Het Ontwerpen en Toepassen van Foto-elektrische Stroomtransformatoren in GIS

1.Ontwerp en toepassingsvoorbeeld van een foto-elektrische stroomtransformator in GIS

Dit artikel neemt een 126kV GIS-project als specifiek voorbeeld om diepgaand de ontwerpidéeën en praktische toepassing van foto-elektrische stroomtransformators in het GIS-systeem te onderzoeken. Sinds dit GIS-project officieel in bedrijf is genomen, is het elektriciteitsnet stabiel gebleven, er zijn geen grote storingen voorgekomen en de werking is relatief ideaal.

1.1 Ontwerp- en toepassingsideeën van de foto-elektrische stroomtransformator

In het beginstadium van het project had het GIS-projectteam heftige discussies over het lay-outplan van de foto-elektrische stroomtransformator. De kerncontroversie richtte zich op: of deze in de zeshexafluoride SF₆ gasomgeving of in de conventionele luchtomgeving moest worden geplaatst.

Oplossing 1: Geplaatst in de zeshexafluoride gasomgeving

Als deze oplossing wordt gekozen, zal de foto-elektrische stroomtransformator in een hoge-druk zeshexafluoride gasomgeving verkeren, en de elektrische verbinding tussen deze en de controlekamer moet via glasvezels tot stand komen. Echter, in de hoge-druk omgeving van zeshexafluoride is het nogal moeilijk om glasvezels in de controlekast in te brengen. Als glasvezels moeten worden gemaakt in de vorm van kabelterminalpoorten, moet professionele naadloze las technologie worden toegepast; maar het lasproces zal niet alleen de transmissie van optische signalen storen, maar ook de geleidende weg die door lassen wordt gevormd, kan de elektrische isolatieprestaties van de stroomtransformator beïnvloeden, met vele ongunstige factoren.

Oplossing 2: Geplaatst in de luchtomgeving

Deze oplossing hoeft geen rekening te houden met de impact van hoge druk, dus er zijn geen zorgen gerelateerd aan lassen. Het is echter nodig om te focussen op hoe de dichtheid van de stroomtransformator te waarborgen, evenals de invloed van wervelstromen op de meetnauwkeurigheid en andere potentiële effecten die kunnen optreden.

Na grondige analyse en vergelijking koos het GIS-projectteam uiteindelijk voor Oplossing 2. Deze oplossing stelt de veiligheid, betrouwbaarheid en stabiliteit van het systeem in de eerste plaats, en houdt volledig rekening met de uitvoerbaarheid tijdens de implementatie van de oplossing.

2. Oplossing voor de problemen van de oplossingen
Structuurontwerp en aansluiting

Door het ontwerp van de foto-elektrische stroomtransformator te vergelijken en te analyseren met dat van de traditionele elektromagnetische stroomtransformator, werd besloten de foto-elektrische stroomtransformator in de luchtomgeving te plaatsen, en de volgende ontwerpwerkzaamheden uit te voeren:

Een aangepaste grote flens produceren, de foto-elektrische stroomtransformator in de flens plaatsen, en de glasvezel vanaf de zijkant van de flens naar buiten leiden. Op deze manier bevindt het aansluitgedeelte tussen de glasvezel en de foto-elektrische stroomtransformator zich binnen de transformator, en dit gebied grenst aan de grote flens van andere externe transformators, en de foto-elektrische stroomtransformator en het zeshexafluoride gas worden gescheiden door metaal.

Aangezien wervelstromen tijdens de werking van de stroomtransformator ontstaan, wat de meetnauwkeurigheid en spanning van de foto-elektrische stroomtransformator zal beïnvloeden. Om dit probleem op te lossen, wordt elektrostatische spuitbehandeling toegepast op de metaalcontactoppervlakken van de twee grote flens, om zo de wervelstroomlus te blokkeren en de dichtheid van het zeshexafluoride gas te waarborgen.

Elektrisch veldsimulatie en verificatie

Vanwege het gebruik van de flensstructuur in het ontwerp zal de elektrische veldverdeling van de foto-elektrische stroomtransformator veranderen. Om de effectiviteit van de oplossing te verifiëren, is het nodig om gebruik te maken van gerijpte simulatieberekeningsgereedschappen (zoals ANSYS-software) om test- en analysewerkzaamheden uit te voeren. Gebruik ANSYS om veldsterkte-experimenten uit te voeren op de metalen ringen en geleiders van de twee flens. De blikseminslagspanning die in het experiment wordt gebruikt, is 150kV. Door middel van nauwkeurige analyse door ANSYS-software wordt geconcludeerd dat de veldsterkte aan de randgedeelten van de flens en de schermkap het grootst is, en de maximale waarde bereikt 20kV/mm. Dit resultaat is goedgekeurd na diepgaand onderzoek en wetenschappelijke en nauwkeurige simulatieberekeningen door het projectteam.

Momenteel draait dit project al langdurig stabiel, en het effect is goed. Momenteel zijn er bepaalde resultaten behaald in het onderzoek naar foto-elektrische stroomtransformators in China. Echter, in toepassingsscenario's met hoge spanningniveaus, zijn er nog steeds problemen zoals het verminderen van de invloed van dubbelbreking veroorzaakt door spanning en temperatuur, het waarborgen van de lange-termijn stabiele werking van het systeem, en verdere verbetering van de meetnauwkeurigheid, die in de toekomst moeten worden opgelost.

3. Conclusie

Via de discussie over het hele proces van keuze van de oplossing, implementatie tot probleemoplossing van de foto-elektrische stroomtransformator in het GIS-systeem, kan worden gezien dat opmerkelijke resultaten zijn behaald op het gebied van GIS-ontwerp en -toepassing. In vergelijking met de traditionele elektromagnetische stroomtransformator heeft de foto-elektrische stroomtransformator duidelijke voordelen, en het toepassingsgebied wordt steeds breder. Veel fabrikanten en gebruikers hebben deze al aangenomen. Het is voorzien dat in de nabije toekomst de foto-elektrische stroomtransformator de elektromagnetische stroomtransformator volledig zal vervangen, en met de continue ontwikkeling en rijping van de technologie zal het grotere bijdragen leveren aan de vooruitgang van transformatortechnologie.