Fotoelektrik Akım Dönüşümcülerinin GIS'deki Tasarımı ve Uygulamasının İncelenmesi

1. Fotoelektrik Akım Dönüştürücüsünün GIS'deki Tasarımı ve Uygulama Örneği

Bu makale, fotoelektrik akım dönüştürücülerinin GIS sistemindeki tasarım fikirlerini ve pratik uygulamalarını derinlemesine incelemek için 126kV bir GIS projesini spesifik bir örnek olarak alır. Bu GIS projesi resmen faaliyete geçtikten bu yana, enerji sistemi istikrarlı kalmış, önemli arızalar yaşanmamış ve işlem durumu oldukça ideal olmuştur.

1.1 Fotoelektrik Akım Dönüştürücüsünün Tasarım ve Uygulama Fikirleri

Projenin ilk aşamasında, GIS proje ekibi, fotoelektrik akım dönüştürücüsünün yerleşim planı üzerine yoğun tartışmalara girdi. Ana tartışma odak noktası şuydu: fotoelektrik akım dönüştürücüsünün, sülfür heksaflorür SF₆ gaz ortamında mı yoksa geleneksel hava ortamında mı yerleştirilmesi gerektiği.

Şema 1: Sülfür Heksafloür Gaz Ortamında Yerleştirilmesi

Bu şema benimsenirse, fotoelektrik akım dönüştürücü yüksek basınçlı sülfür heksafloür gaz ortamında olacak ve kontrol odası ile arasındaki elektriksel bağlantı optik liflere dayalı olacaktır. Ancak, yüksek basınçlı sülfür heksafloür ortamında, optik liflerin kontrol kutusuna getirilmesi oldukça zordur. Optik liflerin kablo formuna benzer terminal portlarına dönüştürülmesi gerekiyorsa, profesyonel bir şekilde dikiş teknolojisi kullanılmalıdır; ancak dikiş işlemi sadece optik sinyal iletimini etkileyecek, aynı zamanda dikişle oluşan iletken yol, akım dönüştürücüsünün elektrik izolasyon performansını da etkileyebilir, birçok olumsuz faktör vardır.

Şema 2: Hava Ortamında Yerleştirilmesi

Bu şema, yüksek basıncın etkisini düşünmeye gerek olmadığından, dikişle ilgili endişeler yoktur. Ancak, akım dönüştürücüsünün sıkışıklığının nasıl sağlanması gerektiğini ve karman çarman akımların ölçüm doğruluğuna olan etkileri ve diğer potansiyel etkileri üzerinde durmak gerekir.

Kapsamlı analiz ve karşılaştırma sonucunda, GIS proje ekibi nihayet Şema 2'yi seçti. Bu şema, sistemin güvenli, güvenilir ve istikrarlı çalışmasını öncelikli göz önünde bulundurur ve şemanın uygulanmasındaki işlenebilirliği tam anlamıyla dikkate alır.

2. Şema Problemlerinin Çözümü
Yapısal Tasarım ve Bağlantı

Fotoelektrik akım dönüştürücüsünün tasarım yapısını geleneksel elektromanyetik akım dönüştürücülerin tasarım yapısıyla karşılaştırarak ve analiz ederek, fotoelektrik akım dönüştürücüsünün hava ortamında yerleştirilmesine karar verildi ve aşağıdaki tasarım çalışmaları gerçekleştirildi:

Uygun büyük flanç üretilerek, fotoelektrik akım dönüştürücü flançın içine yerleştirildi ve optik lif flançın yanından çıkarıldı. Bu şekilde, optik lif ile fotoelektrik akım dönüştürücü arasındaki bağlantı bölümü dönüştürücünün içinde yer alır ve bu alan diğer dış dönüştürücülerin büyük flançlarına bitişiktir, fotoelektrik akım dönüştürücüsü ve sülfür heksafloür gazı metal tarafından izole edilir.

Akım dönüştürücünün çalışması sırasında karman çarman akımlar oluşacağından, bu akımlar fotoelektrik akım dönüştürücüsünün ölçüm doğruluğunu ve gerilimini etkileyecektir. Bu sorunu çözmek için, iki büyük flançın metalle temas eden yüzeylerine elektrostatik püskürtme işlemi uygulanarak, karman çarman akım döngüsü engellenir ve sülfür heksafloür gazının sıkışıklığı sağlanır.

Elektrik Alanı Simülasyonu ve Doğrulama

Tasarımın flanç yapısını kullanmasından dolayı, fotoelektrik akım dönüştürücüsünün elektrik alan dağılımı değişecektir. Şemanın etkinliğini doğrulamak için, olgun simülasyon hesaplama araçları (örneğin ANSYS yazılımı) kullanılarak test ve analiz çalışmaları yapılmalıdır. ANSYS yazılımı kullanılarak, iki flançın metal halkaları ve iletkenlerine alan gücü deneyleri yapıldı. Deneyde kullanılan yıldırım darbe gerilimi 150kV idi. ANSYS yazılımı ile yapılan hassas analiz sonucunda, flançların kenar kısımları ve ekran kapaklarının en büyük alan gücü olduğu ve maksimum değerin 20kV/mm olduğunu tespit edildi. Bu sonuç, projeksiyon ekibinin derinlemesine araştırmaları ve bilimsel, hassas simülasyon hesaplamaları sonucunda test ve kabul geçmiştir.

Şu anda, bu proje uzun süreli istikrarlı bir şekilde çalışıyor ve etkisi iyidir. Fotoelektrik akım dönüştürücüler konusundaki araştırmalarda şu anda belirli başarılar elde edilmiştir. Ancak, yüksek gerilim seviyelerindeki uygulama senaryolarında, stres ve sıcaklık nedeniyle oluşan çift-katlı refraksiyonun etkisinin azaltılması, sistemin uzun vadeli istikrarlı çalışmasını sağlamak ve ölçüm doğruluğunu daha da artırmak gibi hala çözülmesi gereken sorunlar bulunmaktadır.

3. Sonuç

GIS sisteminde fotoelektrik akım dönüştürücünün şema seçiminden, uygulamaya kadar tüm sürecin tartışılmış olması, GIS tasarım ve uygulama alanında kaydettiği belirgin başarıları göstermektedir. Geleneksel elektromanyetik akım dönüştürücüye kıyasla, fotoelektrik akım dönüştürücünün açıkça belirgin avantajları var ve kullanım alanı giderek genişlemektedir. Birçok üretici ve kullanıcı onu zaten benimsemiştir. Yaklaşan gelecekte, fotoelektrik akım dönüştürücünün elektromanyetik akım dönüştürücüyü tamamen değiştirmesi bekleniyor ve teknolojinin sürekli gelişimi ve olgunlaşmasıyla, dönüştürücü teknolojisine daha büyük katkılar sağlayacaktır.