חקר העיצוב והיישום של מרתכי זרם פוטו-חשמליים ב-GIS

1. תכנון ודוגמה ליישום של מותח פוטו-חשמלי ב-GIS

מאמר זה מתבסס על פרויקט GIS של 126kV כדוגמה ספציפית כדי לחפור לעומק לתוך רעיונות התכנון והיישום הממשי של מותחי פוטו-חשמלי במערכת GIS. מאז שהפרויקט הופעל באופן רשמי, המערכת החשמלית נותרה יציבה, ללא תקלות משמעותיות, והמצב ההפעלה הוא יחסית אידיאלי.

1.1 רעיונות תכנון ויישום של מותח פוטו-חשמלי

בשלב הראשוני של הפרויקט, צוות הפרויקט של GIS ניהל דיונים אינטנסיביים לגבי תוכנית הניצול של מותח הפוטו-חשמלי. המחלוקת העיקרית התמקדה בשאלה האם להמקם אותו בסביבת גז השש-פלואוריד הסולפורי או בסביבת אוויר רגילה.

HEMEK 1: הנמה בסביבת גז השש-פלואוריד הסולפורי

אם ינקטו בהמקמה זו, המותח הפוטו-חשמלי יהיה בסביבת גז שש-פלואוריד סולפורי בעומס גבוה, והחיבור החשמלי שלו עם חדר הבקרה ייעשה באמצעות סיבים אופטיים. עם זאת, בסביבת הגז בעומס גבוה, קשה מאוד להכניס את הסיבים האופטיים לתוך תיבת הבקרה. אם יש לנהל את הסיבים האופטיים בצורה דומה לקבלים, חייבים להשתמש בטכנולוגיה מקצועית לשילוב חסר שניות; אך תהליך השילוב לא רק יפריע להעברת אותות אופטיים, אלא גם המסלול מוליכי שנוצר בשל השילוב עשוי להשפיע על בידוד החשמלי של המותח, עם מספר גורמים בלתי נוחים.

HEMEK 2: הנמה בסביבת אוויר

HEMEK זה אינו צריך לקחת בחשבון את השפעת העומס הגבוה, ולכן אין חששות הקשורות לשילוב. עם זאת, יש להתמקד איך להבטיח את הדוקנות של המותח, כמו גם את השפעת הסיבובים על מדידת הדיוק ושאר השפעות אפשריות.

לאחר ניתוח ושוואה קפדניים, צוות הפרויקט של GIS בחר לבסוף בהמקמה השנייה. HEMEK זה לוקח בחשבון את הבטיחות, האמינות והיציבות של פעולת המערכת כתחשבונות ראשיות, ומביא בחשבון את היכולת ההפעלה במהלך יישום HEMEK.

2. פתרון לבעיות HEMEK
עיצוב מבני והצמדה

באמצעות השוואת וניתוח מבנה העיצוב של מותח הפוטו-חשמלי לעומת מותח חשמלי אלקטרומגנטי מסורתי, הוחלט להמקם את מותח הפוטו-חשמלי בסביבת אוויר ולעשות את עבודות העיצוב הבאות:

יצור פלנג גדול יותר, שמתי מותח הפוטו-חשמלי בתוך הפלנג ומוציאים את הסיב האופטי מהצד של הפלנג. כך החלק הצמוד בין הסיב האופטי למותח הפוטו-חשמלי נמצא בתוך המותח, והאזור הזה נמצא ליד הפלנגים הגדולים של המותחים החיצוניים האחרים, ומותח הפוטו-חשמלי והגז שש-פלואוריד הסולפורי מופרדים על ידי מתכת.

מאחר שסיבובים ייווצרו במהלך פעולת המותח, שיסרבו את הדיוק והמתח של מותח הפוטו-חשמלי. כדי לפתור בעיה זו, משתמשים בטיפול啧射似乎被意外中断了，我将继续翻译剩余部分：

בשיטות פיזור חשמלי על פני השטח המתכתי של שני הפלנגים הגדולים, כדי לחסום את מעגל הסיבובים ולבטיח את הדוקנות של הגז שש-פלואוריד הסולפורי.

シミュレーションと検証

מכיוון שה עיצוב כולל מבנה פלנג, התפלגות השדה החשמלי של מותח הפוטו-חשמלי תשתנה. כדי לוודא את יעילות הHEMEK, יש צורך להשתמש בכלים משוכללים לחישוב סימולציה (כמו תוכנת ANSYS) כדי לבצע בדיקה וניתוח. משתמשים ב-ANSYS כדי לבצע ניסויים על עוצמת השדה במגנטים והנושאים של שני הפלנגים. מתח הליקוי המשמש בניסוי הוא 150kV. על ידי ניתוח מדויק בתוכנת ANSYS, מתקבל כי עוצמת השדה בחלקים הקצה של הפלנג והכיסוי מגן היא הגדולה ביותר, והערך המקסימלי מגיע ל-20kV/mm. תוצאה זו עברת בדיקה וקבלת פנים לאחר מחקר מעמיק ומדוייק של צוות הפרויקט.

בהווה, הפרויקט פועל באופן יציב לאורך זמן, והתוצאות טובות. כיום, התקבלו הישגים מסוימים במחקר של מותחי פוטו-חשמלי בסין. עם זאת, בסצרי שימוש ברמות מתח גבוהות, עדיין קיימות בעיות כגון הפחתת השפעת דו-פלסנות עקב מתח וטמפרטורה, הבטחת הפעלה יציבה לאורך זמן של המערכת, והשגת דיוק מדידה גבוה יותר, שצריכים להיפתר בהמשך.

3. סיכום

באמצעות דיון מלא בתהליך של בחירת HEMEK, יישומו ועד לפתרון בעיות של מותח הפוטו-חשמלי במערכת GIS, ניתן לראות שהושגו תוצאות מרשימות בתחום תכנון ויישום GIS. בהשוואה למותח חשמלי אלקטרומגנטי מסורתי, למותח הפוטו-חשמלי יש יתרונות ברורים, והטווח של היישום שלו מתפשט עוד ועוד. מספר רב של יצרנים ומשתמשים כבר אימצו אותו. ניתן לצפות שבקרוב, מותח הפוטו-חשמלי צפוי להחליף לחלוטין את המותח החשמלי האלקטרומגנטי, ובזכות ההתקדמות והשכללה הטכנולוגית המתמשכים, הוא יציג תרומות גדולות יותר להתקדמות טכנולוגיית המותחים.