Pētījums par vides draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma virzienusakaru lokšķiršanas un pārtraukšanas īpašībām

Dabiskās gāzes izolētas apakšstacijas (RMU) ir svarīgi elektrosistēmu pārvaldības ierīces, kas raksturojas ar zaļo, videi draudzīgu un augstu uzticamību. Darbības laikā loka veidošanās un pārtraukšanas īpašības būtiski ietekmē dabisku gāzi izolēto RMU drošumu. Tāpēc šo aspektu nolieguma pētīšana ir liela nozīme, lai nodrošinātu enerģijas sistēmu drošu un stabila darbību. Šajā rakstā mērķis ir pētīt dabisku gāzi izolēto RMU loka veidošanās un pārtraukšanas īpašības eksperimentālo testēšanu un datu analīzi, izpētot to modelus un īpašības, ar mērķi nodrošināt teorētisko atbalstu un tehnisko vadību tādu aprīkojumu pētījumiem un izstrādei.

1. Dabisku gāzi izolēto apakšstaciju loka veidošanās īpašību pētījums

1.1 Pamatjēdzieni un ietekmējošie faktori dabiskām gāzēm

Dabiskas gāzes ir tādas, kas neiznīcinā visu slāni. Parastās piemēri ietver šķidro angli (N₂), sausāku kompresētu gaisu (degvielas un mitruma izņemšanu) un īpaši formulētas jaunas gāzes. Dabisku gāzi izolētās RMU piedāvā priekšrocības, piemēram, videi draudzīgumu, drošumu un uzticamību, un tāpēc tie plaši tiek izmantoti enerģijas sistēmās. Loka veidošanās īpašību pētīšanai jāsaprot dabisku gāzu pamatjēdzieni un ietekmējošie faktori.

Fiziskās un ķīmiskās īpašības, molekulu struktūra, temperatūra, spiediens, mitruma un citi faktori visi ietekmē šo gāzu izolācijas veiktspēju un loka veidošanās uzvedību, ko jāpēta eksperimentā. Papildus tam, praktiskiem izaicinājumiem, piemēram, gāzes patēriņa apjoms un reciklāmība, jārisina. Tāpēc dabisku gāzu pamatjēdzieni un ietekmējošie faktori ir būtiski loka veidošanās īpašību pētījumā dabisku gāzi izolētajās RMU.

1.2 Pētījumu metodes un tests loka veidošanās īpašībām

Loka veidošanās īpašību pētīšanai jāizveido standartizēta testa metode un eksperimentālā iestatījuma. Testa metodes parasti ietver elektriskos testus, balstoties uz loka paradumiem, un ķīmisko analīzi. Tests iestatījums jānodrošina atkārtāmība, precizitāte un drošība, parasti sastāvot no augsta sprieguma avota, loka kameras, mērīšanas instrumentiem un datu akvizīcijas sistēmas. Loka kamera ir kritiska sastāvdaļa, kas simulē reālo loka veidošanās procesu dabiskā gāzi izolētajā RMU. Lai efektīvi pētītu loka īpašības, iestatījums jāsniedz atbilstošs sprieguma un strāvas līmenis un jānodrošina parametru, piemēram, loka sprieguma, strāvas, ilguma un blakusefektu, reāllaika ieraksts. Jāievieš adekvāti drošības pasākumi, lai novērstu negadījumus testēšanas laikā.

1.3 Loka strāvas, sprieguma un ilguma testēšana un analīze
Loka īpašību pētījumos loka strāva, spriegums un ilgums ir galvenie parametri. Loka strāva attiecas uz strāvas daudzumu, kas plūst caur loku laikā; loka spriegums ir potenciāla atšķirība caur loku; un loka ilgums ir laika intervāls no loka uzsākuma līdz iznīcināšanai. Šo parametru mērīšanai nepieciešami speciālisti, piemēram, augsta sprieguma dzinēji, strāvas transformatori, sprieguma transformatori un digitālie osciloscopi. Eksperimentālā testēšana un datu apkopošana dabiskā gāzi izolētajās RMU, kā arī datu analīze, palīdz atklāt tendences un savstarpējās saites, tādējādi samazinot loka veidošanās īpašību sapratni un nodrošinot pamatdatu turpmākiem pētījumiem.

1.4 Loka blakusefektu analīze loka laikā
Dabiskā gāzi izolētajās RMU loka laikā rodas dažādi blakusefekti, piemēram, oksīdi, fluorīdi, hlorīdi un dūmi, kas var radīt briesmas vidi un cilvēka veselībai. Pašlaik blakusefektu analīzei tiek izmantotas divas galvenās pieejas: eksperimentālā analīze un skaitliskā simulācija. Eksperimentālā analīze ietver loka procesa simulāciju laboratorijā, blakusefektu paraugu apkopošanu un ķīmiskās analīzes veikšanu, lai noteiktu sugas un koncentrācijas sadalījumu. Skaitliskā simulācija izmanto datorprogrammas, lai prognozētu blakusefektu sadalījumu un reakcijas ceļus. 

Analītiskās metodes, piemēram, kromatogrāfija, masu spektrometrijas un elektronu mikroskopijas, tiek izmantotas eksperimentālā analīzē. Skaitliskā simulācijā tiek izmantotas metodes, piemēram, galvenās elementu analīze un CFD (skaitliskā plūsmu dinamika), lai modelētu blakusefektu sadalījumu un ķīmisko reakciju mehānismus loka laikā. Blakusefektu analīzes rezultāti palielina sapratni par ķīmiskām reakcijām un enerģijas pārveidošanu loka laikā, sniedzot teorētisko un tehnisko atbalstu dabiskā gāzi izolēto RMU dizainam un pielietojumam, kā arī referenčus datus vides monitorēšanai un personāla drošībai.

2. Dabisku gāzi izolēto apakšstaciju pārtraukšanas īpašību pētījums

2.1 Pārtraukšanas paradumu pamatjēdzieni un ietekmējošie faktori
2.1.1 Pārtraukšanas testa metodes
Pārtraukšanas testēšana ir svarīgs solis dabisku gāzi izolēto RMU pārtraukšanas īpašību pētījumā. Parasti tā notiek, izmantojot vai nu tradicionālas eksperimentālas metodes, vai skaitlisku simulāciju. Tradicionālās metodes ietver pārtraukšanas testa platformas izveidošanu un testa nosacījumu maiņu (piemēram, strāva, spriegums), lai novērotu pārtraukšanas uzvedību un apkopotu eksperimentālos datus. Savukārt skaitliskā simulācija izmanto datorprogrammas, lai simulētu fizikālus paradumus pārtraukšanas laikā, ļaujot ātri ģenerēt lielu datu kopu un prognozēt pārtraukšanas veiktspēju.

2.1.2 Testu iestatījumi
Lai pētītu pārtraukuma raksturlielus, jāizstrādā un jākonstruē speciāls pārtraukuma testu iestatījums. Šis iestatījums ietver augstsprieguma enerģijas avotu, pārslēgšanas aprīkojumu un mērīšanas instrumentus. Augstsprieguma enerģijas avots nodrošina enerģiju pārslēgšanas ierīcei, kas veic faktiskās pārtraukuma operācijas, savukārt instrumenti mēra un reģistrē pārtraukuma raksturlielus.

2.1.3 Pārtraukuma raksturlielu testēšana un analīze
Pārtraukuma raksturlielu pētīšanai ir jātestē un jāanalizē parametri, piemēram, strāva, spriegums un laiks pārtraukuma procesā. Šie parametri ir galvenie rādītāji, lai novērtētu pārtraukuma veiktspēju. Strāva un spriegums apraksta elektrisko uzvedību pārtraukuma laikā, savukārt laiks atspoguļo laika dinamiku. Analizējot šos parametrus, tiek atklāta kritiska informācija, piemēram, pārtraukuma strāves un sprieguma izmaiņu tendences, pārtraukuma ilgums un kopējā veiktspēja.

2.2 Pētījumu metodes un testu iestatījumi pārtraukuma raksturlielu analīzei
Parastās metodes, lai pētītu videi draudzīgu gāzu izolēto RMU pārtraukuma raksturlielus, ietver tradicionālus pārtraukuma testus un paātrinātas skaitliskās simulācijas. Taditionālie testi ietver pārslēgšanas un slodzes ierīču iestatīšanu testa stendā, mainot enerģijas avota parametrus (spriegumu, strāvu utt.), novērojot īstermiņa procesus pārtraukuma laikā un reģistrējot datus, piemēram, strāvu, spriegumu un laiku, lai tos apstrādātu un analizētu. 

Salīdzinājumā ar tradicionālajiem testiem, skaitliskās simulācijas piedāvā lielāku precizitāti modelējot pārtraukuma raksturlielus. Izmantojot datoru simulācijas un modelēšanas tehnoloģijas, skaitliskās metodes risina galvenos fizikos laukus—piemēram, elektromagnētisko lauku, temperatūras lauku un plūsmas lauku—pārtraukuma laikā, ņemot vērā dažādus faktorus, tostarp strāvu, spriegumu, elektrodu attālumu un apkārtējo temperatūru. Turklāt, skaitliskās simulācijas ļauj optimizēt RMU dizainu, pielāgojot materiālu īpašības un ģeometriskus konfigurācijus.
Testu iestatījuma kontekstā augstsprieguma Gleichstrom enerģijas avoti un augstspējīgi kondensatoru atlādes vienības var nodrošināt nepieciešamo augstspriegumu un lielu strāvu. Augstākas ātruma datu akquisīcijas sistēmas un reģistrētāji tiek izmantoti, lai precīzi uztvertu pārtraukuma parametrus. Lai nodrošinātu atkārtāmību un precizitāti, testa iestatījumu jākalibrē un jāvalidē.

2.3 Pārtraukuma strāves, sprieguma un laika testēšana un analīze
Pārtraukuma strāves, sprieguma un laika testēšana un analīze ir svarīga pārtraukuma raksturlielu pētīšanas daļa.
(1) Testa mērķis: Lai izprastu videi draudzīgu gāzu izolēto RMU pārtraukuma raksturlielus, testējot un analizējot pārtraukuma strāvi, spriegumu un laiku, novērtējot to darbību reālos darbības apstākļos, un sniedzot pamatu aprīkojuma izmantošanai un uzlabošanai.
(2) Testa aprīkojums: Cifru ampermetri, sprieguma transformatori, laika mērīšanas instrumenti, osciloscopu un datu akquisīcijas sistēmas tiek izmantoti, lai nodrošinātu precīzu strāvas, sprieguma un laika mērīšanu pārtraukuma laikā.
(3) Testa procedūras:

• Pārtraukuma strāves tests: Veiciet pārtraukumu standarta testa apstākļos, reģistrējiet strāvas formas un nodrošiniet pareizu savienojumu starp testa aprīkojumu un RMU. Mērījiet strāvas izmaiņas, izmantojot strāvas transformatorus un ciparu ampermetrus.

• Pārtraukuma sprieguma tests: Līdzīgi, veiciet pārtraukumu standarta apstākļos, reģistrējiet sprieguma formas un mērījiet sprieguma izmaiņas, izmantojot sprieguma transformatorus un ciparu voltmetrus.

• Pārtraukuma laika tests: Izmantojiet laika mērīšanas instrumentus, lai precīzi reģistrētu laika intervālu no pārtraukuma sākuma līdz beigām.

• Īstermiņa procesa tests: Izmantojiet osciloscope un datu akquisīcijas sistēmas, lai uztvertu īstermiņa strāvas un sprieguma formas pārtraukuma laikā, lai analizētu īstermiņa raksturlielus.

(4) Dati un analīze: Reģistrējiet strāvas formas, sprieguma formas, pārtraukuma laika datus un īstermiņa formas. Analizējiet, vai pārtraukuma strāve atbilst inženierzinātniskajiem prasībām, vai pārtraukuma spriegums atbilst specifikācijām un vai pārtraukuma laiks atbilst projektēšanas kritērijiem. Novērtējiet īstermiņa procesu ietekmi uz aprīkojuma veiktspēju un stabilitāti. Ar šādiem detalizētajiem testa soļiem, visi saistītie faktori tiek pilnībā ņemti vērā, lai nodrošinātu precīzu datu iegūšanu un dziļu analīzi. Rezultāti ir redzami Tabulā 1.

Tabula 1: Strāvas, sprieguma un laika parametru testēšana un analīze

Analizējot Tabulu 1, var izdarīt šādus secinājumus:

• Pastāv noteikta attiecība starp pārtraukšanas strāvas un sprieguma; vispārīgi runājot, pārtraukšanas strāva pieaug, pieaugot spriegumam.

• Pārtraukšanas laiks ir saistīts ar gan strāvu, gan spriegumu; jo augstāka strāva un spriegums, jo īssāks pārtraukšanas laiks.

• Izvērtējot, jāpievēsa uzmanība pārtraukšanas laikā esošo strāvas un sprieguma diapazona kontrolē, lai izvairītos no neprecīziem testa rezultātiem, ko rada pārāk augsti vai zemi vērtības. Tāpat jāņem vērā arī citi ietekmējošie faktori, piemēram, apkārtējais temperatūra un mitrumgulis.

2.4 Elektromagnētiskā lauka analīze pārtraukšanas procesā
Dabas draudzīgu gāzes apglabāto ringveida galvenās uzstādnes elektromagnētiskā lauka analīzei pārtraukšanas procesā, jāizveido testa iestatījums, lai veiktu elektromagnētiskā lauka mērījumus un analīzi. Eksperimentā var izveidot elektromagnētiskā lauka mērīšanas sistēmu, lai testētu un reģistrētu elektromagnētisko lauku pārtraukšanas procesā, kā tas redzams Tabulā 2.

Tabula 2: Elektromagnētiskā lauka analīze pārtraukšanas procesā

Analīze par elektromagnētiskā lauka izmaiņām pārtraukuma procesā, balstoties uz Tabulu 2, rāda, ka pārtraukuma brīdī strāva naglejāk samazinās līdz nullei, un magnētiskā lauka stipruma atbilstoši strauji samazinās. Tālāk magnētiskā lauka stipruma ļoti lēnām atgriežas sākotnējā stāvoklī. Elektromagnētiskā lauka analīze var nodrošināt svarīgu atsauces datus ekoloģiski draudzīgu gāzes izolētu apgaismojumu koku dizaina un optimizācijai.

3.Lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu pētījumu rezultātu analīze
3.1 Lūkošanās un pārtraukuma procesu parametru datu analīze un apstrāde
Lūkošanas un pārtraukuma testos atsevišķi tika mērīti parametri, piemēram, strāva, spriegums un laiks, lai analizētu lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumus. Datu apstrādē tika izmantotas statistiskas metodes, lai aprēķinātu vidējo vērtību, standarta novirzi un variācijas koeficientu katram parametram.

① Lūkošanas testa dati tika analizēti un apstrādāti. Lūkošanas strāvas, sprieguma un laika vidējās vērtības bija atbilstoši 8,5 kA, 4,2 kV un 2,5 ms. Arī tika aprēķinātas standarta novirzes un variācijas koeficienti, lai izprastu testa datu sadalījumu un stabilitāti. Rezultāti rādīja, ka lūkošanas strāvas standarta novirze bija 0,8 kA ar variācijas koeficientu 9,4%; lūkošanas sprieguma standarta novirze bija 0,4 kV ar variācijas koeficientu 9,5%; un lūkošanas laika standarta novirze bija 0,2 ms ar variācijas koeficientu 8,0%. Tas norāda, ka lūkošanas testa dati izrādījās salīdzinoši stabili un augstu uzticamības līmeni.

② Pārtraukuma testa dati tika analizēti un apstrādāti. Pārtraukuma strāvas, sprieguma un laika vidējās vērtības bija atbilstoši 3,5 kA, 3,8 kV un 3,0 ms. Līdzīgi tika aprēķinātas arī standarta novirzes un variācijas koeficienti. Rezultāti rādīja, ka pārtraukuma strāvas standarta novirze bija 0,5 kA ar variācijas koeficientu 14,3%; pārtraukuma sprieguma standarta novirze bija 0,3 kV ar variācijas koeficientu 7,9%; un pārtraukuma laika standarta novirze bija 0,1 ms ar variācijas koeficientu 4,4%. Tas norāda, ka pārtraukuma testa dati bija salīdzinoši mazāk stabili un ar zemu uzticamības līmeni.

Pamatojoties uz minēto datu analīzi, var secināt, ka lūkošanas testa datu uzticamība ir augstāka nekā pārtraukuma testa datu, iespējams, tāpēc, ka pārtraukuma procesā ir saistīta sarežģītāka elektromagnētiskā lauka dinamika, kas prasa turpmāku iedziļinātu pētījumu. Turklāt, pamatojoties uz testa datiem, var tālāk pētīt lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu attiecības.

3.2 Lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu attiecību analīze
Analizējot un apstrādājot abu - lūkošanās un pārtraukuma procesu parametrus, var tālāk pētīt lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu attiecības. Abi lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumi ir galvenie veiktspējas rādītāji ekoloģiski draudzīgiem gāzes izolētiem apgaismojuma kokiem, un to savstarpējo attiecību saprašana var sniegt vērtīgu vadlīniju dizainam un optimizācijai.

No lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu perspektīvas, parametri, piemēram, strāva, spriegums un laiks, dažādi ietekmē šos divus procesus. Lūkošanās laikā galvenie parametri ir lūkošanas strāva un ilgums, bet spriegums arī ir nozīmīgs. Savukārt pārtraukuma laikā dominējošais parametrs ir pārtraukuma strāva, bet laiks un spriegums arī spēlē nozīmi. Tāpēc, analizējot lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu attiecības, jāņem vērā to atsevišķi galvenie parametri.

Datu analīze rāda noteiktu korrelāciju starp lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumiem:

• Lūkošanas strāvas un sprieguma pieaugums rada lielāku lūkas blakuseffektu un enerģijas patēriņu lūkošanās laikā, kas palielina pārtraukuma grūtības.

• Pārtraukuma strāvas pieaugums rada lielāku lūkas enerģiju pārtraukuma laikā, kas arī palielina pārtraukuma grūtības.

Turklāt, elektromagnētiskā lauka analīze lūkošanās un pārtraukuma laikā rāda, ka elektromagnētiskie lauki būtiski ietekmē abus procesus. Lūkošanās laikā elektromagnētiskais lauks veido ierobežojumu, kas ierobežo lūkas izplatīšanos. Pārtraukuma laikā elektromagnētiskais lauks veido atstumīgo spēku, kas izvirza lūku ārā, ietekmējot pārtraukuma veiktspēju.

Šie atradumi liecina, ka lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumi ir savstarpēji saistīti, galvenokārt ietekmēti to galvenajiem darbības parametriem un elektromagnētisko lauku efektiem. Tāpēc, ekoloģiski draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma kuģu dizainā un optimizācijā, jāņem līdzi visaptveroši lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu attiecības, un dizains jāpielāgo konkrētām lietošanas situācijām, lai sasniegtu optimālo veiktspēju.

4.Secinājumi

Studējot ekoloģiski draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma kuģu lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumus, var secināt, ka šie raksturlielumi būtiski atšķiras no tradicionālo SF₆ izolēto apgaismojuma kuģu raksturlielumiem. Ekoloģiski draudzīgie gāzes izolētie apgaismojuma kuģi izvirza stingrākas prasības parametriem, piemēram, strāvai, spriegumam un laikam, nepieciešama precīzāka dizains un optimizācija. Papildus tam, lūkošanās un pārtraukuma laikā elektromagnētiskā lauka sadalījums atšķiras: lūkošanās laikā elektromagnētiskais lauks ir koncentrētāks un intensīvāks, savukārt pārtraukuma laikā tas ir vienmērīgāks.

Kā ekoloģiski draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma kuģu lietošana turpina paplašināties, nākotnē pētījumi varētu fokusēties uz šādiem aspektiem:

• Ekoloģiski draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma kuģu dizaina optimizācija, izmantojot simulāciju analīzi.

• Lūkošanās un pārtraukuma raksturlielumu pētīšana dažādos darbības apstākļos.

• Jaunu ekoloģiski draudzīgu gāzu lietošanas potenciāla pētīšana apgaismojuma kuģos.

Kopumā šie pētījuma rezultāti ir ļoti nozīmīgi, lai veicinātu videi draudzīgu gāzes izolēto apgaismojuma kolonnu attīstību un optimizāciju.