Utviklingstrender for GIS

Modularisering av høyspenningsbrytere

På grunn av miniatyriseringsforanstaltninger for hver komponent og del, samt den generelle miniatyriserte oppsettet, har størrelsen på høyspenningsbrytere stadig sunket. Det er en stor variasjon i bryterkombinasjoner, med fleksible kombinasjonsmetoder og veldig kompakte strukturer. Gassisoleret metallomhyllet bryter (GIS) dekker de fleste høyspenningselinstallasjoner og beskyttelsesdetekteringselementer, ved å integrere funksjonene til opprinnelig separate elektriske enheter i én enhet. Dermed kan det sies at design- og produksjonsnivået for GIS representerer nivået for gassisoleret metallomhyllet bryter.

Gassisoleret metallomhyllet bryter (GIS) er en ny type elektrisk enhet som oppsto i midten av 1960-årene. Ettersom den både er lukket og modulær, har den liten fotavtrykk, okkuperer mindre plass, blir ikke påvirket av eksterne miljøforhold, produserer ingen støy eller radiostøy, og har sikker og pålitelig drift med minimal vedlikeholdsarbeid, så har den sett betydelig utvikling. Siden dens introdusering har den fortsett å utvikle seg mot høyere spenning, større kapasitet og miniatyrisering. Gjennom års erfaring med drift i Indonesia og kontinuerlige forbedringer i design, har GIS ikke bare gjort fremskritt i hensyn til høyere spenning og større kapasitet, men også fortsett å innovere.

Basisegenskaper og bukgasslukningsprinsipp for svovelhexafluorid (SF6)-gass

I løpet av de siste årene har SF6-gass sett rask utvikling som bukgassmedium for brytere. SF6-gass var opprinnelig godt kjent som et isoleringsgass med flere ganger så sterke isolasjonsegenskaper som luft. Den har ekstremt sterke bukgasslukningskapasiteter, og overgangen fra en ledeleg bue til en isolator skjer med veldig høy hastighet. Derfor kan SF6-gass i høyspenningsbrytere fungere både som bukgassmedium og isoleringsmedium. De mest merkelige egenskapene til SF6-gass er som følger:

Utmerkede basisegenskaper

Rent SF6-gass er en farge- og luktet, ugiftig og ubrennbart halogenforbindelsegass. Under vanlige temperaturforhold, altså ved 20°C og 0,1 MPa, er densiteten fem ganger så stor som luft. Varmetransferkoeffisienten til SF6-gass, inkludert konvektiveffekter, er 1,6 ganger så stor som luft.

Spesifikke termokjemiske egenskaper
Forsøk viser at nedbrytnings temperaturen til SF6-gass er lavere enn luft, mens den energi som kreves for nedbryting er høyere. Dette resulterer i at SF6-gass absorberer en stor mengde energi under nedbryting, noe som gir en sterk kjøleffekt på bue. SF6-gass har affinitet for frie elektroner. Derfor vil det i den varme zonen faktisk være bare en veldig liten ledbarhet eller ingen ledbarhet i det hele tatt, selv om varmeføringsevnen er ganske høy. SF6-gass nedbrytes raskt innenfor et relativt lavt temperaturområde (2000-2500K). Når SF6-gass nedbrytes i buelukningsområdet, absorberer den en betydelig mengde varme fra bue, noe som gir SF6-gass utmerkede buelukningskapasiteter. I SF6-gass, når buestrommen nærmer seg null, er det bare en veldig tynd buekjerne som har høy temperatur, og området rundt den består av ikke-ledende lag.

Dermed gjenopprettes dielektriske styrken i buespillet raskt etter at strømmen passerer null, og overstiger gjenopprettelsesstrømmens stigning. I SF6-gass, finnes en ytre svært smal buekjerne selv ved veldig lave strømnivåer. Dette er en høyset verdsatt egenskap i bryteravbryting, da det oppfyller kravet om en rask overgang fra en god leder til en isolator når strømmen passerer null. Nettopp på grunn av disse egenskapene, selv når små strømmer avbrytes, holder buen kernen sammen til strømmen når null og kan fortsatt trekkes sammen kontinuerlig. Dette unngår tvungen strømavbryting, det vil si strømkutt, og dermed reduserer forekomsten av slagspenningsovertrykk.

Sterk elektrofobisk egenskap

Elektrofobi refererer til tendensen til molekyler eller oppløste atomer til å danne negative ioner. SF6 har en sterk evne til å absorbere elektroner, noe som kalles elektrofobi. SF6 og halogenmolekyler og -atomer som dannes ved dets nedbryting, absorberer sterkt elektroner i bue, og danner negative ioner. Ettersom massen til negative ioner er mye større enn elektroner, er bevegelseshastigheten til negative ioner under påvirkning av et elektrisk felt mye langsommere enn elektroner. I elektrisk feltbevegelse, kombinerer negative ioner lett med positive ioner for å danne nøytrale molekyler. Derfor er forsvinningprosessen for romlig ledbarhet ekstremt rask. Dette fenomenet har samme effekt som en svært sterk kjøleevne i ioniseringsrommet, noe som fører til en ekstremt rask endring i romlig ledbarhet nær null-krysset av buestrommen. Denne egenskapen, kombinert med egenskapen til bue å danne en ytre svært smal kjerne, forkorter buens tidskonstant betydelig. Dermed gir den sterke elektrofobiske egenskapen SF6 utmerkede isolasjonsegenskaper.

De grunnleggende kravene til et buelukningsmedium er ikke bare høy dielektrisk styrke, men mer viktig, en høy gjenopprettelseshastighet av dielektrisk styrke. Det skal også ha en annen viktig egenskap: en veldig liten varmetidskonstant når buestrommen passerer null. SF6-gass, som et buelukningsmedium, har disse egenskapene. Det baserer seg ikke bare på isentropisk kjøleffekt dannet av trykkgradienten i gassflyt, men hovedsakelig på de spesifikke termokjemiske egenskapene og den sterke elektrofobiske egenskapen til SF6-gass, som gir SF6-gass spesielt sterke buelukningskapasiteter. Nettopp fordi SF6-gass har utmerkede bueluknings- og isolasjonsegenskaper, og dess kjemiske egenskaper er stabile og ugifte, har anvendelsen av SF6-gass i felt som krafttransmisjon og -transformasjon, transformatorer, sikringer og kontaktorer, fortsett å utvide seg.

Gassisoleret metallomhyllet bryter (GIS) har blitt videreutviklet basert på SF6-brytere. GIS omslutter brytere, frakoblere, jordkontakter, strøm- og spenningsoverførere, lynbeskyttelse, og koblingsbusser i en metallomkledning og fyller den med SF6-gass, som har utmerkede bueluknings- og isolasjonsegenskaper, som brukes som isolasjon mellom faser og mot jord. På grunn av sin lukkede og modulære natur, okkuperer den lite plass, blir ikke påvirket av eksterne miljøforhold, produserer ingen støy eller radiostøy, opererer sikkert og pålitelig, og krever minimal vedlikeholdsarbeid, og har dermed oppnådd betydelig utvikling.

Struktur av trefas-lukket GIS

I en trefas-lukket GIS installeres de tre fasene av hovedkretseksemplarer i en felles jordet ytteromkledning, støttet og isolert av epoksyresin gjøyt insulatorer. Denne typen GIS har en kompakt struktur, med en redusert antall ytteromkledninger, noe som kan redusere materialforbruket betydelig. I tillegg, på grunn av den reduserte antallet tett punkter og den forkortede tettlengden, er gasslekkasjesatsen lav. Dessuten kan det også redusere omloppstrømmen under drift og forenkle vedlikeholdsarbeid. Trefas-lukket GIS har en relativt liten total størrelse, færre komponenter, mindre slit og slitasje på ytteromkledningene, og en kort installasjonsperiode. Imidlertid har den en ulempe, nemlig en ulik intern elektrisk felt, med gensidig fase til fase påvirkning, som gjør den utsatt for fase til fase flammehopp.

Trephaselukket type er også kjent som trefas-i-felles-tank type. De trefas busser er fastgjort innenfor sylinderen gjennom insulatorer, ordnet i en trekantform. Hver funksjonsenhet i GIS består av flere kammer. Kammerinndelingen skal ikke bare møte normale driftskrav, men også kunne begrense bue i tilfelle en intern feil. Forskjellige kammer tillater forskjellige gasspresser. For eksempel, frakoblekammer, med tanke på bueutslukkingseffekten, krever en gasspress på ca. 0,6 MPa, mens andre kammer har relativt lavere presser.

Nøkkleteknologier for intelligente høyspenningsbrytere

Teknologiinnholdet i intelligente høyspenningsbrytere er ekstremt omfattende. De viktigste teknologiene inkluderer:

• Swithing Operation Intelligence: Overvåking og diagnose av driftstillstand for åpne og lukke enheter;

• Secondary Control Intelligence: Bruk av distribuert arkitektur, nettverkssammenkoblingsteknologi og helhetlig overvåkingsteknologi for å realisere signalinnsamling - sensor-teknologi, slik som Rogowski luftkernede toroidale spoler for sammensatte strøm- og spenningssensorer, strekk sensors, og gass-tetthetssensorer;

• Isoleringsegenskaps-overvåking: Partiell utslipp-deteksjon, deteksjon av anormal ledning, og mikro-partikkel-deteksjon;

• Feildiagnose- og beslutningssystem: Analyse av signaler gjennom signalanalyse for å ta beslutninger og avgjøre;

• Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC): Hovedsakelig undertrykkelse av støy fra anti-støy koblingsbaner, det vil si eliminere eller svekke alle faktorer som danner en koblet felles impedans. Metoder inkluderer skjerming, isolering, og filtrering;

• Spesialisert mikrobilde R & D: Utvikling av dedikerte integrerte kreditter og programvare for å forbedre anvendeligheten, sanntidsegenskapene og operativsystemet for mikrobilder, og forbedre driftsnivået og påliteligheten til høyspenningsbrytere.