Utforskning av design och tillämpning av fotoelektriska strömmätare i GIS

1. Design och tillämpningsexempel av fotoelektrisk strömtransformator i GIS

Detta artikel tar ett 126kV GIS-projekt som specifikt exempel för att djupt utforska designidéerna och praktiska tillämpningen av fotoelektriska strömtransformatorer i GIS-systemet. Sedan detta GIS-projekt officiellt sattes i drift har det elsystemet varit stabilt, utan att några stora fel uppstått, och driftstatusen är relativt idealisk.

1.1 Design- och tillämpningsidéer för fotoelektrisk strömtransformator

I projektets inledande skede hade GIS-projektteamet intensiva diskussioner om layoutplanen för fotoelektriska strömtransformatorer. Den kärnfråga som fokuserades på var: om den skulle placeras i en svavexahvofluorid SF₆ gasmiljö eller i en konventionell luftmiljö.

Alternativ 1: Placerad i en svavexahvofluorid gasmiljö

Om detta alternativ väljs kommer fotoelektriska strömtransformatorer att vara i en högtryckssvavexahvofluorid gasmiljö, och den elektriska anslutningen mellan den och kontrollrummet måste bero på optiska fibrer. Men i en högtrycksmiljö med svavexahvofluorid är det ganska svårt att införa optiska fibrer i kontrollboxen. Om optiska fibrer ska göras till slutpunkter liknande kabelform, måste professionell sömnadsfri svetsningsteknik användas; men svetsningsprocessen kommer inte bara att störa transmissionen av optiska signaler, utan den ledande vägen som bildas genom svetsning kan också påverka den elektriska isoleringsprestandan hos strömtransformatorn, med många ofördelaktiga faktorer.

Alternativ 2: Placerad i en luftmiljö

Detta alternativ behöver inte ta hänsyn till effekten av högtryck, så det finns inga bekymmer relaterade till svetsning. Det är dock nödvändigt att fokusera på hur man säkerställer tätheten hos strömtransformatorn, samt påverkan av virvlar på mätnoggrannhet och andra potentiella effekter som kan uppstå.

Efter noggrann analys och jämförelse valde GIS-projektteamet slutligen alternativ 2. Detta alternativ tar systemets driftsäkerhet, tillförlitlighet och stabilitet som primärt övervägande, och beaktar fullt ut operativitet under implementeringen av alternativet.

2. Lösning på problem med alternativ
Konstruktion och anslutning

Genom att jämföra och analysera designstrukturen för fotoelektriska strömtransformatorer med den traditionella elektromagnetiska strömtransformatorn, bestämdes det att fotoelektriska strömtransformatorer skulle placeras i en luftmiljö, och följande designarbete skulle genomföras:

Tillverka en anpassad stor flansch, placera fotoelektriska strömtransformatorer inuti flanschen, och leda ut de optiska fibrerna från sidan av flanschen. På detta sätt ligger anslutningsdelen mellan de optiska fibrerna och fotoelektriska strömtransformatorerna inuti transformatorn, och denna area gränsar till stora flanscharna av andra externa transformatorer, och fotoelektriska strömtransformatorer och svavexahvofluorid gasen är isolerade av metall.

Eftersom virvlar genereras under drift av strömtransformatorn, vilket stör mätnoggrannheten och spänningen hos fotoelektriska strömtransformatorer. För att lösa detta problem används elektrostatisk sprutsprängning på metallkontaktytor av de två stora flanscharna, för att blockera virvlingsloopen och säkerställa tätheten av svavexahvofluorid gasen.

Elektrisk fält simulering och verifiering

På grund av användandet av flanschstruktur i designen kommer elektriska fältsfördelningen för fotoelektriska strömtransformatorer att ändras. För att verifiera effektiviteten av alternativet, är det nödvändigt att använda mogna simuleringsberäkningsverktyg (som ANSYS-programvaran) för att utföra test- och analysarbete. Använd ANSYS för att genomföra fältstyrkeexperiment på metallringar och ledare av de två flanscharna. Blixtimpulsspänningen som används i experimentet är 150kV. Genom exakt analys av ANSYS-programvaran dras slutsatsen att fältstyrkan vid kantdelarna av flanschen och sköljningshöljet är den största, och maxvärdet når 20kV/mm. Detta resultat har passerat test och godkännande efter djupgående forskning och vetenskapliga och exakta simuleringsberäkningar av projektteamet.

För närvarande har detta projekt fungerat stabil i lång tid, och effekten är bra. Just nu har vissa framsteg gjorts i forskningen om fotoelektriska strömtransformatorer i Kina. Men i tillämpningsscenarier med hög spänningsnivå finns fortfarande problem som att minska påverkan av birefringens orsakad av spänning och temperatur, säkerställa systemets långsiktiga stabila drift, och ytterligare förbättra mätnoggrannheten, vilka behöver lösas i uppföljningen.

3. Slutsats

Genom diskussionen av hela processen från alternativsval, genomförande till problemlösning för fotoelektriska strömtransformatorer i GIS-systemet, kan man se att betydande resultat har uppnåtts inom GIS-design och tillämpning. Jämfört med den traditionella elektromagnetiska strömtransformatorn har fotoelektriska strömtransformatorer uppenbara fördelar, och dess tillämpningsområde blir allt vidare. Många tillverkare och användare har redan antagit det. Det är förutsebart att i nära framtid förväntas fotoelektriska strömtransformatorer helt ersätta elektromagnetiska strömtransformatorer, och med den kontinuerliga utvecklingen och mognaden av tekniken kommer det att bidra mer till framstegen inom transformatorteknik.