Eko-garraiaren gas-insulatutako errepideko unitateen arkadura eta etengabeko ezaugarriak gainditzea ikertu da

Eko-lagungarria gas-insulated ring main units (RMUs) elektrizitate sistemen garrantzitsueneko banaketa materiala dira, berde, ingurumen lagungarri eta handi konfiantza duen ezaugarri dituzten. Lan egitean, arkuen sortzea eta itxiaren ezaugarriak oso eragin handia izaten dute eko-lagungarri gas-insulated RMUen segurtasunean. Beraz, hauen gainean eginiko ikerketa mendebala garrantzitsu da elektrizitate sistemaren seguru eta estaltasuna lantzeko. Artikulu honek eko-lagungarri gas-insulated RMUetako arkuak sortzen eta itxiten diren ezaugarriak aztertzen ditu esperientzia eta datu-analisi bidez, horien patroiak eta ezaugarriak bilatuz, helburuari erredundazio teknikoa eta teorikoa emateko.

1.Eko-Lagungarri Gas-Insulated Ring Main Units-en Arkuen Sortze Ezaugarrien Ikerketa

1.1 Oinarrizko Konzeptuak eta Eko-Lagungarri Gasen Erreguladore Faktoreak

Eko-lagungarri gasak ozonolayera ez duten eragindako gasak dira. Adibide arruntak dira nitrogenoak (N₂), aire presostua (oil-free eta humedade free), eta espezialki formulatutako gas berriak. Eko-lagungarri gas-insulated RMUek ingurumen lagungarrietan, segurtasunean eta konfiabilitatean oinarritzen dira, eta beraz, askotan erabiltzen dira elektrizitate sistemetan. Arkuen sortze ezaugarriak ikertzea eko-lagungarri gasen oinarrizko konzeptuak eta erreguladore faktoreak ulertzeko beharrezkoa da. 

Gas hauek dituzten fisika eta kimika ezaugarriak, molekuluko egitura, tenperatura, presio, humedad eta beste faktore batzuk, isolamendu prestazioa eta arkuen sortzearen portaera eragiten dituzte, eta horiei buruzko espereintziak egin behar dira. Gainera, gasen kontsumo kopurua eta birziklatu ezingarritasuna ebaztu behar dira. Beraz, eko-lagungarri gasen oinarrizko konzeptuak eta erreguladore faktoreei buruzko mendebal garbiak eco-friendly gas-insulated RMUetan arkuen sortze ezaugarriak ikertzeko beharrezkoak dira.

1.2 Arkuen Sortze Ezaugarriei Buruzko Ikerketarako Metodoak eta Espereintziaren Konfigurazioa

Arkuen sortze ezaugarriak ikertzeko, estandarizatutako test metodoa eta espereintziaren konfigurazioa ezartzea beharrezkoa da. Test metodoak gehienbat arkuen fenomenoen oinarrian oinarritutako elektrikotasun probak eta kimika analisia dira. Espereintziaren konfigurazioak errepikagarritasuna, zehaztasuna eta segurtasuna bermatzeko beharrezkoa da, adierazle gehienak goi-tentsio iturri bat, arku-kamera bat, neurrizko instrumentuak eta datu-hartzaile sistema bat dituzte. Arku-kamera elementu nagusia da, eko-lagungarri gas-insulated RMU baten barruan gertatzen den arku-sortze prozesu erdienen simulazioa egiten duena. Arkuen ezaugarriak ondo aztertzeko, konfigurazioak tenperatura eta korrontea duen maila aproposa eman behar dio, eta parametroak, arku tensioa, korrontea, iraunkortasuna eta produktu sekundarioak unerako grabatzea ahalbidetu behar dio. Espereintzian gertatzen ahal diren akidentuen saihesteko segurtasun neurriak ere hartu behar dira.

1.3 Arkuen Korrontea, Tentsioa eta Iraunkortasuna Probak eta Analisiak
Arku ezaugarrien ikerketan, arku korrontea, tentsioa eta iraunkortasuna parametro nagusiak dira. Arkuen korrontea arkuaren eremuan pasatzen ari den korrontea da; arku tensioa arkuaren eremuan dagoen potentzial-diferentzia da; eta arku iraunkortasuna arkuaren hasiera bitarteko denbora tarte da. Parametro hauetatik neurrizko instrumentu bereiziak, adibidez, goi-tentsio generatzaileak, korronte transformatorak, tensio transformatorak eta digital osiloskopioak behar dira. Eko-lagungarri gas-insulated RMUetan parametro horietako espereintziak eta datu-bilaketak, ondoren datu analisirik, tendentziak eta arteko harremanak aurkitzeko laguntzen dute, arku-sorte ezaugarrien ulertzeko sakontasuna handituz eta ikerketarako oinarriko datuak emanez.

1.4 Arkuen Produktu Sekundarioen Analisi Arkuen Prozesuan
Eko-lagungarri gas-insulated RMUetan arkuak sortzen direnean, oxidoak, fluoruroak, kloruroak eta ahotsak bezalako produktu sekundario ugari sortzen dira, eta horiek ingurumenari eta gizakiaren osasuntsuari arriskuak sor dezakete. Orain arte, produktu sekundarioak aztertzeko bi modu nagusi daude: espereintzia analisia eta zenbakizko simulazioa. Espereintzia analisia laborategian arku-prozesua simulatzen du, produktu sekundario samplak bildu eta kimika analisia egiten du produktu mota eta kontzentrazioen banaketa jakiteko. Zenbakizko simulazioak komputazio-modelak erabiltzen ditu produktu sekundarioen banaketa eta reakzio bideak aurreikusteko. 

Espereintzia analisian, kromatografia, masu-espektroskopioa eta elektron mikroskopioa kalifikazio teknikoa erabiltzen da. Zenbakizko simulazioan, finite element analysis eta CFD (Computational Fluid Dynamics) metodoak erabiltzen dira produktu sekundarioen banaketa eta kimika reakzio mekanismoak modelatzeko. Produktu sekundarioen analisiaren emaitzetatik, arku-prozesuan gertatzen diren kimika reakzioak eta energia aldatzea ulertzea hobetzen da, eko-lagungarri gas-insulated RMUetarako diseinua eta aplikazioa teorikoki eta teknikoki laguntzeko, eta ingurumenaren monitorizazioa eta biztanleen segurtasuna kontrolatzeko datu erreferentzi bat emanez.

2. Eko-Lagungarri Gas-Insulated Ring Main Units-en Itxiaren Ezaugarrien Ikerketa

2.1 Itxiaren Fenomenoen Oinarrizko Konzeptuak eta Erreguladore Faktoreak
2.1.1 Itxiaren Test Metodologia
Itxiaren testak eco-friendly gas-insulated RMUetan. Itxiaren ezaugarriak ikertzearen urrats garrantzitsua da. Ohiko metodorik erabili behar dira edo zenbakizko simulazioa. Ohiko metodoak itxiaren test platforma eraikitzeko eta proba baldintzen aldatzeko (adibidez, korrontea, tensioa) erabili behar dira itxiaren portaera ikusteko eta espereintzia datuak bildutzeko. Zenbakizko simulazioak, bestalde, ordenagailu-modelok erabiltzen ditu itxiaren fenomeno fisikoak simulatzeko, datu multzo handiak azkar sortzeko eta itxiaren prestazioa aurreikusteko.

2.1.2 Probaren antolakuntza
Eztabakitzaile ezaugarriak aztertzeko, proba antolakuntza espezifikoa diseinatu eta eraikitzeko beharrezkoa da. Antolakuntza honek indarru handiko energia-babesleku bat, aldatze-tresna bat eta neurketu tresnak ditu. Indarru handiko energia-babeslekuak energia ematen dio aldatze-tresnari, zeinak eztabaki eragiketa egiten duen, tresnak berriztola neur dezakeen eta grabatzen dituzte eztabakitzaile ezaugarriak.

2.1.3 Eztabakitzaile ezaugarri parametroen probaketa eta analisi
Eztabakitzaile ezaugarrien ikerketa probaketa eta analisi behar ditu parametroei buruz, hala nola indarra, indarra eta denbora eztabakietan. Parametro hauek dira eztabaki prestazioa ebaluatzeko garrantzitsuak. Indarra eta indarra elektrikoa eztabakietan deskribatzen dituzte, denbora berriztola orduko dinamika adierazten du. Parametro hauek aztertzeak eztabaki indarra eta indarraren aldaketaren tendentziak, eztabaki denbora eta prestazio orokorra bezalako informazio garrantzitsua erakusten du.

2.2 Ikerketa metodoak eta eztabakitzaile ezaugarrien probaren antolakuntza
Ekologia-egokiak diren gas-insulatu RMUren eztabakitzaile ezaugarriak aztertzeko metodo arruntenak dira eztabaki probaketa konbenzionalak eta simulazio zenbakizko aurreratuak. Probaketa konbenzionalak tresna aldatze eta karga tresnak proba taulan kokatzeko, energia-babesleku parametroak (indarra, indarra, etab.) aldatzeko, eztabaki prozesu transienteak ikusteko eta datuak prozesatzeko eta analizatzeko indarra, indarra eta denbora parametroak grabatzeko osatzen dute. 

Probaketa konbenzionalen aldetik, simulazio zenbakizkoek eztabakitzaile ezaugarriak modelatzeko zehaztasuna gehiago eskaintzen dute. Konputagailu simulazio eta modelazio tekniken bidez, metodu zenbakizkoak eztabakietan gorputx fisiko nagusiak ebazten dituzte—hala nola indar elektrikoa, indar magnetikoa, tenperatura-eremua eta fluxu-eremua—indarra, indarra, elektroden arteko distantzia eta inguruko tenperatura faktore askoren kontuan hartuz. Gainera, simulazio zenbakizkoek materialen ezaugarriak eta konfigurazio geometrikoak aldatuz RMU diseinua optimizatzeko aukera ematen dute.
Proba antolakuntzarako, indarru DC handiko energia-babeslekuak eta indar handiko kapazitate deskontsagai unitateak indarru handiko eta indar handiko baldintzak emango dizkizute. Datu akquisizio abiadura handiko sistemak eta grabatzaileak eztabaki parametroak ondo grabatzeko erabiliko dira. Errepikagarritasuna eta zehaztasuna bermatzeko, proba antolakuntza kalibrau eta balioztatu behar da.

2.3 Eztabaki indarra, indarra eta denboraren probaketa eta analisi
Eztabaki indarra, indarra eta denboraren probaketa eta analisi eztabakitzaile ezaugarrien ikerketan parte garrantzitsu bat da.
(1) Proba helburua: Eztabakitzaile ezaugarriak ulertzeko, eztabaki indarra, indarra eta denbora probatuta eta analizatuta, ekologia-egokiak diren gas-insulatu RMUren prestazioa baldintzetan errealean ebaluatzeko eta tresnekin lan egin eta hobetzeko oinarria ematea.
(2) Proba tresnak: Amperimetro digitalak, indar transformatorrek, denbora neurtzeko tresnak, osciloscopioak eta datu akquisizio sistema erabiliko dira indarra, indarra eta denbora eztabakietan zehazki neurtzeko.
(3) Probatzeko protokoloa:

• Eztabaki indarra proba: Eztabaki egin proba baldintzetan estandarrak dituenetan, indar-kurba grabatu eta proba tresna eta RMUren arteko konekzio zuzena ziurtatu. Indar aldaketak amperimetro digitalekin eta indar transformatorekin neurtu.

• Eztabaki indarra proba: Berdintsu, eztabaki egin proba baldintzetan estandarrak dituenetan, indar-kurba grabatu eta indar aldaketak indar transformatorekin eta voltmetro digitalarekin neurtu.

• Eztabaki denbora proba: Denbora neurtzeko tresnak erabiliz, eztabaki eragiketa hasteko eta bukatzeko arteko denbora tartea zehazki grabatu.

• Prozesu transiente proba: Osciloscopioak eta datu akquisizio sistema erabiliz, eztabakietan indar-kurba eta indar-kurba transienteak grabatu prozesu transienteen analisi egiteko.

(4) Datuen grabatzea eta analisia: Indar-kurba, indar-kurba, eztabaki denbora datuak eta kurba transienteak grabatu. Eztabaki indarra ingeniaritza eskarien gainditzen duen, eztabaki indarra zehaztapenekin bat datorrela, eta eztabaki denbora diseinu eskarien gainditzen duen ebaluatu. Prozesu transienteak tresnen prestazio eta estabilitatean izan dezaken eragina ebaluatu. Probatzeko protokolo zehatz horien bidez, faktore guztiak kontuan hartuz, datuak zehazki bildu eta analisi garrantzitsua egiten da. Emaitzak Taula 1an agertzen dira.

Taula 1: Indarra, indarra eta denbora parametroen probaketa eta analisi

Taula 1-en azterketa bidez, hurrengo irakurketak egin daitezke:

• Eztabaidatze argiaren eta tentsioaren artean lotura bat dago; orokorrean, eztabaidatze argia handitzen du tentsioa geroztik.

• Eztabaidatze denbora tentsioarekin eta argiarekin erlazionatuta dago; argia eta tentsioa altuago, eztabaidatze denbora laburrago.

• Proba egitean, eztabaidatzean argiaren eta tentsioaren tarteak kontrolatzeko atentsi behar da, balioen altasuna edo baxutasuna proba emaitzetan inoiztasunak sortzeko saihesteko. Gainera, faktore osagarriak—hala nola inguruko tenperatura eta humiditatea—beraude kontuan hartu behar dira.

2.4 Eztabaidatze Prozesuan Emaniko Zenbaki Magnetikoaren Azterketa
Eko-garrantzitsu gas-insulatutako biribilgarren unitateetako eztabaidatze prozesuan emaniko zenbaki magnetikoaren azterketa egiteko, proba-tartea konpondu behar da emaniko zenbaki magnetikoaren neurrizko eta azterketarako. Esperimentuan, emaniko zenbaki magnetikoaren neurrizko sistema konpondu dezakezu eztabaidatze prozesuan emaniko zenbaki magnetikoaren proba eta erregistratzeko, Taula 2-n ikus daitekeen bezala.

Taula 2: Eztabaidatze Prozesuan Emaniko Zenbaki Magnetikoaren Azterketa

Elektromagnetiko eremuaren aldaketen analisia itxiaren prozesuan oinarrituta, Taula 2-aren arabera, itxiera unean, korrontea zerora erortzen da eta magnetikoa eremuko indarra akorde gutxitzen da. Ondoren, magnetikoa eremuko indar hori gradu batzuetan lehenerdiuneko egoerara itzuli egiten da. Elektromagnetikoa eremuaren analisia diseinu eta optimizazioa egiteko datu garrantzitsuak ematen dizkie ekologiako gas-insulatutako zirkulu nagusi unitateentzat.

3.Arkua eta Itxiera Ezaugarrien Ikerketaren Emaitzen Analisia
3.1 Arkua eta Itxiera Prozesuen Parametroen Datuen Analisia eta Prozesamena
Arkua eta itxiera probetan, korrontea, tentsioa eta denbora parametroak neurriz, arkua eta itxiera ezaugarrietarako analisi egin da. Datuen prozesamenean, estatistika metodoak erabiliz, bataz bestekoa, desbidazio estandarra eta aldatasun koefizientea kalkulatu dira parametro bakoitzarentzat.

① Arkua probetako datuak analizatu eta prozesatu dira. Arkua korrontea, tentsioa eta denboraren bataz besteko balioak, hurrenez hurren, 8.5 kA, 4.2 kV eta 2.5 ms izan dira. Desbidazio estandarrak eta aldatasun koefizienteak ere kalkulatu dira datuen distribuzioa eta estabilitatea ulertzeko. Emaitzetik ikus daiteke arkua probetako datuak erlatiboki estalitako distribuzioa eta handiagoa zuen fidagarritasuna. Arkua korronteari dagokion desbidazio estandarra 0.8 kA izan zen, %9.4ko aldatasun koefizientarekin; arkua tentsioari dagokion desbidazio estandarra 0.4 kV izan zen, %9.5ko aldatasun koefizientarekin; eta arkua denborari dagokion desbidazio estandarra 0.2 ms izan zen, %8.0ko aldatasun koefizientarekin.

② Itxiera probetako datuak analizatu eta prozesatu dira. Itxiera korrontea, tentsioa eta denboraren bataz besteko balioak, hurrenez hurren, 3.5 kA, 3.8 kV eta 3.0 ms izan dira. Berehalako moduan, desbidazio estandarrak eta aldatasun koefizienteak kalkulatu dira. Emaitzetik ikus daiteke itxiera korronteari dagokion desbidazio estandarra 0.5 kA izan zen, %14.3ko aldatasun koefizientarekin; itxiera tentsioari dagokion desbidazio estandarra 0.3 kV izan zen, %7.9ko aldatasun koefizientarekin; eta itxiera denborari dagokion desbidazio estandarra 0.1 ms izan zen, %4.4ko aldatasun koefizientarekin. Honek adierazten du itxiera probetako datuak estalitako distribuzio txikiagoa eta fidagarritasun txikiagoa zituelarik.

Datuen analisian oinarrituta, ondorioztatu daiteke arkua probetako datuak itxiera probetako datuekin alderatuta fidagarritasun handiagoa dute, posibletasun handia duten elektromagnetikoa eremuen konplexutasuneagatik, non beharrezkoa da ikerketa sorginkorra. Gainera, arkua eta itxiera ezaugarrien arteko harremana testuen datuen gainean sartu daiteke.

3.2 Arkua eta Itxiera Ezaugarrien Arteko Harremanaren Analisia
Arkua eta itxiera prozesuen parametroen analisia eta prozesamena oinarrituta, arkua eta itxiera ezaugarrien arteko harremana aztertu daiteke gehiago. Arkua eta itxiera ezaugarriak dira ekologiako gas-insulatutako zirkulu nagusi unitateentzako prestazio-indikadore garrantzitsuak, eta haien arteko harremanaren ulertzeko balio handia emango du diseinu eta optimizazioa egiteko.

Arkua eta itxiera ezaugarrien perspektibatik, korrontea, tentsioa eta denbora parametroak ezberdina eragiten dituzte bi prozesuetan. Arkuan, arkua korrontea eta iraunkortasuna dira parametro nagusiak, baina tentsioa ere eragina du. Aldiz, itxieran, itxiera korrontea parametro garrantzitsua da, denbora eta tentsioak ere eragina dutenak. Beraz, arkua eta itxiera ezaugarrien arteko harremanaren analisian, haien parametro garrantzitsuak bereiz menpe hartu behar dira.

Datuen analisiatik ikus daiteke arkua eta itxiera ezaugarrien arteko korrelazio bat:

• Arkua korrontea eta tentsioa handitu ahala, arkua produktuen sortzea eta arkuan energia-konsumoa handitu egiten dira, beraz, itxiaren zailtasuna handitzen da.

• Itxiera korrontea handitu ahala, itxieran arkua-energia handiagoa sortzen da, beraz, itxiaren zailtasuna handitzen da.

Gainera, arkua eta itxiera aldiotan elektromagnetikoa eremuen analisia oso eragile dirudite bi prozesuetan. Arkuan, elektromagnetikoa eremua murriztun-eragile bat aplikatzen du arkua zabalduko duen eragile moderatzailea. Itxieran, elektromagnetikoa eremua desplazamendu-eragile bat aplikatzen du arkua kanpoalean joateko, itxiaren prestaziotan eragiten duena.

Emaitzak adierazten dute arkua eta itxiera ezaugarriak elkarrekiko harremana dutela, berehala eragile direla operazio-parametro nagusi eta elektromagnetikoa eremuen eragile garrantzitsuak. Beraz, ekologiako gas-insulatutako zirkulu nagusi unitateen diseinu eta optimizazioan, arkua eta itxiera ezaugarrien arteko harremana orokorrean hartu behar da kontuan, eta diseinuak aplikazio-eskenario espesifikoen arabera egokitzea proposatzen da prestazio optimo lortzeko.

4.Burketa

Ekologiako gas-insulatutako zirkulu nagusi unitateen arkua eta itxiera ezaugarrien ikerketaren bidez, ondorioztatu daiteke ezaugarri hauek tradizional SF₆-insulatutako zirkulu nagusi unitateen ezaugarrietatik askoz desberdinak direla. Ekologiako gas-insulatutako RMUek parametro garrantzitsu batzuei, korronte, tentsio eta denborari, eskaintzen diete baldintza zailagoak, diseinu eta optimizazio zehatzagoa eskatzen dituenak. Gainera, arkua eta itxiera aldiotan elektromagnetikoa eremuen distribuzioa desberdina da: arkuan, elektromagnetikoa eremua konzentratu eta intensoagoa dago, berriz, itxieran uniformeagoa.

Ekologiako gas-insulatutako zirkulu nagusi unitateen erabilera zabaltzen ari denean, ikerketa etorkizuneko aspektu hauei zentzua eman dezake:

• Simulazio-analisien bidez ekologiako gas-insulatutako RMUen diseinua optimizatzea.

• Konbinazio operazio-egoera desberdinetan arkua eta itxiera ezaugarriak ikertzea.

• Novel ekologiako gasen aplikazio potentziala insulatutako zirkulu nagusi unitateetan esploratzea.

Laburra, lan honen emaitzak oso garrantzitsuak dira ekologiako gas insulatutako erloju-unitate enborrerruneko garapenerako eta hobetzerako.