi gaasi tiheitus.
Elektrivälja simulatsioon ja kontroll
Kuna disainis kasutati flantsstruktuuri, muutub valgusvoolu kuluvahetaja elektrivälja jaotumine. Skeemi tõhususe kontrollimiseks on vaja kasutada kogemusi saanud simulatsiooniarvutusvahendeid (nt ANSYS tarkvara) testimiseks ja analüüsimiseks. Kasutatakse ANSYS-i metaliringide ja johturite vältimiseks flansides. Katse kasutas salvestuspinge 150kV. Pärisanalüüsi abil ANSYS-i tarkvaraga jõutakse järeldusele, et flantsi äärmiste osade ja ekraanikaevi piirkonna tugevus on suurim, ja maksimumväärtus jõuab 20kV/mm. See tulemus on läbinud projektimeeskonna sügavdumeelise uurimise, teadusliku ja täpse simulatsiooniarvutuse järel testi ja vastuvõtmise.
Praegu on see projekt pikka aega stabiilselt töötanud, ja tulemused on head. Hetkel on Hiinas valgusvoolu kuluvahetajate uuringutes tehtud mõningaid saavutusi. Kuid kõrgepinge taseme rakendusskenaarios on ikka veel lahendamist vajavad küsimused, nagu pingepäringu ja temperatuuri mõju vähendamine, süsteemi pikaajalise stabiilse töö tagamine, ja mõõtmistäpsuse edasine parandamine.
3. Lõpetus
Valgusvoolu kuluvahetaja skeemivaliku, rakendamiseni ja probleemide lahendamiseni kogu protsessi arutelu kaudu on näha, et märgatavaid tulemusi on saavutatud GIS disaini ja rakenduse valdkonnas. Valgusvoolu kuluvahetaja võrreldes traditsioonilise elektromagnetilise kuluvahetajaga omab selgete eeliseid, ja selle rakendusalad laienevad. Paljud tootjad ja kasutajad on juba selle kasutuselevõtmise all. On ennustatav, et lähitulevikus valgusvoolu kuluvahetaja võib täielikult asendada elektromagnetilise kuluvahetaja, ja tehnoloogia jätkuva arenguga ja madalamaks saamisega annab see suuremat panust transformaatoritehnoloogia edusammudele.
