Utforskning av design og anvendelse av fotoelektriske strømtransformatorer i GIS

1. Design og anvendelseseksempel for fotoelektrisk strømtransformator i GIS

Denne artikkelen tar et 126kV GIS-prosjekt som spesifikt eksempel for å dypegående utforske designideene og praktiske anvendelsen av fotoelektriske strømtransformatorer i GIS-systemet. Siden dette GIS-prosjektet ble satt i drift, har strømsystemet vært stabilt, uten at noen store feil har oppstått, og driftsstatusen er relativt ideal.

1.1 Design og anvendelsestanker for fotoelektrisk strømtransformator

I den inledende fasen av prosjektet hadde GIS-prosjektlaget intense diskusjoner om plasseringsplanen for fotoelektrisk strømtransformator. Den sentrale kontroversen fokuserte på: om den skulle plasseres i en sulfurhexasfluorid SF₆ gasomgivelse eller i en konvensjonell luftomgivelse.

Løsning 1: Plassert i sulfurhexasfluorid gasomgivelse

Hvis denne løsningen blir valgt, vil fotoelektrisk strømtransformator være i en høytrykkssulfurhexasfluorid gasomgivelse, og den elektriske koblingen mellom den og kontrollrommet må stole på fiber. Imidlertid er det ganske vanskelig å introdusere fiber til kontrollboksen i høytrykkssulfurhexasfluorid-omgivelsen. Hvis fiber skal lages til terminalporter i form av kabler, må profesjonell sømløs svovelteknologi benyttes; men svoprosessen vil ikke bare forstyrre overføringen av lysesignaler, men også den ledende veien dannet av svovel kan påvirke den elektriske isolasjonskapasiteten til strømtransformator, med mange ugunstige faktorer.

Løsning 2: Plassert i luftomgivelse

Denne løsningen trenger ikke ta hensyn til effekten av høytrykk, så det er ingen bekymringer knyttet til svovel. Det er imidlertid nødvendig å fokusere på hvordan man sikrer tettheten til strømtransformator, samt effekten av virvelfelt på målnøyaktigheten og andre potensielle effekter som kan oppstå.

Etter grundig analyse og sammenligning, valgte GIS-prosjektlaget til slutt Løsning 2. Denne løsningen legger vekt på sikkerhet, pålitelighet og stabilitet i systemdrift som primær betraktning, og tar full hensyn til operasjonalitet under implementeringen av løsningen.

2. Løsning av løsningsproblemer
Konstruksjonell design og kobling

Ved å sammenligne og analysere designstrukturen til fotoelektrisk strømtransformator med den tradisjonelle elektromagnetiske strømtransformator, er det bestemt å plassere fotoelektrisk strømtransformator i luftomgivelsen, og gjennomføre følgende designarbeid:

Produser en tilpasset stor flange, plasser fotoelektrisk strømtransformator inni flangen, og før ut fiber fra siden av flangen. På denne måten er koblingsdelen mellom fiber og fotoelektrisk strømtransformator beliggende inne i transformator, og dette området er nabolag til de store flangene til andre eksterne transformatorer, og fotoelektrisk strømtransformator og sulfurhexasfluorid-gass er isolert av metall.

Siden virvelfelt genereres under drift av strømtransformator, vil dette forstyrre målnøyaktigheten og spenningen til fotoelektrisk strømtransformator. For å løse dette problemet, blir statisk sprøyting behandlet på metallkontaktoverflater av de to store flangene, for å blokkere virvelfeltløkke og sikre tettheten til sulfurhexasfluorid-gass.

Elektrisk felt simulering og verifisering

På grunn av bruk av flange-struktur i design, vil elektrisk feltdistribusjonen til fotoelektrisk strømtransformator endres. For å verifisere effektiviteten av løsningen, er det nødvendig å bruke modne simuleringsberegningstools (som ANSYS-programvare) til å utføre test og analysearbeid. Bruk ANSYS til å utføre feltstyrkeeksperimenter på metallringe og ledere av de to flangene. Lynimpulsspenningen brukt i eksperimentet er 150kV. Gjennom nøyaktig analyse av ANSYS-programvaren, konkluderes det at feltstyrken ved kantdelene av flangen og skjermdekselen er størst, og maksimalverdien når 20kV/mm. Dette resultatet har passert test og aksept etter dypgående forskning og vitenskapelig nøyaktig simuleringsberegning av prosjektlaget.

For øyeblikket har dette prosjektet vært stabil i lang tid, og effekten er god. For tiden har visse resultater blitt oppnådd i forskningen av fotoelektriske strømtransformatorer i Kina. Imidlertid i høyspenningsanvendelsesscenarier, er det fortsatt problemer som å redusere effekten av dobbeltbreking forårsaket av stress og temperatur, sikre langsiktig stabil drift av systemet, og videre forbedre målnøyaktigheten, som må løses i ettertid.

3. Konklusjon

Gjennom diskusjonen av hele prosessen fra løsningvalg, implementering til problemhåndtering av fotoelektrisk strømtransformator i GIS-systemet, kan man se at fremragende resultater har blitt oppnådd i feltet for GIS-design og -anvendelse. Sammenlignet med tradisjonelle elektromagnetiske strømtransformatorer, har fotoelektriske strømtransformatorer tydelige fordeler, og deres anvendelsesområde blir stadig bredere. Mange produsenter og brukere har allerede adoptert dem. Det er forutsebart at i nær fremtid, forventes fotoelektrisk strømtransformator å fullstendig erstatte elektromagnetisk strømtransformator, og med den fortlaufende utviklingen og modenheten av teknologi, vil det bidra mer til fremskrittet av transformatortechnologi.