A fényelektromos áramerősségek tervezésének és alkalmazásának felfedezése a GIS-ben

1. Fotomezonáramátváltó tervezése és alkalmazási példa a GIS-ben

Ez a cikk egy 126 kV-os GIS projekt konkrét példáján keresztül mélyrehatóan felfedeznék a fotomezonáramátváltók tervezési ötleteit és gyakorlati alkalmazását a GIS rendszerben. Mivel ezen a GIS projekten belül hivatalosan indult a működés, az energiarendszer stabil maradt, nem történtek jelentős hibák, és a működési állapot viszonylag ideális.

1.1 A fotomezonáramátváltó tervezési és alkalmazási ötletei

A projekt kezdeti szakaszában a GIS projektcsapat intenzív vitákat folytatott a fotomezonáramátváltó elrendezési tervéről. A lényeges vita arra irányult, hogy: a fotomezonáramátváltót szulfurhexaszilán SF₆ gáz környezetbe vagy a hagyományos levegő környezetbe helyezzék-e el.

Séma 1: Elhelyezés a szulfurhexaszilán gáz környezetben

Ha ezt a sémát választják, a fotomezonáramátváltó magas nyomású szulfurhexaszilán gáz környezetben lesz, és annak a vezérlőszobával való elektromos kapcsolata fényvezetékekre kell majd támaszkodnia. Azonban a szulfurhexaszilán magas nyomása mellett nehéz a fényvezetékek bevezetése a vezérlődobozba. Ha a fényvezetékeket hasonló formában akarják csatlakoztatni, mint a kábeleket, szükség van speciális szelidvarrás technikára; de a varrási folyamat nem csak zavarja a fényjel továbbítását, hanem a varrással keletkező vezető út befolyásolhatja a mezőerő-átváltó elektromos izoláltságát, sok kedvezőtlen tényező miatt.

Séma 2: Elhelyezés a levegő környezetben

Ebben a sémában nincs szükség a magas nyomás hatásának figyelembe vételére, ezért nincsenek azzal kapcsolatos aggályok, amelyek a varráshoz köthetőek. Azonban hangsúlyozni kell, hogyan biztosítható a mezőerő-átváltó szorosan záródottsága, valamint a vízszintes áramok hatása a mérés pontosságára, és más potenciális hatások, amelyek bekövetkezhetnek.

Szigorú elemzés és összehasonlítás után a GIS projektcsapat végül a Sémát 2 választotta. Ez a séma elsődlegesen a rendszer működésének biztonságát, megbízhatóságát és stabilitását veszi figyelembe, és teljesen megfontolja a séma végrehajtásának operativitását is.

2. A séma problémáinak megoldása
Szerkezeti tervezés és kapcsolódás

A fotomezonáramátváltó tervezési szerkezetének és a hagyományos elektromos mezőerő-átváltó tervezési szerkezetének összehasonlító elemzése alapján eldöntötték, hogy a fotomezonáramátváltót a levegő környezetben helyezzék el, és a következő tervezési munkálatokat végezzék:

Adaptált nagy méretű csapágyat gyártanak, a fotomezonáramátváltót a csapágy belsejébe helyezik, és a fényvezetéket a csapágy oldalán vezetik ki. Így a fényvezeték és a fotomezonáramátváltó közötti csatlakozási rész a transzformátor belsejében található, és ez a terület szomszédos a többi külső transzformátor nagy csapággal, a fotomezonáramátváltó pedig a szulfurhexaszilán gázhoz képest fém által van elszigetelve.

Mivel a mezőerő-átváltó működése során vízszintes áramok jelennek meg, amelyek zavarják a fotomezonáramátváltó mérési pontosságát és feszültségét. E probléma megoldására elektrostatisztikus szórókezelést alkalmaznak a két nagy csapágy fém érintkezési felületein, hogy blokkolják a vízszintes áram hurokot, és biztosítsák a szulfurhexaszilán gáz szorosan záródottságát.

Elektromos mező szimuláció és ellenőrzés

A csapágy szerkezetének alkalmazása miatt a fotomezonáramátváltó elektromos mező eloszlása megváltozik. A sémának hatékonyságának ellenőrzéséhez szükség van a fejlett szimulációs számítási eszközök (pl. ANSYS szoftver) segítségére a teszteléshez és elemzéshez. Használjanak ANSYS-t a két csapágy fém gyűrűinek és vezetékeinek mezőerő-tesztelésére. A kísérlet során használt villám impulzusfeszültség 150 kV. Az ANSYS szoftver pontos elemzése alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a csapágy szélrészén és a védőfedőn a legnagyobb a mezőerő, és a maximum értéke eléri a 20 kV/mm-ot. Ez az eredmény sikeresen átment a teszten és elfogadásra került a projektcsapat mélyreható kutatása és tudományos, pontos szimulációs számítása után.

Jelenleg e a projekt már hosszú ideje stabil módon működik, és a hatásai jók. Jelenleg Kínában a fotomezonáramátváltók kutatásában bizonyos eredményeket értek el. Azonban a magas feszültségi szintű alkalmazási helyzetekben még mindig vannak olyan problémák, mint a stressz és a hőmérséklet által okozott dupláris törékenység hatásának csökkentése, a rendszer hosszú távú stabil működésének biztosítása, és a mérési pontosság további javítása, amelyeket a következő lépésekben kell megoldani.

3. Következtetés

A fotomezonáramátváltó teljes folyamatának, a séma kiválasztásától, a végrehajtásig, a problémák megoldásáig a GIS rendszerben történő vitája révén látható, hogy jelentős eredményeket értek el a GIS tervezési és alkalmazási területén. A hagyományos elektromos mezőerő-átváltóhoz képest a fotomezonáramátváltónak nyilvánvaló előnyei vannak, és alkalmazási körére egyre szélesebbé változik. Sok gyártó és felhasználó már alkalmazza. Előre látható, hogy a közeljövőben a fotomezonáramátváltó teljesen lecserélheti az elektromos mezőerő-átváltót, és a technológia folyamatos fejlődése és madarsága révén nagyobb hozzájárulást adhat a transzformátor technika fejlődéséhez.