Trendovi razvoja GIS

Modularizacija visokonaponskog prekidača

Zahvaljujući mernim merama za svaki komponent i deo, kao i ukupnoj minimiziranoj raspodeli, veličina visokonaponskih prekidača kontinualno se smanjuje. Postoji širok spektar kombinacija prekidača, sa fleksibilnim metodama kombinovanja i vrlo kompaktnim strukturama. Plin-insulirani metalni zatvoreni prekidač (GIS) obuhvata većinu visokonaponskih električnih uređaja i uređaja za zaštitu i detekciju, integrisanu funkcije originalno razdvojenih električnih uređaja u jednu celinu. Stoga se može reći da nivo dizajna i proizvodnje GIS-a predstavlja nivo plin-insuliranog metala zatvorenog prekidača.

Plin-insulirani metalni zatvoreni prekidač (GIS) je novi tip električnog uređaja koji je pojavio sredinom 1960-ih godina. Budući da je istovremeno zatvoren i modularan, ima mali prostorni potreb, zauzima manje prostora, nije uticajan na spoljašnju sredinu, ne generiše buku ili radio interferenciju, i karakteriše ga sigurna i pouzdana operacija sa minimalnim održavanjem, stoga je doživio značajan razvoj. Od njegovog uvođenja, kontinualno se razvijao ka višem naponu, većoj kapacitetu i minimizaciji. Kroz godine iskustva u operaciji u Indoneziji i kontinualne poboljšanja dizajna, GIS nije samo napredovao u pogledu višeg napona i veće kapaciteta, već je i kontinualno inovativan.

Osnovne karakteristike i princip ugasevanja lukove šestfluorid-sulfur-dioksida (SF6) plina

U poslednjih godina, SF6 plin je doživio brz razvoj kao sredstvo za ugasevanje luka u prekidačima. SF6 plin je originalno bio poznat kao izolacioni plin sa izolacionom snagom nekoliko puta većom od vazduha. Ima izuzetno jake mogućnosti ugasevanja luka, a prelaz od vodljivog luka na dielektrik se dešava veoma brzo. Stoga, u visokonaponskim prekidačima, SF6 plin može da služi kako kao sredstvo za ugasevanje luka tako i kao izolacioni medijum. Najznačajnije karakteristike SF6 plina su sledeće:

Izuzetne osnovne osobine

Čisti SF6 plin je bezbojan, besmiren, netoksičan i nezaporan halogen-kompound plin. Pod normalnim temperaturnim uslovima, tj. pri 20°C i 0,1MPa, njegova gustoća je pet puta veća od gustoće vazduha. Koeficijent prenosa toplote SF6 plina, uključujući konvekcijske efekte, je 1,6 puta veći od vazduha.

Specifične termohemijske osobine
Eksperimenti pokazuju da je temperatura dekompozicije SF6 plina niža od temperature dekompozicije vazduha, dok je potrebna energija za dekompoziciju veća. Kao rezultat, SF6 plin apsorbira veliku količinu energije tokom dekompozicije, ostvarujući jak hladni efekat na luk. SF6 plin ima afinitet za slobodne elektrone. Stoga, u vrućem prostoru, zapravo će biti samo veoma mala provodljivost ili uopšte neće biti provodljivosti, ali njegova termalna provodljivost je vrlo visoka. SF6 plin se brzo dekomponuje u relativno niskom temperaturnom opsegu (2000-2500K). Kada se SF6 plin dekomponuje u području oklopne zone, apsorbira značajnu količinu toplote od luka, dajući SF6 plinu izuzetne mogućnosti ugasevanja luka. U SF6 plinu, kada se struja luka približi nuli, samo veoma tanki jezgra luka ima visoku temperaturu, a njegova okolina sastoji se od neprovodljivih slojeva.

Stoga, nakon što struja prođe kroz nulu, dielektrička snaga lukove raskorake brzo se oporavi i premaši brzinu oporavka naponske struje. U SF6 plinu, izuzetno tanka jezgra luka nastavlja da postoji čak i na veoma niskim nivoima struje. Ovo je izuzetno željena karakteristika u prekidu prekidača, jer zadovoljava zahtev za brzim prelazom od dobrog provodnika na dielektrik kada struja prođe kroz nulu. Uporno zbog ovih karakteristika, čak i kada prekidaju male struje, jezgra luka ostaje neprekidna sve dok struja ne dostigne nulu i može dalje da se kontraktuje neprekidno. Ovo sprečava prisilni prekid struje, tj. prekid struje, i time smanjuje pojavu prekidne prekomjerne napon.

Snažna elektronegativnost

Elektronegativnost se odnosi na tendenciju molekula ili disocirovanih atoma da formiraju negativneione. SF6 ima snažnu sposobnost adsorpcije elektrona, poznatu kao elektronegativnost. SF6 i halogen-molekule i atomi proizvedeni njegovom dekompozicijom snažno adsorbiraju elektrone u luku, formirajući negativneione. Budući da je masa negativnih iona mnogo veća od mase elektrona, brzina kretanja negativnih iona pod uticajem električnog polja je mnogo sporija od brzine kretanja elektrona. U kretanju električnim poljem, negativniioni lako rekombiniraju sa pozitivnim ionima formirajući neutralne molekule. Stoga, proces nestajanja prostorne provodljivosti je izuzetno brz. Ovaj fenomen ima isti efekat kao veoma snažna hladna sposobnost u joniziranom prostoru, rezultujući veoma brzim promenama prostorne provodljivosti blizu nule luka. Ova karakteristika, kombinirana sa karakteristikom luka koji formira izuzetno tanku jezgru, značajno skraćuje vremensku konstantu luka. Tako, snažna elektronegativnost daje SF6 izuzetne izolacione osobine.

Osnovni zahtevi za sredstvo za ugasevanje luka nisu samo visoka dielektrička snaga, već još važnije, brza brzina oporavka dielektričke snage. Trebalo bi da poseduje i drugu ključnu karakteristiku: veoma mala toplinska vremenska konstanta kada struja luka prođe kroz nulu. SF6 plin, kao sredstvo za ugasevanje luka, ima ove karakteristike. On se ne oslanja samo na izentropski hladni efekat formiran gradijentom pritisaka plinskih tokova, već uglavnom na specifične termohemijske osobine i snažnu elektronegativnost SF6 plina, koje daju SF6 plinu posebno snažne mogućnosti ugasevanja luka. Uporno zbog toga što SF6 plin ima izuzetne mogućnosti ugasevanja luka i izolacione osobine, a njegove hemijske osobine su stabilne i netoksične, primena SF6 plina u poljima poput prenosa i transformacije električne energije, transformatora, prekidača i kontaktora se kontinualno širi.

Plin-insulirani metalni zatvoreni prekidač (GIS) je dalje razvijen na osnovu SF6 prekidača. GIS zatvara prekidače, izdvajalice, zemljajuće prekidače, transformatore struje i naponske transformatore, zaštite od gremljaji, i spojne busbare unutar metaličke kutije i ispunjava ih SF6 plinom, koji ima izuzetne mogućnosti ugasevanja luka i izolacione osobine, služeći kao izolacija između faza i do zemlje. Zbog svoje zatvorene i modularne prirode, zauzima mali prostor i manje prostora, nije uticajan na spoljašnju sredinu, ne generiše buku ili radio interferenciju, operira sigurno i pouzdano, i zahteva minimalno održavanje, stoga je doživio značajan razvoj.

Struktura tri-faznog zatvorenog GIS-a

U tri-faznom zatvorenom GIS-u, tri faze glavnih komponenti su instalirane u zajedničkoj zemljišnoj vanjoj kutiji, podržane i izolovane epihromskim lejkom izolatorima. Ovaj tip GIS-a ima kompaktnu strukturu, sa smanjenim brojem vanjih kutija, što značajno štedi materijale. Takođe, zbog smanjenog broja tačaka zatvaranja i skraćene dužine zatvaranja, stopa curenja plina je niska. Takođe, može smanjiti cirkulacionu struju tokom operacije i pojednostaviti održavanje. Tri-fazni zatvoreni GIS ima relativno malu ukupnu veličinu, manje komponente, manje iscrpljivanje vanjih kutija, i kratki ciklus instalacije. Međutim, njegov nedostatak je neravnomeran unutrašnji električni polje, sa međusobnim uticajem faza, što ga čini sklonim inter-faznim flashoverima.

Tri-fazni zatvoreni tip je takođe poznat kao tri-fazni-zajednički-reservoar tip. Tri-fazni busbari su fiksirani unutar cilindra kroz izolatore, raspoređeni u trougaonom obliku. Svaka funkcionalna jedinica GIS-a sastoji se od nekoliko kompartmenata. Podela kompartmenata treba da ispunjava ne samo normalne operativne zahteve, već i da ograniči luk u slučaju unutrašnjeg greške. Različiti kompartmenti dozvoljavaju različite plinske pritiske. Na primer, kompartment izdvajalice, uzimajući u obzir efekat ugasevanja luka, zahteva plinski pritisak od oko 0,6 MPa, dok ostali kompartmenti imaju relativno niže pritiske.

Ključne tehnologije za inteligenciju visokonaponskog prekidača

Tehnološko sadržanje inteligentnog visokonaponskog prekidača je izuzetno široko. Njegove glavne tehnologije uključuju:

• Inteligentna upravljanja prekidanjem: nadgledanje i dijagnostika radnog stanja uređaja za otvaranje i zatvaranje;

• Inteligentno sekundarno upravljanje: korišćenje distribuirane arhitekture, mrežno povezane tehnologije i kompleksne tehnologije nadzora za ostvarivanje akvizicije signala - senzorske tehnologije, kao što su Rogowski lučevi za kompozitne senzore struje i naponske senzore, senzori hodnika i senzori gustine plina;

• Nadzor izolacionih performansi: detekcija parcijalnih otpuštanja, detekcija anormalne provodljivosti i detekcija mikročestica;

• Sistem dijagnostike grešaka i donošenja odluka: analiza signala kroz analizu signala radi donošenja odluka i donošenja odluka;

• Elektromagnetska kompatibilnost (EMC): uglavnom suzbijanje interferencije od anti-interferencije putova kuple, to jest, eliminisanje ili oslabljanje različitih faktora koji formiraju kopleani zajednički impedans. Metode uključuju ekraniranje, izolaciju i filtriranje;

• Posebna razvojna mikro računala: razvoj specijalizovanih integriranih kola i softvera za poboljšanje primenjljivosti, realnog vremena i operativnog sistema mikro računala, i unapređenje operativnog nivoa i pouzdanosti visokonaponskog prekidača.