Mengeksplorasi Desain dan Aplikasi dari Transformer Arus Fotonik dalam GIS

1. Desain dan Contoh Aplikasi dari Arus Transformer Fotonik dalam GIS

Artikel ini mengambil proyek GIS 126kV sebagai contoh spesifik untuk mendalami ide-ide desain dan aplikasi praktis dari arus transformer fotonik dalam sistem GIS. Sejak proyek GIS ini dioperasikan secara resmi, sistem listrik tetap stabil, tidak terjadi kegagalan besar, dan status operasionalnya cukup ideal.

1.1 Ide-ide Desain dan Aplikasi dari Arus Transformer Fotonik

Pada tahap awal proyek, tim proyek GIS melakukan diskusi yang intensif tentang rencana tata letak dari arus transformer fotonik. Kontroversi intinya berfokus pada: apakah harus ditempatkan dalam lingkungan gas heksafluorida sulfur SF₆ atau dalam lingkungan udara konvensional.

Skema 1: Ditempatkan dalam Lingkungan Gas Heksafluorida Sulfur

Jika skema ini diadopsi, arus transformer fotonik akan berada dalam lingkungan gas heksafluorida sulfur bertekanan tinggi, dan koneksi listrik antara arus transformer fotonik dengan ruang kontrol perlu mengandalkan serat optik. Namun, dalam lingkungan tekanan tinggi gas heksafluorida sulfur, sangat sulit untuk memasukkan serat optik ke dalam kotak kontrol. Jika serat optik dibuat menjadi port terminal mirip bentuk kabel, teknologi penyolderan tanpa sambungan profesional harus digunakan; namun proses penyolderan tidak hanya akan mengganggu transmisi sinyal optik, tetapi jalur konduktif yang dibentuk oleh penyolderan mungkin juga mempengaruhi kinerja isolasi listrik dari arus transformer, dengan banyak faktor yang tidak menguntungkan.

Skema 2: Ditempatkan dalam Lingkungan Udara

Skema ini tidak perlu mempertimbangkan dampak tekanan tinggi, sehingga tidak ada kekhawatiran terkait penyolderan. Namun, perlu difokuskan pada bagaimana menjamin kedapannya arus transformer, serta dampak arus eddy terhadap akurasi pengukuran dan potensi dampak lain yang mungkin terjadi.

Setelah analisis dan perbandingan yang ketat, tim proyek GIS akhirnya memilih Skema 2. Skema ini mempertimbangkan keamanan, keandalan, dan stabilitas operasional sistem sebagai pertimbangan utama, dan sepenuhnya mempertimbangkan keterlaksanaan selama implementasi skema.

2. Solusi terhadap Masalah Skema
Desain Struktural dan Koneksi

Dengan membandingkan dan menganalisis struktur desain dari arus transformer fotonik dengan arus transformer elektromagnetik tradisional, diputuskan untuk menempatkan arus transformer fotonik dalam lingkungan udara, dan melaksanakan pekerjaan desain berikut:

Membuat flensa besar yang disesuaikan, meletakkan arus transformer fotonik di dalam flensa, dan memimpin serat optik dari sisi flensa. Dengan cara ini, bagian koneksi antara serat optik dan arus transformer fotonik berada di dalam transformer, dan area ini bersebelahan dengan flensa besar dari transformer eksternal lainnya, dan arus transformer fotonik dipisahkan dari gas heksafluorida sulfur oleh logam.

Karena arus eddy akan terbentuk selama operasi arus transformer, yang akan mengganggu akurasi pengukuran dan tegangan dari arus transformer fotonik. Untuk menyelesaikan masalah ini, perlakuan penyemprotan elektrostatik diterapkan pada permukaan kontak logam dari dua flensa besar, sehingga memblokir loop arus eddy dan menjamin kedapannya gas heksafluorida sulfur.

Simulasi Medan Listrik dan Verifikasi

Karena adopsi struktur flensa dalam desain, distribusi medan listrik dari arus transformer fotonik akan berubah. Untuk memverifikasi efektivitas skema, perlu menggunakan alat perhitungan simulasi yang matang (seperti software ANSYS) untuk melakukan pekerjaan uji dan analisis. Gunakan ANSYS untuk melakukan percobaan kuat lapangan pada cincin logam dan konduktor dari dua flensa. Tegangan impuls petir yang digunakan dalam percobaan adalah 150kV. Melalui analisis tepat oleh software ANSYS, disimpulkan bahwa kuat lapangan pada bagian tepi flensa dan penutup pelindung adalah yang terbesar, dan nilai maksimum mencapai 20kV/mm. Hasil ini telah lulus uji dan penerimaan setelah penelitian mendalam dan perhitungan simulasi ilmiah dan tepat oleh tim proyek.

Saat ini, proyek ini telah berjalan stabil dalam jangka waktu yang lama, dan hasilnya baik. Saat ini, beberapa pencapaian telah dicapai dalam penelitian arus transformer fotonik di Cina. Namun, dalam skenario aplikasi level tegangan tinggi, masih ada masalah seperti mengurangi pengaruh birefringensi yang disebabkan oleh stres dan suhu, menjamin operasional stabil jangka panjang sistem, dan lebih lanjut meningkatkan akurasi pengukuran, yang perlu diselesaikan dalam tahap berikutnya.

3. Kesimpulan

Melalui diskusi seluruh proses dari pemilihan skema, implementasi hingga penyelesaian masalah dari arus transformer fotonik dalam sistem GIS, dapat dilihat bahwa hasil yang signifikan telah dicapai dalam bidang desain dan aplikasi GIS. Dibandingkan dengan arus transformer elektromagnetik tradisional, arus transformer fotonik memiliki keunggulan yang jelas, dan cakupan aplikasinya semakin luas. Banyak produsen dan pengguna sudah mengadopsinya. Dapat diperkirakan bahwa di masa depan, arus transformer fotonik diharapkan sepenuhnya menggantikan arus transformer elektromagnetik, dan dengan perkembangan dan kematangan teknologi yang berkelanjutan, akan memberikan kontribusi yang lebih besar bagi kemajuan teknologi transformer.