Pagsasaliksik sa mga Katangian ng Arcing at Interrupting ng Eco-Friendly na Gas-Insulated Ring Main Units

Ang mga eco-friendly gas-insulated ring main units (RMUs) ay mahalagang kagamitan sa pagkakapamahagi ng kuryente sa mga sistema ng kuryente, na may mga katangian na kapaligiran-laging, pangangalakal, at mataas na reliabilidad. Sa panahon ng operasyon, ang mga katangian ng pagbuo at pagtigil ng ark ay malaking epekto sa kaligtasan ng mga eco-friendly gas-insulated RMUs. Kaya, ang mas malalim na pagsusuri sa mga aspetong ito ay napakahalaga para masiguro ang ligtas at matatag na operasyon ng mga sistema ng kuryente. Layunin ng artikulong ito na imbestigahan ang mga katangian ng pagbuo at pagtigil ng ark ng mga eco-friendly gas-insulated RMUs sa pamamagitan ng eksperimental na pagsusuri at analisis ng data, upang mapag-aralan ang kanilang mga pattern at katangian, na may layuning magbigay ng teoretikal na suporta at teknikal na gabay para sa pag-aaral at pag-unlad ng ganitong uri ng kagamitan.

1.Pag-aaral sa Katangian ng Pagbuo ng Ark ng Eco-Friendly Gas-Insulated Ring Main Units

1.1 Pundamental na Konsepto at Mga Nakakaapekto na Factor ng Eco-Friendly Gases

Ang eco-friendly gases ay tumutukoy sa mga gas na hindi nagdudulot ng pagkasira sa ozone layer. Ang mga halimbawa nito ay kinabibilangan ng nitrogen (N₂), dry compressed air (na walang langis at tubig), at mga espesyal na nilikhang bagong gases. Ang mga eco-friendly gas-insulated RMUs ay nagbibigay ng mga benepisyo tulad ng kapaligirang-laging, seguridad, at reliabilidad, kaya malawakang ginagamit sa mga sistema ng kuryente. Ang pag-aaral sa kanilang mga katangian ng pagbuo ng ark ay nangangailangan ng pag-unawa sa pundamental na konsepto at mga nakakaapekto na factor ng eco-friendly gases. 

Ang pisikal at kimikal na katangian, molecular na istraktura, temperatura, presyon, humidity, at iba pang factors ay lahat nakakaapekto sa insulasyon performance at pagbuo ng ark ng mga gases na ito, na dapat maipaglaban sa pamamagitan ng eksperimento. Bukod dito, ang praktikal na hamon tulad ng volume ng gas consumption at recyclability ay kailangang maisagawa. Kaya, ang mas malalim na pag-aaral sa pundamental na konsepto at mga nakakaapekto na factor ng eco-friendly gases ay napakahalaga para sa pag-aaral ng katangian ng pagbuo ng ark sa eco-friendly gas-insulated RMUs.

1.2 Mga Paraan ng Pag-aaral at Setup ng Test para sa Katangian ng Pagbuo ng Ark

Ang pag-aaral sa katangian ng pagbuo ng ark ay nangangailangan ng pagtatatag ng estandart na test methodology at experimental setup. Ang mga paraan ng test ay karaniwang kasama ang electrical testing batay sa ark phenomena at chemical analysis. Ang setup ng test ay dapat siguraduhing maaaring iulit, tama, at ligtas, na karaniwang binubuo ng high-voltage source, arc chamber, measuring instruments, at data acquisition system. Ang arc chamber ay isang mahalagang bahagi, na sinusunod ang aktwal na proseso ng pagbuo ng ark sa loob ng eco-friendly gas-insulated RMU. Upang mabisa ang pag-aaral ng mga katangian ng ark, ang setup ay dapat magbigay ng angkop na voltage at current levels at mag-enable ng real-time recording ng mga parameter tulad ng ark voltage, current, duration, at byproducts. Dapat din na maipatupad ang sapat na safety measures upang maiwasan ang mga aksidente sa panahon ng testing.

1.3 Testing at Analysis ng Ark Current, Voltage, at Duration
Sa pag-aaral ng mga katangian ng ark, ang ark current, voltage, at duration ay mga key parameters. Ang ark current ay tumutukoy sa magnitude ng current na lumiliko sa ark region sa panahon ng arcing; ang ark voltage ay ang potential difference sa ark region; at ang ark duration ay ang oras mula sa simula hanggang sa pagtigil ng ark. Ang pagsukat sa mga parameter na ito ay nangangailangan ng espesyal na instrument tulad ng high-voltage generators, current transformers, voltage transformers, at digital oscilloscopes. Ang eksperimental na testing at data collection sa mga parameter na ito sa eco-friendly gas-insulated RMUs, at pagkatapos ay data analysis, ay nakakatulong sa pagkuha ng mga trend at interrelationships, na siyang nagpapalalim ng pag-unawa sa mga katangian ng pagbuo ng ark at nagbibigay ng foundational data para sa mas malalim na pag-aaral.

1.4 Analysis ng Byproducts ng Ark Sa Panahon ng Arcing
Sa panahon ng arcing sa eco-friendly gas-insulated RMUs, iba't ibang byproducts—tulad ng oxides, fluorides, chlorides, at smoke—ay nalilikha, na maaaring magdulot ng panganib sa kapaligiran at kalusugan ng tao. Kasalukuyan, ang dalawang pangunahing paraan ay ginagamit para sa analisis ng byproducts ng ark: experimental analysis at numerical simulation. Ang experimental analysis ay kasama ang simulasyon ng proseso ng arcing sa laboratory, pagkolekta ng mga sample ng byproduct, at paggawa ng chemical analysis upang matukoy ang species at concentration distribution. Ang numerical simulation ay gumagamit ng computational models upang iprognostiko ang distribution ng byproduct at reaction pathways. 

Ang mga analytical technique tulad ng chromatography, mass spectrometry, at electron microscopy ay ginagamit sa experimental analysis. Sa numerical simulation, ang mga paraan tulad ng finite element analysis at CFD (Computational Fluid Dynamics) ay ginagamit upang modelin ang distribution ng byproducts at chemical reaction mechanisms sa panahon ng arcing. Ang mga resulta mula sa byproduct analysis ay nagpapalalim ng pag-unawa sa chemical reactions at energy conversion sa panahon ng arcing, na nagbibigay ng teoretikal at teknikal na suporta para sa disenyo at aplikasyon ng eco-friendly gas-insulated RMUs, pati na rin ang reference data para sa environmental monitoring at personnel safety.

2. Pag-aaral sa Katangian ng Pagtigil ng Eco-Friendly Gas-Insulated Ring Main Units

2.1 Pundamental na Konsepto at Mga Nakakaapekto na Factor ng Pagtigil Phenomena
2.1.1 Mga Paraan ng Pagtigil Test
Ang interruption testing ay isang kritikal na hakbang sa pag-aaral ng mga katangian ng pagtigil ng eco-friendly gas-insulated RMUs. Karaniwan itong isinasagawa gamit ang tradisyonal na mga paraan ng eksperimento o numerical simulation. Ang tradisyonal na paraan ay kasama ang pagtatayo ng platform ng pagtigil test at pagbabago ng kondisyon ng test (hal. current, voltage) upang makita ang pag-uugali ng pagtigil at makolekta ng experimental data. Sa kabilang banda, ang numerical simulation ay gumagamit ng computer models upang simularin ang pisikal na phenomena sa panahon ng pagtigil, na nagbibigay ng mabilis na paglikha ng malaking dataset at prediction ng performance ng pagtigil.

2.1.2 Pag-setup ng Pagsusulit
Upang pag-aralan ang mga katangian ng pagpapahinto, kailangan nating disenyan at itayo ang isang espesyal na setup ng pagsusulit. Ang setup na ito ay kasama ang mataas na bolteheng suplay ng kuryente, kagamitan para sa pag-switch, at mga instrumento para sa pagsukat. Ang mataas na bolteheng suplay ng kuryente ay nagbibigay ng enerhiya sa kagamitan para sa pag-switch, na gumagawa ng aktwal na operasyon ng pagpapahinto, habang ang mga instrumento ay sumusukat at narekord ng mga katangian ng pagpapahinto.

2.1.3 Pagsusulit at Pagsusuri ng Mga Katangian ng Interruption Parameters
Ang pag-aaral ng mga katangian ng pagpapahinto ay nangangailangan ng pagsusulit at pagsusuri ng mga parameter tulad ng kuryente, boltehe, at oras sa panahon ng pagpapahinto. Ang mga parameter na ito ay pangunahing indikador para sa pagsusuri ng performance ng pagpapahinto. Ang kuryente at boltehe ay naglalarawan ng kilos elektrikal sa panahon ng pagpapahinto, samantalang ang oras ay nagpapakita ng dinamika sa panahon. Ang pagsusuri ng mga parameter na ito ay nagpapakita ng mahalagang impormasyon tulad ng trend ng pagbabago ng kuryente at boltehe, habang ang haba ng oras ng pagpapahinto, at ang kabuuang performance.

2.2 Mga Pamamaraan ng Pag-aaral at Setup ng Pagsusulit para sa Mga Katangian ng Pagpapahinto
Ang karaniwang mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga katangian ng pagpapahinto ng eco-friendly gas-insulated RMUs ay kinabibilangan ng mga tradisyunal na pagsusulit at advanced numerical simulations. Ang mga tradisyunal na pagsusulit ay kasama ang pag-setup ng mga kagamitan para sa pag-switch at load sa isang test rig, pagbabago ng mga parameter ng suplay (boltehe, kuryente, etc.), pagmasid sa mga proseso ng transisyon sa panahon ng pagpapahinto, at pagsusulat ng mga parameter tulad ng kuryente, boltehe, at oras para sa data processing at pagsusuri. 

Kumpara sa mga tradisyunal na pagsusulit, ang numerical simulations ay nagbibigay ng mas mataas na katumpakan sa pag-modelo ng mga katangian ng pagpapahinto. Gamit ang teknolohiya ng computer simulation at modeling, ang mga metodyo ng numerikal ay sumosolve ng mga pangunahing pisikal na field—tulad ng electric field, magnetic field, temperature field, at flow field—sa panahon ng pagpapahinto, habang inaaccount ang maraming mga factor tulad ng kuryente, boltehe, electrode spacing, at ambient temperature. Bukod dito, ang mga numerical simulations ay nagbibigay ng pagkakataon para sa pag-optimize ng disenyo ng RMU sa pamamagitan ng pag-adjust ng mga katangian ng materyales at geometric configurations.
Para sa setup ng pagsusulit, ang high-voltage DC power supplies at high-power capacitor discharge units ay maaaring magbigay ng kinakailangang kondisyon ng mataas na boltehe at kuryente. Ang high-speed data acquisition systems at recorders ay ginagamit upang ma-precise na i-capture ang mga parameter ng pagpapahinto. Upang tiyakin ang repeatability at katumpakan, kailangan na calibrated at validated ang setup ng pagsusulit.

2.3 Pagsusulit at Pagsusuri ng Kuryente, Boltehe, at Oras ng Pagpapahinto
Ang pagsusulit at pagsusuri ng kuryente, boltehe, at oras ng pagpapahinto ay isang mahalagang bahagi ng pag-aaral ng mga katangian ng pagpapahinto.
(1) Layunin ng Pagsusulit: Upang maintindihan ang mga katangian ng pagpapahinto ng eco-friendly gas-insulated RMUs sa pamamagitan ng pagsusulit at pagsusuri ng kuryente, boltehe, at oras, at ebaluahin ang kanilang performance sa tunay na kondisyon ng operasyon, at magbigay ng pundasyon para sa paggamit at pag-improve ng kagamitan.
(2) Kagamitan ng Pagsusulit: Ang digital ammeters, voltage transformers, time-measuring instruments, oscilloscopes, at data acquisition systems ay ginagamit upang tiyakin ang tama at wastong pagsukat ng kuryente, boltehe, at oras sa panahon ng pagpapahinto.
(3) Proseso ng Pagsusulit:

• Pagsusulit ng Kuryente ng Pagpapahinto: Isagawa ang pagpapahinto sa ilalim ng standard na kondisyon ng pagsusulit, irecord ang waveform ng kuryente, at siguraduhing tama ang koneksyon sa pagitan ng kagamitan ng pagsusulit at ng RMU. Sukatin ang pagbabago ng kuryente gamit ang current transformers at digital ammeters.

• Pagsusulit ng Boltehe ng Pagpapahinto: Gayunpaman, isagawa ang pagpapahinto sa ilalim ng standard na kondisyon, irecord ang waveform ng boltehe, at sukatin ang pagbabago ng boltehe gamit ang voltage transformers at digital voltmeters.

• Pagsusulit ng Oras ng Pagpapahinto: Gumamit ng mga instrumento para sa pagsukat ng oras upang ma-accurately na irecord ang interval ng oras mula simula hanggang tapos ng operasyon ng pagpapahinto.

• Pagsusulit ng Transient Process: Gumamit ng oscilloscopes at data acquisition systems upang i-capture ang transient current at voltage waveforms sa panahon ng pagpapahinto para sa pagsusuri ng mga katangian ng transient.

(4) Pagsulat at Pagsusuri ng Data: I-record ang waveform ng kuryente, waveform ng boltehe, data ng oras ng pagpapahinto, at transient waveforms. Suriin kung ang kuryente ng pagpapahinto ay tumutugon sa engineering requirements, kung ang boltehe ng pagpapahinto ay sumusunod sa specifications, at kung ang oras ng pagpapahinto ay nakakasatisfy sa design criteria. Ebaluahin ang epekto ng mga proseso ng transient sa performance at stability ng kagamitan. Sa pamamagitan ng mga detalyadong proseso ng pagsusulit sa itaas, ang komprehensibong pag-consider ng lahat ng relevant na factors ay nagse-sure ng accurate na data collection at in-depth analysis. Ang mga resulta ay ipinapakita sa Table 1.

Table 1: Pagsusulit at Pagsusuri ng Mga Parameter ng Kuryente, Boltehe, at Oras

Sa pamamagitan ng pagsusuri ng Table 1, maaaring hukuman ang mga sumusunod na kasimpulan:

• Mayroong tiyak na relasyon ang pagkawasak ng kuryente at voltahin; sa pangkalahatan, tumaas ang pagkawasak ng kuryente habang tumaas ang voltahin.

• Ang oras ng pagkawasak ay may kaugnayan sa parehong kuryente at voltahin; kung mas mataas ang kuryente at mas mataas ang voltahin, mas maikli ang oras ng pagkawasak.

• Sa panahon ng pagsusulit, dapat bigyan ng pansin ang kontrol sa saklaw ng kuryente at voltahin sa panahon ng pagkawasak upang maiwasan ang mga hindi tama sa resulta ng pagsusulit dahil sa mga halaga na masyadong mataas o masyadong mababa. Bukod dito, iba pang mga nakakaapektong mga factor—tulad ng temperatura ng kapaligiran at yugto—ay dapat ding isapuso.

2.4 Pagsusuri ng Electromagnetic Field Sa Panahon ng Proseso ng Pagkawasak
Para sa pagsusuri ng electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pagkawasak ng eco-friendly gas-insulated ring main units, kinakailangan ang pagtatatag ng isang setup ng pagsusulit upang maisagawa ang pagsukat at pagsusuri ng electromagnetic field. Sa eksperimento, maaaring itayo ang isang sistema ng pagsukat ng electromagnetic field upang isulit at irekord ang electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pagkawasak, tulad ng ipinapakita sa Table 2.

Table 2: Pagsusuri ng Electromagnetic Field Sa Panahon ng Proseso ng Pagkawasak

Ang pag-aanalisa ng pagbabago ng electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pag-interrupt batay sa Table 2 ay nagpapakita na sa sandaling ito ng pag-interrupt, ang kuryente ay biglaang bumaba hanggang zero, at ang lakas ng magnetic field ay kaagad na humina. Pagkatapos, ang lakas ng magnetic field ay unti-unti nang bumabalik sa dating estado bago pa ang pag-interrupt. Ang analisis ng electromagnetic field ay maaaring magbigay ng mahalagang reference data para sa disenyo at optimisasyon ng eco-friendly gas-insulated ring main units.

3.Pag-aanalisa ng Resulta ng Pagsasaliksik sa mga Katangian ng Arcing at Interruption
3.1 Pagsasaliksik at Pagproseso ng mga Parameter sa Panahon ng Arcing at Interruption Processes
Sa panahon ng mga pagsusulit sa arcing at interruption, ang mga parameter tulad ng kuryente, voltage, at oras ay inukit nang hiwalay upang analisin ang mga katangian ng arcing at interruption. Sa pagproseso ng data, ginamit ang mga statistical methods upang kalkulahin ang mean, standard deviation, at coefficient of variation para sa bawat parameter.

① Ang data ng arcing test ay inanalisa at pinroseso. Ang average values ng arcing current, voltage, at oras ay 8.5 kA, 4.2 kV, at 2.5 ms, respectively. Ang standard deviations at coefficients of variation ay din kalkula upang maintindihan ang distribution at stability ng mga data ng test. Ang resulta ay nagpapakita na ang standard deviation ng arcing current ay 0.8 kA na may coefficient of variation na 9.4%; ang standard deviation ng arcing voltage ay 0.4 kV na may coefficient of variation na 9.5%; at ang standard deviation ng arcing time ay 0.2 ms na may coefficient of variation na 8.0%. Ito ay nagpapahiwatig na ang data ng arcing test ay nagpakita ng relatibong matatag na distribution at mataas na reliability.

② Ang data ng interruption test ay inanalisa at pinroseso. Ang average values ng interruption current, voltage, at oras ay 3.5 kA, 3.8 kV, at 3.0 ms, respectively. Parehong ginawa ang kalkulasyon ng standard deviations at coefficients of variation. Ang resulta ay nagpapakita na ang standard deviation ng interruption current ay 0.5 kA na may coefficient of variation na 14.3%; ang standard deviation ng interruption voltage ay 0.3 kV na may coefficient of variation na 7.9%; at ang standard deviation ng interruption time ay 0.1 ms na may coefficient of variation na 4.4%. Ito ay nagpapahiwatig na ang data ng interruption test ay mas kaunti ang stability at mas mababa ang reliability.

Batay sa nabanggit na data analysis, maaaring maconclude na ang reliability ng data ng arcing test ay mas mataas kaysa sa data ng interruption test, posibleng dahil sa komplikadong electromagnetic fields na kasangkot sa proseso ng interruption, na nangangailangan ng mas malalim na pagsasaliksik. Bukod dito, maaari pang mas lalo na mapag-ugnay ang relasyon ng arcing at interruption characteristics batay sa mga data ng test.

3.2 Analisis ng Relasyon ng mga Katangian ng Arcing at Interruption
Sa pamamagitan ng pag-aanalisa at pagproseso ng mga parameter mula sa parehong arcing at interruption processes, maaaring mas lalo na mapag-ugnay ang relasyon ng mga katangian ng arcing at interruption. Parehong key performance indicators ang mga katangian ng arcing at interruption ng eco-friendly gas-insulated ring main units, at ang pag-unawa sa kanilang relasyon ay maaaring magbigay ng mahalagang gabay para sa disenyo at optimisyon.

Mula sa perspektibo ng arcing at interruption characteristics, ang mga parameter tulad ng kuryente, voltage, at oras ay may iba't ibang epekto sa parehong proseso. Sa panahon ng arcing, ang arcing current at duration ang pangunahing mga parameter, habang ang voltage ay may tiyak na impluwensya. Sa kabilang banda, sa panahon ng interruption, ang interruption current ang dominant na parameter, habang ang oras at voltage ay may papel din. Kaya, sa panahon ng pag-aanalisa ng relasyon ng arcing at interruption characteristics, kailangang i-consider ang kanilang mga key parameters nang hiwalay.

Nagpapakita ang data analysis ng tiyak na correlation sa pagitan ng arcing at interruption characteristics:

• Ang pagtaas ng arcing current at voltage ay nagdudulot ng mas mataas na paglikha ng byproducts ng arc at mas mataas na energy consumption sa panahon ng arcing, kaya mas lumalaki ang difficulty ng interruption.

• Ang pagtaas ng interruption current ay nagdudulot ng mas mataas na arc energy sa panahon ng interruption, na dinadagdagan din ang difficulty ng interruption.

Bukod dito, ang electromagnetic field analysis sa panahon ng arcing at interruption ay nagpapakita na ang electromagnetic fields ay may malaking impluwensya sa parehong proseso. Sa panahon ng arcing, ang electromagnetic field ay nagbibigay ng constraining force na nagpapahinto sa diffusion ng arc. Sa panahon ng interruption, ang electromagnetic field ay nagbibigay ng repulsive force na nagpupunta ng arc outward, na nakakaapekto sa performance ng interruption.

Ang mga natuklasan na ito ay nagpapahiwatig na ang mga katangian ng arcing at interruption ay interrelated, na pangunahing naapektuhan ng kanilang key operational parameters at electromagnetic field effects. Kaya, sa disenyo at optimisyon ng eco-friendly gas-insulated ring main units, dapat comprehensively consider ang relasyon ng mga katangian ng arcing at interruption, at dapat tailor ang mga disenyo sa tiyak na application scenarios upang makamit ang optimal na performance.

4.Kalalabasan

Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga katangian ng arcing at interruption ng eco-friendly gas-insulated ring main units, maaaring maconclude na ang mga katangian na ito ay malayo sa mga traditional SF₆-insulated ring main units. Ang eco-friendly gas-insulated RMUs ay nagpapataas ng mas mahigpit na requirements sa mga parameter tulad ng kuryente, voltage, at oras, na nangangailangan ng mas precise na disenyo at optimisyon. Bukod dito, ang electromagnetic field distribution sa panahon ng arcing at interruption ay may pagkakaiba: sa panahon ng arcing, ang electromagnetic field ay mas concentrated at intense, habang sa panahon ng interruption, ito ay mas uniform.

Bilang ang paggamit ng eco-friendly gas-insulated ring main units ay patuloy na lumalawak, ang future research ay maaaring magfocus sa mga sumusunod na aspeto:

• Pagsasa-optimize ng disenyo ng eco-friendly gas-insulated RMUs sa pamamagitan ng simulation analysis.

• Pag-aaral ng mga katangian ng arcing at interruption sa iba't ibang operating conditions.

• Pag-aaral ng potensyal ng application ng bagong eco-friendly gases sa insulated ring main units.

Sa kabuuan, ang mga resulta ng pagsasaliksik na ito ay may malaking kahalagahan para sa pagpapatunay at pag-optimize ng eco-friendly gas-insulated ring main units.