Explorando o deseño e a aplicación dos transformadores de corrente fotoeléctricos en GIS

1.Deseño e exemplo de aplicación do transformador de corrente fotoeléctrico no GIS

Este artigo toma un proxecto GIS de 126kV como exemplo específico para explorar profundamente as ideas de deseño e a aplicación práctica dos transformadores de corrente fotoeléctricos no sistema GIS. Desde que este proxecto GIS foi posto en funcionamento oficialmente, o sistema eléctrico permaneceu estável, sen que se produxeran fallos importantes, e o estado de funcionamento é relativamente ideal.

1.1 Ideas de deseño e aplicación do transformador de corrente fotoeléctrico

Na etapa inicial do proxecto, o equipo do proxecto GIS teve discusións intensas sobre o plan de disposición do transformador de corrente fotoeléctrico. A controversia central centrouse en: se debía situarse nun ambiente de gas hexafluoruro de sulfuro SF₆ o no ambiente convencional de aire.

Esquema 1: Situado no ambiente de gas hexafluoruro de sulfuro

Se se adopta este esquema, o transformador de corrente fotoeléctrico estará nun ambiente de gas hexafluoruro de sulfuro de alta presión, e a conexión eléctrica entre este e a sala de control necesitará depender de fibras ópticas. No entanto, no ambiente de alta presión de hexafluoruro de sulfuro, é bastante difícil introducir as fibras ópticas na caxa de control. Se as fibras ópticas deben ser feitas en portos terminais similares á forma dos cabos, debe adoptarse unha tecnoloxía de soldadura semiseamless; pero o proceso de soldadura non só interferirá coa transmisión de sinais ópticos, senón que a via conductora formada pola soldadura pode afectar ao rendemento de aislamento eléctrico do transformador de corrente, con moitos factores desfavorables.

Esquema 2: Situado no ambiente de aire

Este esquema non necesita ter en conta o impacto da alta presión, polo que non hai preocupacións relacionadas coa soldadura. No entanto, é necesario centrarse en como asegurar a estanqueidade do transformador de corrente, así como o impacto das correntes de turbulencia na precisión da medida e outros posibles impactos que poden ocorrer.

Despois dunha análise e comparación rigorosas, o equipo do proxecto GIS seleccionou finalmente o Esquema 2. Este esquema ten en conta como principal consideración a seguridade, fiabilidade e estabilidade do funcionamento do sistema, e ten en conta completamente a operabilidade durante a implementación do esquema.

2. Solución aos problemas do esquema
Deseño estrutural e conexión

Comparando e analizando a estrutura de deseño do transformador de corrente fotoeléctrico coa do transformador de corrente electromagnético tradicional, déixase determinado situar o transformador de corrente fotoeléctrico no ambiente de aire, e levar a cabo o seguinte traballo de deseño:

Produzir un flange de gran escala adaptado, colocar o transformador de corrente fotoeléctrico dentro do flange e sacar a fibra óptica polo lado do flange. De esta maneira, a parte de conexión entre a fibra óptica e o transformador de corrente fotoeléctrico está situada dentro do transformador, e esta área está adxacente aos grandes flanges de outros transformadores externos, e o transformador de corrente fotoeléctrico e o gas hexafluoruro de sulfuro están aislados por metal.

Dado que se xerarán correntes de turbulencia durante o funcionamento do transformador de corrente, que interferirán coa precisión da medida e coa tensión do transformador de corrente fotoeléctrico. Para resolver este problema, emprega-se un tratamento de pulverización electrostática nas superficies de contacto metálicas dos dous grandes flanges, a fin de bloquear o bucle de corrente de turbulencia e asegurar a estanqueidade do gas hexafluoruro de sulfuro.

Simulación e verificación do campo eléctrico

Debido á adopción da estrutura de flange no deseño, a distribución do campo eléctrico do transformador de corrente fotoeléctrico cambiará. Para verificar a efectividade do esquema, é necesario usar ferramentas de simulación e cálculo maduras (como o software ANSYS) para realizar traballos de proba e análise. Utilízase o ANSYS para realizar experimentos de intensidade de campo nos aneis metálicos e nos condutores dos dous flanges. A tensión de impulsión de raio utilizada no experimento é de 150kV. A través do análisis preciso realizado polo software ANSYS, conclúese que a intensidade de campo nas partes de bordo do flange e da cuberta protectora é a maior, e o valor máximo alcanza os 20kV/mm. Este resultado superou a proba e aceptación despois dunha investigación profunda e cálculos de simulación científicos e precisos realizados polo equipo do proxecto.

Actualmente, este proxecto está funcionando estable durante un longo período, e o efecto é bo. Actualmente, lograron certos progresos na investigación de transformadores de corrente fotoeléctricos en China. No entanto, nos escenarios de aplicación de altos niveis de tensión, aínda existen problemas como reducir a influencia da birrefringencia causada polo estrés e a temperatura, asegurar o funcionamento estable a longo prazo do sistema e mellorar a precisión da medida, que deben resolverse posteriormente.

3. Conclusión

A través da discusión de todo o proceso desde a selección do esquema, a implementación ata a resolución de problemas do transformador de corrente fotoeléctrico no sistema GIS, pódese ver que se lograron resultados remarcables no campo do deseño e aplicación de GIS. En comparación co transformador de corrente electromagnético tradicional, o transformador de corrente fotoeléctrico ten vantaxes evidentes, e o seu rango de aplicación está facéndose cada vez máis amplio. Muitos fabricantes e usuarios xa o adoptaron. É previsible que no futuro próximo, o transformador de corrente fotoeléctrico espera substituír completamente o transformador de corrente electromagnético, e co desenvolvemento e madurez continuos da tecnoloxía, fará maiores contribucións ao progreso da tecnoloxía de transformadores.