Tren Pembangunan GIS

Modularisasi Peralatan Penggalak Tegangan Tinggi

Disebabkan oleh langkah-langkah miniaturisasi yang diambil untuk setiap komponen dan bahagian, serta susunan miniatur secara keseluruhan, saiz peralatan penggalak tegangan tinggi telah berterusan mengecil. Terdapat pelbagai kombinasi peralatan penggalak, dengan kaedah kombinasi yang fleksibel dan struktur yang sangat padat. Peralatan penggalak logam tertutup bertenaga gas (GIS) merangkumi kebanyakan alat elektrik tegangan tinggi dan peranti deteksi perlindungan, mengintegrasikan fungsi alat elektrik yang asalnya terpisah menjadi satu entiti. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa tahap reka bentuk dan pengeluaran GIS mewakili tahap peralatan penggalak logam tertutup bertenaga gas.

Peralatan penggalak logam tertutup bertenaga gas (GIS) adalah jenis alat elektrik baru yang muncul pada pertengahan tahun 1960-an. Sejak ia tertutup dan modular, ia mempunyai jejak kaki yang kecil, menduduki ruang yang kurang, tidak dipengaruhi oleh persekitaran luar, tidak menghasilkan bunyi atau gangguan radio, dan mempunyai operasi yang selamat dan boleh dipercayai dengan kerja pemeliharaan yang minimum, jadi ia telah mengalami perkembangan yang signifikan. Sejak diperkenalkan, ia telah berterusan berkembang menuju tegangan yang lebih tinggi, kapasiti yang lebih besar, dan miniaturisasi. Melalui pengalaman operasi bertahun-tahun di Indonesia dan peningkatan reka bentuk yang berterusan, GIS tidak hanya maju dari segi tegangan yang lebih tinggi dan kapasiti yang lebih besar tetapi juga berterusan inovatif.

Ciri-ciri Asas dan Prinsip Pemadam Busur Gas Heksafloorida Belerang (SF6)

Dalam beberapa tahun terakhir, gas SF6 telah mengalami perkembangan pesat sebagai medium pemadam busur bagi pemutus litar. Gas SF6 pada asalnya dikenali sebagai gas insulator dengan kekuatan insulasi beberapa kali lebih kuat daripada udara. Ia mempunyai keupayaan pemadam busur yang sangat kuat, dan peralihan dari busur konduktif kepada insulator berlaku dengan kelajuan yang sangat tinggi. Oleh itu, dalam pemutus litar tegangan tinggi, gas SF6 boleh berfungsi sebagai medium pemadam busur dan medium insulator. Ciri-ciri paling mencolok gas SF6 adalah seperti berikut:

Sifat Asas yang Cemerlang

Gas SF6 tulen adalah gas senyawa halogen yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak toksik, dan tidak mudah terbakar. Dalam keadaan suhu normal, iaitu pada 20°C dan 0.1MPa, ketumpatannya adalah lima kali lebih besar daripada udara. Koeffisien pemindahan haba gas SF6, termasuk kesan konveksi, adalah 1.6 kali lebih besar daripada udara.

Sifat Termokimia Spesifik
Eksperimen menunjukkan bahawa suhu penguraian gas SF6 lebih rendah daripada udara, sementara tenaga penguraian yang diperlukan lebih tinggi. Akibatnya, gas SF6 menyerap sejumlah besar tenaga semasa penguraian, memberikan kesan pendinginan yang kuat pada busur. Gas SF6 mempunyai afiniti terhadap elektron bebas. Oleh itu, dalam ruang zon panas, akan ada hanya konduktiviti yang sangat kecil atau tidak ada konduktiviti sama sekali, tetapi kekonduktivitiannya sangat tinggi. Gas SF6 menguraikan dengan cepat dalam julat suhu yang relatif rendah (2000 - 2500K). Apabila gas SF6 menguraikan di kawasan penutup busur, ia menyerap sejumlah besar haba dari busur, memberikan gas SF6 keupayaan pemadam busur yang cemerlang. Dalam gas SF6, apabila arus busur mendekati sifar, hanya inti busur yang sangat tipis yang mempunyai suhu tinggi, dan kawasan sekelilingnya terdiri daripada lapisan non-konduktif.

Akibatnya, selepas arus melalui sifar, kekuatan dielektrik jurang busur pulih dengan cepat dan melebihi kelajuan peningkatan voltan pemulihan. Dalam gas SF6, inti busur yang sangat halus masih wujud walaupun pada aras arus yang sangat rendah. Ini adalah ciri yang sangat diingini dalam pemutusan litar, kerana ia memenuhi keperluan transisi cepat dari konduktor yang baik kepada insulator apabila arus melalui sifar. Karena ciri-ciri ini, walaupun semasa memutuskan arus kecil, inti busur masih berterusan sehingga arus mencapai sifar dan masih dapat menyusut secara berterusan. Ini mencegah pemotongan arus paksa, iaitu pemotongan arus, dan dengan demikian mengurangkan kejadian overvoltan pemutusan.

Elektronegativiti yang Kuat

Elektronegativiti merujuk kepada kecenderungan molekul atau atom yang terpisah untuk membentuk ion negatif. SF6 mempunyai keupayaan yang kuat untuk menyerap elektron, yang dikenali sebagai elektronegativiti. SF6 dan molekul serta atom halogen yang dihasilkan oleh penguraiannya menyerap elektron dalam busur, membentuk ion negatif. Kerana jisim ion negatif jauh lebih besar daripada elektron, kelajuan pergerakan ion negatif di bawah pengaruh medan elektrik jauh lebih perlahan daripada elektron. Dalam pergerakan medan elektrik, ion negatif mudah bergabung semula dengan ion positif untuk membentuk molekul neutral. Oleh itu, proses hilangnya konduktiviti ruang sangat cepat. Fenomena ini mempunyai kesan yang sama dengan kapasiti pendinginan yang sangat kuat dalam ruang ionisasi, menghasilkan perubahan yang sangat cepat dalam konduktiviti ruang dekat titik silang arus busur. Ciri ini, digabungkan dengan ciri busur membentuk inti yang sangat halus, mengurangkan pemalar masa busur secara signifikan. Oleh itu, elektronegativiti yang kuat memberikan gas SF6 sifat isolasi yang cemerlang.

Tuntutan asas untuk medium pemadam busur bukan sahaja kekuatan dielektrik yang tinggi tetapi, lebih penting lagi, kelajuan pemulihan kekuatan dielektrik yang tinggi. Ia juga harus mempunyai ciri penting lain: pemalar masa haba yang sangat kecil apabila arus busur melalui sifar. Gas SF6, sebagai medium pemadam busur, mempunyai ciri-ciri ini. Ia bergantung tidak hanya pada kesan pendinginan isentropik yang dibentuk oleh gradien tekanan aliran gas tetapi terutamanya pada sifat termokimia spesifik dan elektronegativiti yang kuat gas SF6, yang memberikan gas SF6 keupayaan pemadam busur yang sangat kuat. Karena gas SF6 mempunyai sifat pemadam busur dan isolasi yang cemerlang, dan sifat kimianya stabil dan tidak toksik, penggunaan gas SF6 dalam bidang seperti penghantaran dan transformasi kuasa, transformer, fusible, dan kontak telah berterusan berkembang.

Peralatan penggalak logam tertutup bertenaga gas (GIS) telah dikembangkan lebih lanjut berdasarkan pemutus litar SF6. GIS meliputi pemutus litar, disconnector, sakelar penyambung tanah, transformator arus dan voltan, pemutus petir, dan busbar penghubung dalam enkap logam dan mengisinya dengan gas SF6, yang mempunyai sifat pemadam busur dan isolasi yang cemerlang, berfungsi sebagai isolasi antara fasa dan ke tanah. Disebabkan sifat tertutup dan modular, ia menduduki ruang yang kecil, tidak dipengaruhi oleh persekitaran luar, tidak menghasilkan bunyi atau gangguan radio, beroperasi dengan selamat dan boleh dipercayai, dan memerlukan kerja pemeliharaan yang minimum, sehingga telah mencapai perkembangan yang signifikan.

Struktur GIS Tertutup Tiga Fasa

Dalam GIS tertutup tiga fasa, tiga fasa komponen rangkaian utama dipasang dalam enkap luar bersama yang ditegah, disokong dan diisolasi oleh insulator tuang resin epoksi. Jenis GIS ini mempunyai struktur yang padat, dengan jumlah enkap luar yang berkurang, yang dapat menghemat bahan secara signifikan. Selain itu, disebabkan oleh berkurangnya titik pengetatan dan pendeknya panjang pengetatan, kadar kebocoran gas rendah. Selain itu, ia juga dapat mengurangi arus sirkulasi semasa operasi dan menyederhanakan kerja pemeliharaan. GIS tertutup tiga fasa mempunyai ukuran keseluruhan yang relatif kecil, komponen yang lebih sedikit, aus yang lebih sedikit pada enkap luar, dan siklus pemasangan yang singkat. Namun, kelemahannya adalah medan elektrik dalaman yang tidak rata, dengan pengaruh saling antara fasa, membuatnya rentan terhadap kilat antara fasa.

Jenis tertutup tiga fasa juga dikenali sebagai jenis tangki bersama tiga fasa. Busbar tiga fasa diperbaiki dalam silinder melalui insulator, disusun dalam pola segitiga. Setiap unit fungsional GIS terdiri daripada beberapa kompartemen. Pembahagian kompartemen tidak hanya harus memenuhi keperluan operasi normal tetapi juga harus dapat membatasi busur dalam keadaan rosak dalaman. Kompartemen yang berbeza membolehkan tekanan gas yang berbeza. Sebagai contoh, kompartemen disconnector, mempertimbangkan kesan pemadaman busur, memerlukan tekanan gas sekitar 0.6 MPa, sementara kompartemen lain mempunyai tekanan yang relatif lebih rendah.

Teknologi Kunci untuk Kebolehan Peralatan Penggalak Tegangan Tinggi

Kandungan teknologi peralatan penggalak tegangan tinggi pintar sangat luas. Teknologi utamanya termasuk:

• Kebolehan Operasi Pemutusan: Pemantauan dan diagnosis keadaan operasi peranti pembukaan dan penutupan;

• Kebolehan Kawalan Sekunder: Menggunakan arsitektur tersebar, teknologi berjejaring, dan teknologi pemantauan komprehensif untuk mencapai pengambilan isyarat - teknologi sensor, seperti toroid Rogowski tanpa inti untuk sensor arus dan voltan komposit, sensor strok, dan sensor ketumpatan gas;

• Pemantauan Prestasi Isolasi: Deteksi pelepasan separa, deteksi konduksi abnormal, dan deteksi partikel mikro;

• Sistem Diagnosis Kesalahan dan Pengambilan Keputusan: Menganalisis isyarat melalui analisis isyarat untuk membuat penilaian dan keputusan;

• Keserasian Elektromagnetik (EMC): Utamanya menekan gangguan dari laluan penghubungan anti-gangguan, iaitu menghapuskan atau melemahkan pelbagai faktor yang membentuk impedans umum yang terkait. Kaedah termasuk penyekat, isolasi, dan penapisan;

• Penyelidikan dan Pembangunan Mikrokomputer Khas: Mengembangkan litar terintegrasi dan perisian khusus untuk meningkatkan kebolehgunaan, prestasi masa nyata, dan sistem operasi mikrokomputer, serta meningkatkan tahap operasi dan kebolehpercayaan peralatan penggalak tegangan tinggi.