Menjelajahi Reka Bentuk dan Aplikasi Pengubah Tukaran Arus Foton dalam GIS

1. Reka Bentuk dan Contoh Penggunaan Penjana Arus Fotonik dalam GIS

Artikel ini mengambil projek GIS 126kV sebagai contoh spesifik untuk mendalami idea reka bentuk dan penggunaan praktikal penjana arus fotonik dalam sistem GIS. Sejak projek GIS ini secara rasmi dimulakan, sistem kuasa telah kekal stabil, tanpa sebarang kerosakan utama berlaku, dan status operasi adalah agak ideal.

1.1 Idea Reka Bentuk dan Penggunaan Penjana Arus Fotonik

Pada peringkat awal projek, pasukan projek GIS telah membincangkan dengan sengit rancangan susun atur penjana arus fotonik. Kontroversi intinya tertumpu pada: sama ada hendak disusun dalam persekitaran gas heksafluorida sulfur SF₆ atau dalam persekitaran udara biasa.

Skim 1: Disusun dalam Persekitaran Gas Heksafluorida Sulfur

Jika skim ini diambil, penjana arus fotonik akan berada dalam persekitaran gas heksafluorida sulfur bertekanan tinggi, dan sambungan elektrik antara ia dengan bilik kawalan perlu bergantung kepada serat optik. Walau bagaimanapun, dalam persekitaran tekanan tinggi gas heksafluorida sulfur, agak sukar untuk memasukkan serat optik ke dalam kotak kawalan. Jika serat optik hendak dibuat menjadi port terminal yang serupa dengan bentuk kabel, teknologi penyambungan tanpa jarak mesti digunakan; tetapi proses penyambungan tidak hanya akan mengganggu penghantaran isyarat optik, tetapi juga laluan konduksi yang terbentuk oleh penyambungan boleh menjejaskan prestasi pemisahan elektrik penjana arus, dengan banyak faktor tidak menguntungkan.

Skim 2: Disusun dalam Persekitaran Udara

Skim ini tidak perlu mempertimbangkan kesan tekanan tinggi, jadi tiada kebimbangan berkaitan penyambungan. Walau bagaimanapun, perlu memberi tumpuan pada cara untuk memastikan ketatnya penjana arus, serta kesan arus eddy terhadap ketepatan pengukuran dan kesan-kesan potensial lain yang mungkin berlaku.

Setelah analisis dan perbandingan yang teliti, pasukan projek GIS akhirnya memilih Skim 2. Skim ini mengambil keselamatan, kebolehpercayaan, dan kestabilan operasi sistem sebagai pertimbangan utama, dan sepenuhnya mempertimbangkan kebolehoperasian semasa pelaksanaan skim.

2. Penyelesaian Masalah Skim
Reka Bentuk Struktur dan Sambungan

Dengan membandingkan dan menganalisis struktur reka bentuk penjana arus fotonik dengan penjana arus elektromagnetik tradisional, ditentukan untuk menyusun penjana arus fotonik dalam persekitaran udara, dan melakukan kerja reka bentuk berikut:

Menghasilkan flensa berskala besar yang disesuaikan, meletakkan penjana arus fotonik di dalam flensa, dan memimpin serat optik dari sisi flensa. Dengan cara ini, bahagian sambungan antara serat optik dan penjana arus fotonik terletak di dalam transformer, dan kawasan ini bersebelahan dengan flensa besar transformer eksternal lain, dan penjana arus fotonik dipisahkan daripada gas heksafluorida sulfur oleh logam.

Oleh kerana arus eddy akan terhasil semasa operasi penjana arus, yang akan mengganggu ketepatan pengukuran dan voltan penjana arus fotonik. Untuk menyelesaikan masalah ini, rawatan penyemprotan elektrostatik diterapkan pada permukaan kontak logam kedua-dua flensa besar, supaya dapat menghalang litar arus eddy dan memastikan ketatnya gas heksafluorida sulfur.

Simulasi dan Pemeriksaan Medan Elektrik

Kerana penggunaan struktur flensa dalam reka bentuk, taburan medan elektrik penjana arus fotonik akan berubah. Untuk mengesahkan keberkesanan skim, perlu menggunakan alat pengiraan simulasi yang matang (seperti perisian ANSYS) untuk menjalankan kerja ujian dan analisis. Gunakan ANSYS untuk menjalankan eksperimen kekuatan medan pada cincin logam dan konduktor kedua-dua flensa. Voltan impuls petir yang digunakan dalam eksperimen adalah 150kV. Melalui analisis tepat oleh perisian ANSYS, didapati kekuatan medan pada bahagian tepi flensa dan tudung penyekat adalah yang paling besar, dan nilai maksimum mencapai 20kV/mm. Hasil ini telah lulus ujian dan penerimaan selepas penyelidikan mendalam dan pengiraan simulasi saintifik dan tepat oleh pasukan projek.

Pada masa kini, projek ini telah beroperasi stabil untuk tempoh yang panjang, dan hasilnya baik. Saat ini, pencapaian tertentu telah dicapai dalam penyelidikan penjana arus fotonik di China. Namun, dalam skenario aplikasi tahap tegangan tinggi, masih terdapat masalah seperti mengurangkan pengaruh birefringence disebabkan oleh tekanan dan suhu, memastikan operasi stabil jangka panjang sistem, dan meningkatkan ketepatan pengukuran lebih lanjut, yang perlu diselesaikan dalam tindakan seterusnya.

3. Kesimpulan

Melalui perbincangan seluruh proses dari pemilihan skim, pelaksanaan hingga penyelesaian masalah penjana arus fotonik dalam sistem GIS, dapat dilihat bahawa keputusan yang luar biasa telah dicapai dalam bidang reka bentuk dan aplikasi GIS. Berbanding dengan penjana arus elektromagnetik tradisional, penjana arus fotonik mempunyai kelebihan yang jelas, dan julat aplikasinya semakin meluas. Banyak pembuat dan pengguna telah mengadopsinya. Dapat diramalkan bahawa pada masa hadapan, penjana arus fotonik diharapkan untuk sepenuhnya menggantikan penjana arus elektromagnetik, dan dengan perkembangan dan kematangan teknologi yang berterusan, ia akan memberikan sumbangan yang lebih besar kepada kemajuan teknologi transformer.