Raziskovanje oblikovanja in uporabe fotoelektričnih tokovnikov v GIS

1.Oblikovanje in primer uporabe fotoelektričnega tokomerilca v GIS

Ta članek vzema za konkretan primer projekt 126kV GIS, da bi globoko raziskoval ideje oblikovanja in praktične uporabe fotoelektričnih tokomerilcev v sistemu GIS. Od uvedbe tega projekta GIS naprava ostaja stabilna, brez velikih odpadov, stanje delovanja je relativno idealno.

1.1 Ideje o oblikovanju in uporabi fotoelektričnega tokomerilca

V začetni fazi projekta je ekipa projekta GIS imela intenzivne razprave o načrtu postavitve fotoelektričnega tokomerilca. Glavni sporišče so se osredotočali na: ali naj bo postavljen v okolju šestfluorid plinskega živega svinca SF₆ ali v konvicionalnem zračnem okolju.

Ponudba 1: Postavitev v okolju šestfluorida plinskega živega svinca

Če bi bila ta ponudba sprejeta, bi bil fotoelektrični tokomerilec v visokotlačnem okolju šestfluorida plinskega živega svinca, električna povezava med njim in nadzorno sobo pa bi morala temeljiti na svetlobnih vlaknih. Vendar je v visokotlačnem okolju šestfluorida plinskega živega svinca zelo težko vnesti svetlobne vlakne v nadzorni škatli. Če bi se svetlobna vlakna morala izdelati v terminalne priključke podobne kabelom, bi bilo potrebno uporabiti strokovno nepretrgano varilno tehnologijo; vendar proces varjenja ne bo samo motil prenosa svetlobnih signalov, ampak tudi vodilna pot, ki jo ustvari varjenje, lahko vpliva na električne izolacijske lastnosti tokomerilca, kar prinaša mnogo negativnih dejavnikov.

Ponudba 2: Postavitev v zračnem okolju

Ta ponudba ne zahteva upoštevanja vpliva visokega tlaka, zato ni skrbnih vprašanj, povezanih z varjenjem. Vendar je treba pozornost posvetiti temu, kako zagotoviti hermeticnost tokomerilca, kot tudi vpliv vrtilnih tokov na točnost meritve in drugih možnih vplivov, ki se lahko pojavijo.

Po natančni analizi in primerjavi je ekipa projekta GIS končno izbrala Ponudbo 2. Ta ponudba upošteva za glavno varnost, zanesljivost in stabilnost delovanja sistema, ter popolnoma upošteva operativnost med izvajanjem ponudbe.

2. Rešitev problemov ponudb
Strukturno oblikovanje in povezava

Z primerjavo in analizo strukturnega oblikovanja fotoelektričnega tokomerilca z tradicionalnim elektromagnetnim tokomerilcem se je odločilo, da se fotoelektrični tokomerilec postavi v zračno okolje, in izvedejo se naslednji oblikovalski deli:

Izdelava prilagojenega velikega flange, postavitev fotoelektričnega tokomerilca znotraj flanga in izpeljava svetlobnega vlakna z boka flanga. Tako je del povezave med svetlobnim vlaknom in fotoelektričnim tokomerilcem notranji del transformerja, ta območje je sosednje velikim flangom drugih zunanjih transformatorjev, fotoelektrični tokomerilec in šestfluorid plinskega živega svinca pa sta ločena z metalom.

Ker se med delovanjem tokomerilca pojavijo vrtilni toki, ki motijo točnost merjenja in napetost fotoelektričnega tokomerilca, za reševanje tega problema se uporablja statično prašenje na kontaktirajočih površinah metala dveh velikih flangov, da bi blokirali vrtilni tokovni kolobar in zagotovili hermeticnost šestfluorida plinskega živega svinca.

Simulacija in preverjanje električnega polja

Ker je v oblikovanju uporabljen flanžni struktura, bo distribucija električnega polja fotoelektričnega tokomerilca spremenjena. Za preverjanje učinkovitosti ponudbe je potrebno uporabiti zrel alat za simulacijo (na primer ANSYS program) za testiranje in analizo. Uporabite ANSYS za testiranje jakosti polja na metalnih kolcih in vodičih dveh flangov. V eksperimentu je uporabljena napetost udarnega naboja 150kV. Natančna analiza z ANSYS softwarem je pokazala, da je največja jakost polja na robovih flangov in ščitnih pokrovov, maksimalna vrednost doseže 20kV/mm. Ta rezultat je prešel test in sprejetje po globokem raziskovanju in znanstveno natančnih simulacijskih izračunov ekipe projekta.

Trenutno ta projekt trdno deluje že dolgo časa, učinki so dobra. V trenutnem času so v raziskovanju fotoelektričnih tokomerilcev v Kitajski doseženi določeni uspehi. Vendar v uporabnih scenarijih visokih naponov obstajajo še vedno težave, kot so zmanjševanje vpliva dvopolnosti zaradi stresa in temperature, zagotavljanje dolgoročnega stabilnega delovanja sistema, nadaljnje izboljšanje točnosti merjenja, ki jih je potrebno rešiti v nadaljevanju.

3. Zaključek

Preko celotnega procesa od izbire ponudbe, izvajanja do reševanja problemov fotoelektričnega tokomerilca v sistemu GIS je videti, da so doseženi značilni rezultati v področju oblikovanja in uporabe GIS. V primerjavi z tradicionalnimi elektromagnetnimi tokomerilci ima fotoelektrični tokomerilec očitne prednosti, njegov obseg uporabe se širi. Številni proizvajalci in uporabniki ga že uporabljajo. Je predvidljivo, da v bližnji prihodnosti fotoelektrični tokomerilec lahko popolnoma nadomesti elektromagnetne tokomerilce, s stalnim razvojem in zrelostjo tehnologije bo prispeval k večjemu napredku tehnologije tokomerilcev.