GIS에서 광전류변압기의 설계와 응용 탐구
1. 광전류변환기의 GIS에서의 설계 및 응용 사례
이 기사는 126kV GIS 프로젝트를 구체적인 예로 들어, 광전류변환기의 설계 아이디어와 실제 적용을 깊이 있게 탐구합니다. 이 GIS 프로젝트가 공식적으로 운영되기 시작한 이후, 전력 시스템은 안정적이었으며, 중대한 고장은 발생하지 않았고, 운영 상태는 비교적 이상적이었습니다.
1.1 광전류변환기의 설계 및 응용 아이디어
프로젝트 초기 단계에서, GIS 프로젝트 팀은 광전류변환기의 배치 계획에 대해 격렬한 논의를 벌였습니다. 핵심 논쟁은 다음과 같았습니다: 광전류변환기를 육불화황 SF6 가스 환경에 배치할 것인지, 아니면 일반적인 공기 환경에 배치할 것인지를 놓고 논의되었습니다.
안 1: 육불화황 가스 환경에 배치
이 방안을 채택하면, 광전류변환기는 고압 육불화황 가스 환경에 위치하게 되며, 이를 제어실과의 전기 연결은 광섬유에 의존해야 합니다. 그러나 고압 육불화황 환경에서는 광섬유를 제어 상자로 도입하는 것이 상당히 어렵습니다. 만약 광섬유를 케이블 형태와 유사한 종단 포트로 만들려면, 전문적인 무鏠 용접 기술을 사용해야 합니다. 그러나 용접 과정은 광 신호의 전송을 방해할 뿐만 아니라, 용접으로 형성된 도전 경로는 전류 변환기의 전기 절연 성능에도 영향을 미칠 수 있어 많은 불리한 요소가 있습니다.
안 2: 공기 환경에 배치
이 방안은 고압의 영향을 고려할 필요가 없으므로, 용접 관련 우려 사항이 없습니다. 그러나 전류 변환기의 밀폐성을 어떻게 보장할 것인지, 그리고 소용돌이 전류가 측정 정확도에 미치는 영향 등 잠재적인 영향을 집중적으로 고려해야 합니다.
엄격한 분석과 비교 후, GIS 프로젝트 팀은 결국 안 2를 선택했습니다. 이 방안은 시스템 운영의 안전성, 신뢰성, 안정성을 최우선으로 고려하며, 방안의 실행 과정에서의 실현 가능성을 충분히 고려하였습니다.
2. 방안 문제 해결
구조 설계 및 연결
광전류변환기의 설계 구조를 전통적인 전자 자기적 전류 변환기와 비교 분석하여, 광전류변환기를 공기 환경에 배치하고, 다음과 같은 설계 작업을 수행하기로 결정했습니다:
적응형 대형 플랜지 생산, 광전류변환기를 플랜지 내부에 배치하고, 플랜지 측면에서 광섬유를 끌어냅니다. 이렇게 하면 광섬유와 광전류변환기 사이의 연결 부분은 변환기 내부에 위치하며, 이 영역은 다른 외부 변환기의 대형 플랜지와 인접하며, 광전류변환기와 육불화황 가스는 금속으로 격리됩니다.
전류 변환기가 작동할 때 소용돌이 전류가 발생하여, 이는 광전류변환기의 측정 정확도와 전압에 간섭합니다. 이를 해결하기 위해 두 개의 대형 플랜지의 금속 접촉 면에 정전기 스프레이 처리를 적용하여, 소용돌이 전류 회로를 차단하고 육불화황 가스의 밀폐성을 보장합니다.
전기장 시뮬레이션 및 검증
플랜지 구조를 설계에 채택함으로써, 광전류변환기의 전기장 분포가 변경됩니다. 방안의 효과를 검증하기 위해서는 성숙한 시뮬레이션 계산 도구 (예: ANSYS 소프트웨어)를 사용하여 테스트 및 분석 작업을 수행해야 합니다. ANSYS를 이용하여 두 플랜지의 금속 링과 도체에 대한 전장 실험을 수행합니다. 실험에 사용되는 번개 충격 전압은 150kV입니다. ANSYS 소프트웨어를 통한 정밀한 분석 결과, 플랜지와 차폐 커버의 가장자리 부분에서 전장이 가장 크며, 최대값은 20kV/mm에 달합니다. 이 결과는 프로젝트 팀의 심층 연구와 과학적이고 정밀한 시뮬레이션 계산을 통해 테스트와 수락을 받았습니다.
현재 이 프로젝트는 장기간 안정적으로 운영되고 있으며, 효과가 좋습니다. 현재 중국에서는 광전류변환기 연구에서 일정한 성과를 거두고 있지만, 고압 수준의 응용 시나리오에서는 여전히 스트레스와 온도로 인한 이중굴절의 영향을 줄이는 문제, 시스템의 장기적인 안정적인 운영을 보장하는 문제, 그리고 측정 정확도를 더욱 향상시키는 문제가 남아 있어 후속적으로 해결해야 합니다.
3. 결론
GIS 시스템에서 광전류변환기의 전체 프로세스, 즉 방안 선택부터 실행, 문제 해결까지의 논의를 통해, GIS 설계 및 응용 분야에서 뚜렷한 성과를 거두었다는 것을 알 수 있습니다. 전통적인 전자 자기적 전류 변환기에 비해, 광전류변환기는 명백한 장점이 있으며, 그 적용 범위는 점점 넓어지고 있습니다. 많은 제조업체와 사용자가 이미 이를 채택하고 있습니다. 가까운 미래에, 광전류변환기는 전자 자기적 전류 변환기를 완전히 대체할 것으로 예상되며, 기술의 지속적인 발전과 성숙함에 따라 변환기 기술의 진보에 더 큰 기여를 할 것입니다.
