Ontwikkelingstrends van GIS

Modularisatie van Hoogspanningsschakelapparatuur

Door de miniaturisatiemaatregelen die voor elk onderdeel en elk deel zijn genomen, evenals de geheel miniaturiseerde opstelling, is de grootte van hoogspanningsschakelapparatuur continu afgenomen. Er is een grote verscheidenheid aan combinaties van schakelapparatuur, met flexibele combinatiemethoden en zeer compacte structuren. Gasgeïsoleerde metalen omsloten schakelapparatuur (GIS) omvat de meeste hoogspannings elektrische apparaten en beschermende detectieapparaten, waarbij de functies van oorspronkelijk gescheiden elektrische apparaten worden geïntegreerd in één entiteit. Daarom kan gezegd worden dat het ontwerp- en productieniveau van GIS het niveau van gasgeïsoleerde metalen omsloten schakelapparatuur vertegenwoordigt.

Gasgeïsoleerde metalen omsloten schakelapparatuur (GIS) is een nieuw type elektrisch apparaat dat midden jaren zestig opkwam. Aangezien het zowel afgesloten als modulair is, heeft het een klein voetvlak, beslaat weinig ruimte, wordt niet beïnvloed door de externe omgeving, produceert geen geluid of radio-interferentie, en werkt veilig en betrouwbaar met minimale onderhoudsactiviteiten, waardoor het aanzienlijke ontwikkeling heeft doorgemaakt. Sinds de introductie is het continu evolueerd naar hogere spanning, grotere capaciteit en miniaturisatie. Door jarenlange bedrijfservaring in Indonesië en continue ontwerpprogressie, heeft GIS niet alleen vorderingen gemaakt in termen van hogere spanning en grotere capaciteit, maar ook continu innovatief geweest.

Basiskenmerken en Bogenblusprincipe van Zeshexafluoride (SF6) Gas

In de afgelopen jaren heeft SF6-gas zich snel ontwikkeld als bogenblusmedium voor schakelaars. SF6-gas was oorspronkelijk bekend als isolerend gas met een isolerend vermogen dat meerdere malen hoger is dan lucht. Het heeft uiterst sterke bogenbluscapaciteiten, en de overgang van een geleidende boog naar een isolator vindt plaats met zeer hoge snelheid. Daarom kan SF6-gas in hoogspanningsschakelaars dienen als zowel bogenblusmedium als isolatiemedium. De meest opvallende kenmerken van SF6-gas zijn als volgt:

Uitstekende Basiskenmerken

Zuiver SF6-gas is een kleurloos, geurloos, niet-giftig en onbrandbaar halogeenverbondgas. Onder normale temperatuurcondities, d.w.z. bij 20°C en 0,1 MPa, is de dichtheid ervan vijf keer die van lucht. Het warmteoverdrachtscoëfficiënt van SF6-gas, inclusief convectieve effecten, is 1,6 keer die van lucht.

Specifieke Thermochemische Kenmerken
Experimenten tonen aan dat de decompositietemperatuur van SF6-gas lager is dan die van lucht, terwijl de vereiste decompositie-energie hoger is. Hierdoor absorbeert SF6-gas tijdens de decompositie een grote hoeveelheid energie, wat een sterk koelend effect op de boog heeft. SF6-gas heeft een affiniteit voor vrije elektronen. Dus in de heetzone zal er eigenlijk slechts een zeer kleine geleidbaarheid of helemaal geen geleidbaarheid zijn, terwijl de warmtegeleiding vrij hoog is. SF6-gas decomposeert snel binnen een relatief laag temperatuurbereik (2000-2500K). Wanneer SF6-gas decomposeert in de boogafsluitzone, absorbeert het een aanzienlijke hoeveelheid warmte van de boog, waardoor SF6-gas uitstekende bogenbluscapaciteiten heeft. In SF6-gas, wanneer de boogstroom nul nadert, is er slechts een zeer dunne boogkern met een hoge temperatuur, en de omringende zone bestaat uit niet-geleidende lagen.

Daarom herstelt de dielektrische sterkte van de boogruimte na het passeren van nul snel en overschrijdt de stijgsnelheid van de herstelspanning. In SF6-gas blijft een uiterst fijne boogkern zelfs bij zeer lage stroomniveaus bestaan. Dit is een zeer wenselijk kenmerk bij de onderbreking van schakelaars, omdat het voldoet aan de eis van een snelle overgang van een goede geleider naar een isolator wanneer de stroom nul nadert. Precies door deze kenmerken blijft de boogkern continu tot de stroom nul bereikt, en kan nog steeds continu samentrekken. Dit voorkomt gedwongen stroomonderbreking, d.w.z. stroomknippen, en vermindert daardoor het optreden van schakeloverspanningen.

Sterke Elektronegativiteit

Elektronegativiteit verwijst naar de neiging van moleculen of gedissocieerde atomen om negatieve ionen te vormen. SF6 heeft een sterke vermogen om elektronen te absorberen, wat bekend staat als elektronegativiteit. SF6 en de halogeenmoleculen en -atomen die door de decompositie worden gevormd, absorberen elektronen in de boog sterk, waardoor negatieve ionen worden gevormd. Aangezien de massa van negatieve ionen veel groter is dan die van elektronen, is de bewegingsnelheid van negatieve ionen onder invloed van een elektrisch veld veel langzamer dan die van elektronen. Bij de elektrische veldbeweging recombineert negatieve ionen gemakkelijk met positieve ionen tot neutrale moleculen. Daarom is het verdwijnen van de ruimtelijke geleidbaarheid uiterst snel. Dit fenomeen heeft hetzelfde effect als een zeer sterk koelvermogen in de ionisatieruimte, wat leidt tot een zeer snelle verandering in de ruimtelijke geleidbaarheid in de buurt van de nulpassing van de boogstroom. Dit kenmerk, gecombineerd met het kenmerk van de boog die een uiterst fijne kern vormt, verkort de boogtijdconstante aanzienlijk. Daardoor geeft de sterke elektronegativiteit SF6 uitstekende isolatie-eigenschappen.

De basisvereisten voor een bogenblusmedium zijn niet alleen een hoge dielektrische sterkte, maar vooral ook een hoge herstelsnelheid van de dielektrische sterkte. Het moet ook een cruciaal kenmerk hebben: een zeer kleine thermische tijdsconstante wanneer de boogstroom nul nadert. SF6-gas, als bogenblusmedium, heeft deze kenmerken. Het vertrouwt niet alleen op het isoentropische koelende effect dat wordt gevormd door de drukgradiënt van gasstromen, maar voornamelijk op de specifieke thermochemische eigenschappen en sterke elektronegativiteit van SF6-gas, die SF6-gas bijzonder sterke bogenbluseigenschappen geven. Precies omdat SF6-gas uitstekende bogenblus- en isolatie-eigenschappen heeft, en zijn chemische eigenschappen stabiel en niet-giftig zijn, is de toepassing van SF6-gas in gebieden zoals elektriciteitsvoorziening en -transformatie, transformatoren, smeltkranen en contactors continu uitgebreid.

Gasgeïsoleerde metalen omsloten schakelapparatuur (GIS) is verder ontwikkeld op basis van SF6-schakelaars. GIS sluit schakelaars, disjunctoren, aardingsschakelaars, stroom- en spanningsvervormers, overvoltagebeveiligingen en verbindingbusbars in een metalen behuizing en vult deze met SF6-gas, dat uitstekende bogenblus- en isolatie-eigenschappen heeft, als isolatie tussen fasen en tegen de grond. Vanwege de afgesloten en modulaire aard bezet het een klein voetvlak en minder ruimte, wordt niet beïnvloed door de externe omgeving, produceert geen geluid of radio-interferentie, werkt veilig en betrouwbaar, en vereist minimale onderhoudsactiviteiten, waardoor het aanzienlijke ontwikkeling heeft doorgemaakt.

Structuur van Drie-fase Gesloten GIS

In een drie-fase gesloten GIS zijn de drie fasen van de hoofdcircuitcomponenten geïnstalleerd in een gemeenschappelijke aangedane buitenomhulling, ondersteund en geïsoleerd door epoxyharthars gegoten isolatoren. Deze soort GIS heeft een compacte structuur, met een verminderd aantal buitenomhulsels, wat aanzienlijk materiaal bespaart. Bovendien, door het verminderde aantal afsluitpunten en de verkorte afsluitlengte, is het gaslekkagepercentage laag. Bovendien kan het ook de circulerende stroom tijdens de bedrijfsvoering verlagen en het onderhoudsproces vereenvoudigen. De drie-fase gesloten GIS heeft een relatief kleine algemene grootte, minder componenten, minder slijtage van de buitenomhulsels, en een korte installatiecyclus. Echter, het nadeel is dat het interne elektrisch veld onevenwichtig is, met wederzijdse fase-op-fase invloed, waardoor het vatbaar is voor inter-faseflits-overloop.

Het drie-fase gesloten type staat ook bekend als het drie-fase-in-gemeenschappelijke-tanktype. De drie-fase busbars zijn binnen de cilinder via isolatoren in een driehoeksconfiguratie vastgezet. Elk functioneel eenheid van de GIS bestaat uit verschillende compartimenten. De compartimentindeling moet niet alleen de normale bedrijfsvereisten voldoen, maar moet ook in staat zijn om de boog te beperken in geval van een interne fout. Verschillende compartimenten staan toe verschillende gasdrukken. Bijvoorbeeld, het disjunctorcompartiment, met inachtneming van het boogbluseffect, vereist een gasdruk van ongeveer 0,6 MPa, terwijl andere compartimenten relatief lagere drukken hebben.

Sleuteltechnologieën voor de Intelligentie van Hoogspanningsschakelapparatuur

De technologische inhoud van intelligente hoogspanningsschakelapparatuur is uiterst uitgebreid. De belangrijkste technologieën omvatten:

• Intelligentie van Schakeloperaties: Bewaking en diagnose van de bedrijfsstatus van open- en sluitapparatuur;

• Secundaire Controle-intelligentie: Gebruik van gedistribueerde architectuur, netwerkverbonden technologie en integrale bewakingstechnologie om signaalverzameling te realiseren - sensortechnologie, zoals Rogowski-luchtgekoppelde toroidale spoelen voor samengestelde stroom- en spanningsensoren, slagwegsensoren en gasdichtheidsensoren;

• Bewaking van Isolatieprestaties: Detectie van partiële ontlading, detectie van abnormale geleidbaarheid en microdeeltjesdetectie;

• Foutdiagnose- en Beslissingsysteem: Analyseren van signalen door middel van signaalanalyse om oordelen en beslissingen te nemen;

• Elektromagnetische Compatibiliteit (EMC): Voornamelijk onderdrukking van interferentie van anti-interferentie koppelpaden, dat wil zeggen, het elimineren of verzwakken van diverse factoren die een gekoppelde gemeenschappelijke impedantie vormen. Methoden omvatten afschermen, isolatie en filteren;

• Specialistische Microcomputer R & D: Ontwikkelen van speciale geïntegreerde schakelingen en software om de bruikbaarheid, real-time prestaties en operatiesystemen van microcomputers te verbeteren, en het werkingsniveau en de betrouwbaarheid van hoogspanningsschakelapparatuur te verhogen.