Exploration de la conception et de l'application des transformateurs de courant photoélectriques dans les GIS

1.Exemple de conception et d'application du transformateur de courant photoélectrique dans le GIS

Cet article prend un projet de GIS de 126kV comme exemple spécifique pour explorer en profondeur les idées de conception et l'application pratique des transformateurs de courant photoélectriques dans le système GIS. Depuis que ce projet GIS a été officiellement mis en service, le système électrique est resté stable, sans incident majeur, et son état de fonctionnement est relativement idéal.

1.1 Idées de conception et d'application du transformateur de courant photoélectrique

Au stade initial du projet, l'équipe du projet GIS a eu des discussions intenses sur le plan de disposition du transformateur de courant photoélectrique. La controverse centrale portait sur : faut-il le disposer dans un environnement gazeux de hexafluorure de soufre SF₆ ou dans un environnement d'air conventionnel.

Solution 1 : Disposition dans l'environnement gazeux de hexafluorure de soufre

Si cette solution est adoptée, le transformateur de courant photoélectrique sera dans un environnement gazeux de hexafluorure de soufre à haute pression, et la connexion électrique entre lui et la salle de contrôle devra s'effectuer par fibres optiques. Cependant, dans un environnement à haute pression de hexafluorure de soufre, il est plutôt difficile d'introduire les fibres optiques dans la boîte de contrôle. Si les fibres optiques doivent être conçues sous forme de ports terminaux similaires aux câbles, une technologie de soudage sans couture professionnelle doit être utilisée ; mais le processus de soudage non seulement interférera avec la transmission des signaux optiques, mais aussi le chemin conducteur formé par le soudage peut affecter les performances d'isolation électrique du transformateur de courant, avec de nombreux facteurs défavorables.

Solution 2 : Disposition dans l'environnement d'air

Cette solution n'a pas besoin de prendre en compte l'impact de la haute pression, donc il n'y a pas de préoccupations liées au soudage. Cependant, il est nécessaire de se concentrer sur la façon de garantir l'étanchéité du transformateur de courant, ainsi que sur l'impact des courants de Foucault sur la précision de mesure et d'autres impacts potentiels qui peuvent survenir.

Après une analyse et une comparaison rigoureuses, l'équipe du projet GIS a finalement choisi la Solution 2. Cette solution prend en considération la sécurité, la fiabilité et la stabilité de l'exploitation du système comme première préoccupation, et tient pleinement compte de la faisabilité lors de la mise en œuvre de la solution.

2. Résolution des problèmes de la solution
Conception structurelle et connexion

En comparant et en analysant la structure de conception du transformateur de courant photoélectrique avec celle du transformateur de courant électromagnétique traditionnel, il a été décidé de disposer le transformateur de courant photoélectrique dans l'environnement d'air, et de réaliser les travaux de conception suivants :

Produire un grand flasque adapté, placer le transformateur de courant photoélectrique à l'intérieur du flasque, et sortir la fibre optique du côté du flasque. Ainsi, la partie de connexion entre la fibre optique et le transformateur de courant photoélectrique est située à l'intérieur du transformateur, et cette zone est adjacente aux grands flasques des autres transformateurs externes, et le transformateur de courant photoélectrique est isolé du gaz hexafluorure de soufre par du métal.

Comme des courants de Foucault seront générés lors de l'exploitation du transformateur de courant, qui interféreront avec la précision de mesure et la tension du transformateur de courant photoélectrique. Pour résoudre ce problème, un traitement de pulvérisation électrostatique est adopté sur les surfaces de contact métalliques des deux grands flasques, afin de bloquer la boucle de courant de Foucault et de garantir l'étanchéité du gaz hexafluorure de soufre.

Simulation et vérification du champ électrique

En raison de l'adoption de la structure de flasque dans la conception, la distribution du champ électrique du transformateur de courant photoélectrique va changer. Pour vérifier l'efficacité de la solution, il est nécessaire d'utiliser des outils de simulation de calcul matures (comme le logiciel ANSYS) pour effectuer des travaux de test et d'analyse. Utilisez ANSYS pour effectuer des expériences de champ sur les anneaux métalliques et les conducteurs des deux flasques. La tension d'impulsion de foudre utilisée dans l'expérience est de 150kV. Grâce à une analyse précise par le logiciel ANSYS, il a été conclu que l'intensité du champ est la plus élevée aux parties périphériques du flasque et du couvercle de protection, et la valeur maximale atteint 20kV/mm. Ce résultat a passé le test et l'acceptation après des recherches approfondies et des calculs de simulation scientifiques et précis par l'équipe du projet.

Actuellement, ce projet fonctionne de manière stable depuis longtemps, avec de bons résultats. Actuellement, certains progrès ont été réalisés dans la recherche des transformateurs de courant photoélectriques en Chine. Cependant, dans les scénarios d'application de niveaux de tension élevés, il reste encore des problèmes tels que la réduction de l'influence de la biréfringence causée par la contrainte et la température, la garantie de l'exploitation stable à long terme du système, et l'amélioration supplémentaire de la précision de mesure, qui doivent être résolus dans la suite.

3. Conclusion

À travers la discussion de l'ensemble du processus, de la sélection de la solution à sa mise en œuvre et à la résolution des problèmes du transformateur de courant photoélectrique dans le système GIS, on constate que des résultats remarquables ont été obtenus dans le domaine de la conception et de l'application du GIS. Comparé au transformateur de courant électromagnétique traditionnel, le transformateur de courant photoélectrique présente des avantages évidents, et son champ d'application s'élargit de plus en plus. De nombreux fabricants et utilisateurs l'ont déjà adopté. Il est prévisible qu'à l'avenir, le transformateur de courant photoélectrique est susceptible de remplacer complètement le transformateur de courant électromagnétique, et avec le développement continu et la maturité de la technologie, il apportera des contributions plus importantes à l'avancement de la technologie des transformateurs.