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

Ang mga eco-friendly gas-insulated ring main units (RMUs) ay mahalagang kagamitan sa paghahati ng enerhiya sa mga elektrikal na sistema, na may mga katangian ng berde, pangangalakal sa kapaligiran, at mataas na reliabilidad. Sa panahon ng operasyon, ang mga katangian ng pagbuo at pagputol ng ark ay lubhang nakakaapekto sa kaligtasan ng mga eco-friendly gas-insulated RMUs. Kaya, ang malalim na pagsusuri sa mga aspetong ito ay may napakahalagang kahalagahan para masigurong ligtas at matatag ang operasyon ng mga sistema ng enerhiya. Ang artikulong ito ay may layuning imbestigahan ang mga katangian ng pagbuo at pagputol 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 layunin na magbigay ng teoretikal na suporta at teknikal na gabay para sa pag-aaral at pagpapaunlad ng ganitong kagamitan.

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

1.1 Pundamental na Konsepto at Mga Nakakaapektong Pangangailangan ng Eco-Friendly Gases

Ang eco-friendly gases ay tumutukoy sa mga gas na hindi nagbabawas ng ozone layer. Ang karaniwang halimbawa nito ay nitrogen (N₂), dry compressed air (na walang langis at tubig), at espesyal na pinaghandaang bagong gases. Ang mga eco-friendly gas-insulated RMUs ay nagbibigay ng mga benepisyo tulad ng pangangalakal sa kapaligiran, seguridad, at reliabilidad, at kaya't malawak na ginagamit sa mga sistema ng enerhiya. Ang pag-aaral sa kanilang mga katangian ng pagbuo ng ark ay nangangailangan ng pag-unawa sa pundamental na konsepto at mga nakakaapektong pangangailangan ng eco-friendly gases. 

Ang pisikal at kimikal na katangian, molecular na istraktura, temperatura, presyon, humidity, at iba pang mga factor ay lahat nakakaapekto sa insulasyon performance at pagbuo ng ark ng mga gas na ito, na kailangang imbestigahan sa eksperimento. Bukod dito, ang praktikal na hamon tulad ng volume ng gas consumption at recyclability ay kailangang i-address. Kaya, ang malalim na pagsusuri sa pundamental na konsepto at mga nakakaapektong pangangailangan ng eco-friendly gases ay mahalaga para sa pag-aaral ng katangian ng pagbuo ng ark sa eco-friendly gas-insulated RMUs.

1.2 Mga Paraan ng Pagsasaliksik at Setup ng Test para sa Katangian ng Pagbuo ng Ark

Ang pag-aaral ng katangian ng pagbuo ng ark ay nangangailangan ng pagtatatag ng standard na metodolohiya ng test at eksperimental na setup. Ang mga paraan ng test ay tipikal na kasama ang electrical testing batay sa ark phenomena at chemical analysis. Ang setup ng test ay dapat siguruhin ang repeatability, accuracy, at seguridad, na karaniwan na binubuo ng high-voltage source, arc chamber, measuring instruments, at data acquisition system. Ang arc chamber ay isang kritikal na komponente, na nag-simula ng aktwal na proseso ng pagbuo ng ark sa loob ng eco-friendly gas-insulated RMU. Upang mabisa ang pag-aaral ng 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 ipatupad ang sapat na safety measures upang maiwasan ang mga aksidente sa panahon ng testing.

1.3 Testing at Analisis ng Arc Current, Voltage, at Duration
Sa pag-aaral ng katangian ng ark, ang ark current, voltage, at duration ay mga key parameter. Ang ark current ay tumutukoy sa magnitude ng current na lumilipad 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 pagwawasak ng ark. Ang pag-measure ng mga parameter na ito ay nangangailangan ng espesyal na instrumento 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, sumunod ang data analysis, ay nakakatulong sa paglabas ng mga trend at interrelationships, na siyang nagpapalalim ng pag-unawa sa katangian ng pagbuo ng ark at nagbibigay ng foundational data para sa karagdagang pagsasaliksik.

1.4 Analisis ng Byproducts ng Ark Sa Panahon ng Arking
Sa panahon ng arking sa eco-friendly gas-insulated RMUs, iba't ibang byproducts—tulad ng oxides, fluorides, chlorides, at smoke—ay nabubuo, na maaaring magdulot ng panganib sa kapaligiran at kalusugan ng tao. Kasalukuyan, dalawang pangunahing paraan ang ginagamit para ma-analisa ang byproducts ng ark: experimental analysis at numerical simulation. Ang experimental analysis ay kasangkot sa pag-simulate ng proseso ng arking sa laboratory, koleksyon ng sampol ng byproduct, at paggawa ng chemical analysis upang matukoy ang species at concentration distribution. Ang numerical simulation ay gumagamit ng computational models upang iprognose ang distribution ng byproduct at reaction pathways. 

Ang mga teknik 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 arking. Ang resulta mula sa byproduct analysis ay nagpapalalim ng pag-unawa sa chemical reactions at energy conversion sa panahon ng arking, 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. Pagsusuri sa Katangian ng Pagputol ng Eco-Friendly Gas-Insulated Ring Main Units

2.1 Pundamental na Konsepto at Mga Nakakaapektong Pangangailangan ng Pagputol Phenomena
2.1.1 Paraan ng Pagputol ng Test
Ang pagputol ng test ay isang kritikal na hakbang sa pag-aaral ng katangian ng pagputol ng eco-friendly gas-insulated RMUs. Karaniwan itong isinasagawa gamit ang tradisyonal na eksperimental na paraan o numerical simulation. Ang tradisyonal na paraan ay kasangkot sa pagtatayo ng platform ng pagputol ng test at pag-vary ng kondisyon ng test (halimbawa, current, voltage) upang mapagmasdan ang pag-uugali ng pagputol at makolekta ang eksperimental na data. Sa kabilang banda, ang numerical simulation ay gumagamit ng computer models upang simularin ang pisikal na phenomena sa panahon ng pagputol, na nagbibigay-daan sa mabilis na pag-generate ng malaking dataset at prediction ng performance ng pagputol.

2.1.2 Pagtatakda ng Pagsusulit
Upang pag-aralan ang mga katangian ng pagputol, kailangan ng espesyal na setup para sa pagsusulit at ito ay dapat mailap at mabuo. Ang setup na ito kasama ang mataas na volt na suplay ng kuryente, kagamitan para sa pagbabago, at instrumento para sa pagsukat. Ang mataas na volt na suplay ng kuryente nagbibigay ng enerhiya sa kagamitan para sa pagbabago, na siyang gumagawa ng aktwal na operasyon ng pagputol, habang ang mga instrumento naman ay sumusunod at nagsusulat ng mga katangian ng pagputol.

2.1.3 Pagsusulit at Pagsusuri ng Mga Katangian ng Pagputol
Ang pag-aaral sa mga katangian ng pagputol nangangailangan ng pagsusulit at pagsusuri ng mga parametro tulad ng kuryente, bolt, at oras sa panahon ng pagputol. Ang mga parametro na ito ay mahalagang indikador para sa pagtatasa ng kakayahan sa pagputol. Ang kuryente at bolt ay naglalarawan ng pag-uugali ng elektrikal sa panahon ng pagputol, habang ang oras ay nagpapakita ng pagbabago sa loob ng panahon. Ang pagsusuri ng mga parameter na ito ay nagpapakita ng mahalagang impormasyon tulad ng trend ng pagbabago ng kuryente at bolt sa panahon ng pagputol, ang haba ng oras ng pagputol, at ang kabuuang performance.

2.2 Mga Paraan ng Pag-aaral at Setup para sa Pagsusulit ng Katangian ng Pagputol
Ang karaniwang mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga katangian ng pagputol ng eco-friendly na gas-insulated RMUs ay kinabibilangan ng mga tradisyonal na pagsusulit at napakalapit na numerical simulations. Ang mga tradisyonal na pagsusulit ay kasama ang pag-setup ng switching at load devices sa isang test rig, pagbabago ng mga parameter ng suplay ng kuryente (volt, kuryente, atbp.), pagmasid sa mga transitory na proseso sa panahon ng pagputol, at pagsusulat ng mga parametro tulad ng kuryente, volt, at oras para sa pagproseso at pagsusuri ng datos. 

Kumpara sa mga tradisyonal na pagsusulit, ang mga numerical simulations ay nagbibigay ng mas mataas na katumpakan sa pagmodel ng mga katangian ng pagputol. Gamit ang tekniko ng computer simulation at modeling, ang mga numerical methods ay nagreresolba ng mga pangunahing pisikal na patlang—tulad ng electric field, magnetic field, temperature field, at flow field—sa panahon ng pagputol, habang inaaccount ang maraming factor kabilang ang kuryente, volt, layong electrode, at ambient temperature. Bukod dito, ang mga numerical simulations ay nagbibigay ng oportunidad para sa pag-optimize ng disenyo ng RMU sa pamamagitan ng pag-adjust ng mga katangian ng materyales at geometric configuration.
Para sa setup ng pagsusulit, ang mataas na DC power supplies at high-power capacitor discharge units ay maaaring magbigay ng kinakailangang mataas na volt at mataas na kuryente conditions. Ang high-speed data acquisition systems at recorders ay ginagamit upang maipakita nang tumpak ang mga parametro ng pagputol. Upang matiyak ang repeatability at katumpakan, ang setup ng pagsusulit ay dapat calibrated at validated.

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

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

• Pagsusulit ng Bolt ng Pagputol: Gayunpaman, gawin ang pagputol sa ilalim ng standard na kondisyon, irecord ang waveform ng bolt, at sukatin ang pagbabago ng bolt gamit ang voltage transformers at digital voltmeters.

• Pagsusulit ng Oras ng Pagputol: Gamit ang mga time-measuring instruments, tumpaking irecord ang interval ng oras mula sa simula hanggang sa tapos ng operasyon ng pagputol.

• Pagsusulit ng Transient Process: Gamit ang oscilloscopes at data acquisition systems, i-capture ang transient na waveform ng kuryente at bolt sa panahon ng pagputol para sa pagsusuri ng mga katangian ng transient.

(4) Pagsusulat at Pagsusuri ng Datos: I-record ang waveform ng kuryente, waveform ng bolt, datos ng oras ng pagputol, at mga waveform ng transient. Susuriin kung ang kuryente ng pagputol ay sumasang-ayon sa engineering requirements, kung ang bolt ng pagputol ay sumusunod sa specifications, at kung ang oras ng pagputol ay nakakasatisfy sa design criteria. Tignan 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 pagtingin sa lahat ng may kaugnayan na mga factor ay nagpapatitiwala sa tumpak na koleksyon ng datos at malalim na pagsusuri. Ang mga resulta ay ipinapakita sa Table 1.

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

Sa pamamagitan ng pag-aanalisa ng Table 1, maaaring ikuhin ang mga sumusunod na kasimpulan:

• May tiyak na ugnayan ang pagkakatigil na kuryente at voltahin; sa pangkalahatan, tumaas ang pagkakatigil na kuryente habang tumataas ang voltahin.

• Ang oras ng pagkakatigil ay may kaugnayan sa kuryente at voltahin; ang mas mataas na kuryente at mas mataas na voltahin, ang mas maikling oras ng pagkakatigil.

• Sa panahon ng pagsusulit, dapat bigyan ng pansin ang kontrol sa saklaw ng kuryente at voltahin sa panahon ng pagkakatigil upang maiwasan ang hindi tama na resulta ng pagsusulit dahil sa mga halaga na masyadong mataas o masyadong mababa. Bukod dito, iba pang mga nakakaapektong sanggunian—tulad ng temperatura ng kapaligiran at yelo—dapat ring isaalang-alang.

2.4 Analisis ng Electromagnetic Field Sa Panahon ng Proseso ng Pagkakatigil
Para sa analisis ng electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pagkakatigil ng eco-friendly gas-insulated ring main units, dapat itayuan ang isang setup ng pagsusulit upang maisagawa ang pagsukat at analisis ng electromagnetic field. Sa eksperimento, maaaring itayo ang isang sistema ng pagsukat ng electromagnetic field upang subukan at irekord ang electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pagkakatigil, tulad ng ipinapakita sa Table 2.

Table 2: Analisis ng Electromagnetic Field Sa Panahon ng Proseso ng Pagkakatigil

Ang pag-aanalisa ng pagbabago ng electromagnetic field sa panahon ng proseso ng pagpapara batay sa Table 2 ay nagpapakita na sa sandaling ito ng pagpapara, ang kuryente biglang bumaba hanggang zero, at ang lakas ng magnetic field nang katumbas ay biglang bumaba. Pagkatapos, ang lakas ng magnetic field ay unti-unti ring bumabalik sa dating kondisyon bago ang pagpapara. 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 mga Resulta ng Pagsasaliksik tungkol sa mga Karunungan sa Arcing at Interruption
3.1 Pagproseso at Analisis ng Data ng mga Parameter sa Panahon ng Arcing at Interruption Processes
Sa panahon ng mga pagsusulit ng arcing at interruption, ang mga parameter tulad ng kuryente, boltye, at oras ay inukit nang hiwalay upang analisin ang mga karunungan sa arcing at interruption. Sa pagproseso ng data, ginamit ang mga metodyo ng estadistika upang kalkulahin ang mean, standard deviation, at coefficient of variation para sa bawat parameter.

① Ang mga data ng pagsusulit ng arcing ay na-analisa at na-proseso. Ang average values ng arcing current, voltage, at oras ay 8.5 kA, 4.2 kV, at 2.5 ms, nang may standard deviations at coefficients of variation na kalkulahin upang maintindihan ang distribution at stability ng mga data ng pagsusulit. Ang mga resulta ay nagpakita 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 mga data ng pagsusulit ng arcing ay nagpapakita ng mas stable na distribution at mataas na reliability.

② Ang mga data ng pagsusulit ng interruption ay na-analisa at na-proseso. Ang average values ng interruption current, voltage, at oras ay 3.5 kA, 3.8 kV, at 3.0 ms, nang may standard deviations at coefficients of variation na kalkulahin. Ang mga resulta ay nagpakita 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 mga data ng pagsusulit ng interruption ay mas kaunti ang stability at mas mababa ang reliability.

Batay sa nabanggit na pag-aanalisa ng data, maaari tayong makapag-conclude na ang reliability ng mga data ng pagsusulit ng arcing ay mas mataas kaysa sa mga data ng pagsusulit ng interruption, posibleng dahil sa mga complex na electromagnetic fields na kasangkot sa proseso ng interruption, na nangangailangan ng mas malalim na pagsisiyasat. Bukod dito, ang relasyon sa pagitan ng arcing at interruption characteristics ay maaari pang mas lalong mapag-ugnay base sa mga data ng pagsusulit.

3.2 Pag-aanalisa ng Relasyon sa Pagitan ng Arcing at Interruption Characteristics
Sa pamamagitan ng pag-aanalisa at pagproseso ng mga parameter mula sa parehong arcing at interruption processes, maaari pang mas lalong mapag-ugnay ang relasyon sa pagitan ng arcing at interruption characteristics. Ang parehong arcing at interruption characteristics ay mga key performance indicators ng eco-friendly gas-insulated ring main units, at ang pag-unawa sa kanilang interrelationship ay maaaring magbigay ng mahalagang gabay para sa disenyo at optimisasyon.

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

Ang pag-aanalisa ng data ay nagpapakita ng tiyak na correlation sa pagitan ng arcing at interruption characteristics:

• Ang pagtaas ng arcing current at boltye ay nagdudulot ng mas mataas na paglikha ng mga byproduct ng arc at mas mataas na energy consumption sa panahon ng arcing, na nagpapataas ng hirap ng interruption.

• Ang pagtaas ng interruption current ay nagdudulot ng mas mataas na arc energy sa panahon ng interruption, na nagpapataas rin ng hirap ng interruption.

Bukod dito, ang analisis ng electromagnetic field sa panahon ng arcing at interruption ay nagpapakita na ang mga electromagnetic fields ay may malaking impluwensya sa parehong mga proseso. Sa panahon ng arcing, ang electromagnetic field ay nagpapakita ng isang constraining force na limita ang pagkalat ng arc. Sa panahon ng interruption, ang electromagnetic field ay nagpapakita ng isang repulsive force na ipinapalayo ang arc, na nakakaapekto sa performance ng interruption.

Ang mga natuklasan na ito ay nagpapakita na ang arcing at interruption characteristics ay interrelated, na pangunahing naapektuhan ng kanilang mga key operational parameters at electromagnetic field effects. Kaya, sa disenyo at optimisasyon ng eco-friendly gas-insulated ring main units, dapat na komprehensibong i-consider ang relasyon sa pagitan ng arcing at interruption characteristics, at ang mga disenyo ay dapat na i-customize para sa partikular na application scenarios upang makamit ang optimal na performance.

4.Katapusang Salita

Sa pamamagitan ng pag-aaral ng arcing at interruption characteristics ng eco-friendly gas-insulated ring main units, maaari tayong makapag-conclude na ang mga karakteristikong ito ay mas malayo mula sa mga tradisyonal na SF₆-insulated ring main units. Ang eco-friendly gas-insulated RMUs ay nagpapataas ng mas mahigpit na mga requirement sa mga parameter tulad ng kuryente, boltye, at oras, na nangangailangan ng mas precise na disenyo at optimisasyon. 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 aplikasyon ng eco-friendly gas-insulated ring main units ay patuloy na lumalaganap, ang future research ay maaaring tumutok sa mga sumusunod na aspeto:

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

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

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

Sa pagtatapos, ang mga natuklasan ng pagsasaliksik na ito ay may malaking kahalagahan para sa pagpapabuti at pag-unlad ng eco-friendly gas-insulated ring main units.