עיצוב מותאם של ציוד חילוף מבודד בגז עבור אזורים בגובה גבוה

יחידות טבעת מבודדות בגז הן ציוד פליטה קומפקטי ומתרחב המתאיםกระบבי אוטומציה של הפצת אנרגיה חשמלית במדרג מתח בינוני. מכשירים אלה משמשים לספק כוח במעגלים חשמליים בתפנית בתפוקה של 12~40.5 kV, מערכות אספקת כוח רדיאליות כפולות ויישומים של אספקת כוח סופית, כמכשירי בקרה והגנה על האנרגיה החשמלית. הם גם מתאימים להתקנה בתחנות טרנספורמציה.

על ידי הפצה והפצה של אנרגיה חשמלית, הם מבטיחים את הפעולה המיציבה של מערכות האנרגיה. המרכיבים העיקריים של המכשירים משתמשים במתגים או בתצורות של מתגי עומס ומסילות, ומציעים יתרונות כמו מבנה פשוט, גודל קטן, מחיר נמוך, שיפור פרמטרי והביצועים של אספקת החשמל, והגבהה של בטיחות האספקה. הם בשימוש רחב בתחנות הפצה ותחנות טרנספורמציה בנקודות עומס כגון קהילות דיור עירוניות, בניינים גבוהים, מתקנים ציבוריים גדולים ותעשיות.

גזים מבודדים שונים משמשים כאמצעי ההבידוד, כולל SF₆, אוויר יבש, חנקן או גזים מעורבים, מה שמוביל לביצועי הבידוד גבוהים ויתרונות סביבתיים, ומביא ליישום רחב במערכות האנרגיה.

המרכיבים העיקריים של סוג זה של יחידת טבעת מותקנים בתוך מיכל מרותך ומיובא מלא בגז מבודד (להלן - "חדר הגז"). חדר הגז הוא המרכיב העיקרי של יחידות הטבעת המבודדות בגז. תפקידו העיקרי הוא להבטיח שהרכיבים במתח גבוה פועלים ללא השפעה של גורמים סביבתיים חיצוניים כגון זיהום, לחות וקילוף. הוא מבטיח בו-זמנית את הסביבה התפעולית של件似乎被意外地截断了，我将继续翻译剩余的部分： ```html 件的工作环境和正常的电气性能。所有内部组件都受到密封气体隔室的保护。隔室内装有压力或气体密度监测装置，如压力表或密度计，通常测量隔室内外的压力差。

本文主要讨论高海拔环境下对环网单元机电性能的影响问题。

1. 气体绝缘环网单元常见的高海拔设计方案及存在的问题

气体绝缘环网单元采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

1.1 直接在高海拔地区部署

设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

1.2 降低工厂设定的气体压力

设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

1.3 常规高海拔设计的问题总结

• 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

• 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

• ``` 继续翻译： ```html

  הרכיבים העיקריים של סוג זה של יחידה טבעתית מבודדת בגז מותקנים בתוך תא מרותך ומיובא מלא בגז מבודד (להלן - "תא הגז"). תא הגז הוא המרכיב העיקרי של יחידות הטבעת המבודדות בגז. תפקידו העיקרי הוא להבטיח שהרכיבים במתח גבוה פועלים ללא השפעה של גורמים סביבתיים חיצוניים כגון זיהום, לחות וקילוף. הוא מבטיח בו-זמנית את הסביבה התפעולית של הרכיבים ואת הביצועים החשמליים הנורמליים. כל הרכיבים הפנימיים מוגנים בתא הגז המרותך. לתא יש התקנים לחישוב לחץ או צפיפות הגז, כגון מד לחץ או מד צפיפות, שמתארים בדרך כלל את הפרש הלחצים בין הפנים לחוץ של התא.

  מאמר זה מתמקד בעיקר בעיות המשפיעות על הביצועים המכניים והחשמליים של יחידות הטבעת בהרים גבוהים.

  1. תכניות עיצוב她们确保高压组件不受外部环境因素如污染、湿度和腐蚀的影响。同时保证组件的工作环境和正常的电气性能。所有内部组件都受到密封气体隔室的保护。隔室内装有压力或气体密度监测装置，如压力表或密度计，通常测量隔室内外的压力差。

  本文主要讨论高海拔环境下对环网单元机电性能的影响问题。

  1. 气体绝缘环网单元常见的高海拔设计方案及存在的问题

  气体绝缘环网单元采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

  目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

  1.1 直接在高海拔地区部署

  设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
  现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

  1.2 降低工厂设定的气体压力

  设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
  现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

  曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

  

  1.3 常规高海拔设计的问题总结

  • 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

  • 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

  • ``` 继续翻译： ```html

    עיצוביות נפוצות עבור יחידות טבעת מבודדות בגז בהרים גבוהים ושנייה בעיות קיימות

    יחידות טבעת מבודדות בגז她们采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

    目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

    1.1 直接在高海拔地区部署

    设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
    现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

    1.2 降低工厂设定的气体压力

    设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
    现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

    曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

    

    1.3 常规高海拔设计的问题总结

    • 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

    • 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

    • ``` 继续翻译： ```html

      יחידות טבעת מבודדות בגז她们采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

      目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

      1.1 直接在高海拔地区部署

      设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
      现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

      1.2 降低工厂设定的气体压力

      设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
      现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

      曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

      

      1.3 常规高海拔设计的问题总结

      • 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

      • 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

      • ``` 继续翻译： ```html

        יחידות טבעת מבודדות בגז משתמשות בתכנון מבודד לחלוטין, כאשר הקשת הראשית של החשמל מוקפת במערכת מבודדת מלאה המורכבת מתא גז מרותך, מבודדי כניסה/יציאה מלאים וסיומות cabel她们采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

        目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

        1.1 直接在高海拔地区部署

        设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
        现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

        1.2 降低工厂设定的气体压力

        设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
        现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

        曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

        

        1.3 常规高海拔设计的问题总结

        • 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

        • 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

        • ``` 继续翻译： ```html

          יחידות טבעת她们采用全绝缘设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘环网单元似乎适应高原环境，导致许多制造商认为它们满足高海拔运行要求，并直接在这些地区部署。

          目前，在高海拔环境中应用气体绝缘环网单元有两种主要的技术方案：

          1.1 直接在高海拔地区部署

          设计理念：这种方法依赖于主导电回路被绝缘系统（密封气体隔室、完全绝缘的套管和电缆终端）完全封闭的原则，使绝缘性能不受高海拔条件的影响。
          现有问题：实际运行中，高海拔地区的外部大气压降低增加了气体隔室内外的压力差。这导致隔室显著鼓胀变形，影响电气部件如断路器和隔离开关的机械性能。这可能导致操作卡滞和机械特性的变化。

          1.2 降低工厂设定的气体压力

          设计理念：为了解决高海拔地区内外压力差增大的问题，该方案在工厂内降低隔室内的气体压力。当设备到达高海拔现场时，较低的大气压会使压力差上升到技术规范要求的值，使压力表显示所需的运行压力。
          现有问题：这种设计有效地降低了隔室内绝缘气体的密度。尽管在高海拔地区压力表显示设计值，但根据德国物理学家弗里德里希·帕申提出的帕申曲线（见图1），气体的绝缘性能与气体密度密切相关。帕申曲线绘制了从帕申定律得出的函数。其物理意义是：击穿电压U（kV）是电极距离d（cm）与气体压力P（托）乘积的函数，表示为U = apd / [ln(Pd) + b]（见图1），其中a和b是常数。

          曲线的主要意义在于：对于固定的绝缘距离，增加压力或减小压力趋向真空（例如10⁻⁶托）都会提高间隙击穿电压。在接近真空的压力下，减少真空度（即增加空气密度）使电极之间的电气击穿更容易发生。超过一定的压力阈值后，随着压力的升高，绝缘性能逐渐改善。在这个阶段（超过图1中的点a），降低压力——从而降低气体密度——会降低击穿电压，意味着绝缘性能恶化。气体绝缘环网单元的运行压力范围完全处于这个区域（图1中点a之后的部分）。

          

          1.3 常规高海拔设计的问题总结

          • 气体隔室内外压力差增大导致隔室变形更大，影响开关的机械操作和性能。

          • 在内外压力差增大的条件下，泄压装置更容易启动。

          • ``` 继续翻译： ```html

            יחידות טבעת מבודדות בגז משתמשות בתכנון מבודד לחלוטין, כאשר הקשת הראשית של החשמל מוקפת במערכת מבודדת מלאה המורכבת מתא גז מרותך, מבודדי כניסה/יציאה מלאים וסיומות cabel 完全绝缘的设计，其主导电回路由密封气体隔室、完全绝缘的进出线套管和完全绝缘的电缆终端组成的全绝缘系统封闭。由于气体隔室内的环境不受外部条件影响，气体密度和湿度保持恒定。理论上，绝缘性能不受湿度、污染或腐蚀性气体等外部因素的影响。同样，套管和电缆终端的绝缘性能——由环氧树脂和硅橡胶等绝缘材料设计而成——也不受外部环境的影响。从表面上看，传统设计的气体绝缘

            מדדי לחץ מודדים את ההבדל היחסי בלחץ בין הפנים והחוץ של המגזר הגזי. מדדי צפיפות גז מוסיפים פונקציונליות התאמה לטמפרטורה למדדי לחץ. אף אחד מהם אינו יכול להציג באופן מדויק את הצפיפות האמיתית של הגז בתוך המגזר בגבהים גדולים, אך צפיפות הגז קשורה באופן פנימיistung zur Leistung der Isolierung.

          • הצפיפות הנמוכה יותר של האטמוספירה בגבהים גדולים מזיקה באופן בווריאנטי ליכולת ההידרоляציה של המרכיבים החיצוניים של המגזר הגזי.

          2. תוכנית עיצוב עבור יחידות טבעת מבודדות בגז לשימוש בגבהים גדולים
          בהתבסס על האנליזה שמעל, למרות שהמבנה המלא למיגון של יחידות טבעת מבודדות בגז (עם מעגלים מוליכים ראשיים סגורים לחלוטין במגזרים גז סגורים, תכשיטי מבודד מלא ומסתי גז מלא) שמירת יכולת ההידרוליזה באופן תיאורטי ללא השפעה, היא מושפעת מהגורמים המופיעים בגבהים גדולים: הגדלת ההבדל בין הלחץ הפנימי לחיצוני במגזר הגז, אי היכולת להפחית את צפיפות הגז במגזר והצורך בהצגת צפיפות גז מדויקת. לכן, המפתח לעיצוב של יחידות טבעת מבודדות בגז לשימוש בגבהים גדולים נמצא בעיצוב המגזר הגז והמכשיר לפירוק לחץ, התאמה לתנאי סביבה גבוהים עבור מדדי לחץ במגזר גז, ופתרון היכולת הנמוכה יותר של המרכיבים החיצוניים למיגון בגבהים גדולים.

          2.1 עיצוב המגזר הגז והמכשיר לפירוק לחץ לשימוש בגבהים גדולים
          כדי להתמודד עם בעיות טכנולוגיות אלו, מאמר זה מציג רעיון עיצוב חדשני עבור יחידות טבעת מבודדות בגז לשימוש בגבהים גדולים, שונה מאלה הרגילים ללא עיצוב מיוחד או אלה שמשתמשים רק בפירוק לחץ פשוט. יחידה זו כוללת עיצוב ממוקד באספקטים הבאים:

          (1) לחיזוק חוזק המבנה של המגזר הגז
          כדי להתנגד להגדלת ההבדל בין הלחץ הפנימי לחיצוני הנגרמת מגבהים גדולים, חוזק המבנה של המגזר הגז מתחזק. זה מבטיח שהשינוי במגזר בגבהים גדולים נשאר בתנאים טכניים, ומבטיח שלא תישאר השפעה מכנית על המרכיבים ברמה גבוהה בתוך המגזר.

          לפי המודל הסטנדרטי של האטמוספירה הבינלאומית, ניתן לחשב את לחץ האטמוספירה התקני בגובה נתון באמצעות הנוסחה:
          P = P₀ × (1 – 0.0065H/288.15)^5.256
          כאשר P הוא לחץ האטמוספירה בגובה נתון; P₀ הוא לחץ האטמוספירה התקני לפני הים; H הוא הגובה.

          כדוגמה לגובה של 4000 מטר:
          P = P₀ × (1 – 0.0065 × 4000 / 288.15)^5.256 ≈ 0.064 MPa.

          כדוגמה ליחידה טבעת מבודדת בגז SF₆ טיפוסית של 10 kV, לחץ העיצוב של המגזר הגז באזורים שאינם בגבהים גדולים הוא בדרך כלל 0.07 MPa. בהתחשב בלחץ האטמוספירה הנמוך יותר בגבהים גדולים, לחץ העיצוב האמיתי של המגזר הגז בגובה 4000 מטר יכול לחושב כך:
          P₁ = P₀ – 0.064 + 0.07 = 0.107 MPa.

          (2) עיצוב המכשיר לפירוק לחץ לשימוש בגבהים גדולים
          לפי התקן הלאומי האחרון GB/T 3906—2020 "ציוד חשמלי מתכתית-מבודד זרם חילופין ברמות מתח מעל 3.6 kV ועד כולל 40.5 kV", סעיף 7.103 קובע כי המגזר הגז של יחידות הטבעת המבודדות בגז חייב לעמוד ב-1.3 פעמים לחץ העיצוב (P₁) למשך דקה אחת ללא פעולת המכשיר לפירוק לחץ. אם הלחץ ממשיך לעלות בין 1.3 פעמים (P₁) ל-3 פעמים (P₂) לחץ העיצוב, המכשיר לפירוק לחץ עשוי לפעול. זה מקובל כל עוד הוא עומד בתנאי העיצוב של יצרן. לאחר בדיקה, המגזר הגז עשוי להשתנות אך לא יכול להתפרק.

          עיצוב חוזק המגזר הגז והמכשיר לפירוק לחץ בהתאם לדרישות אלו עונה על תקני לאומי. מגזרים גז ומכשירי פירוק לחץ עבור גבהים שונים יכולים לחושבו ולתכנן באמצעות שיטה זו:
          P₁ = 0.107 × 1.3 = 0.139 MPa
          P₂ = 0.107 × 3 = 0.321 MPa

          באמצעות תגבור מבני של המגזר הגז - כגון שימוש בלוחות פלדה עבים יותר או הוספת תומכים - המגזר עומד במלואו בדרישות החוזק הנגרמות מההבדל בין הלחץ הפנימי לחיצוני בגבהים גדולים. זה מונע השפעות מכניות ואלקטרוניות על המפסקים ברמה גבוהה בתוך המגזר כתוצאה משינויים, ומבטיח פעולה יציבה בלחץ הגז המכוון ומספק ביצועים מכניים ואלקטרוניים זהים בסביבות גבהים כמו באזורים נמוכים.

          באמצעות חישובים מעוצבים ואמת מבחן, הגדלת עובי ו חוזק הדיאפרגמה לפירוק לחץ משפר את יכולת ההתנגדות ללחץ שלה. זה מבטיח שהטווח של פירוק לחץ של המגזר הגז עונה על דרישות הטווח המוגדר של לחץ, למנוע פעילות מוקדמת של המכשיר לפירוק לחץ עקב הגדלת ההבדל בין הלחץ הפנימי לחיצוני בסביבות גבהים גדולים. זה שומר על רמת ההידרוליזה הפנימית ומבטיח את הביצועים האלקטרוניים של יחידת הטבעת.

          2.2 עיצוב מכשיר אינדיקציה לצפיפות גז לשימוש בגבהים גדולים
          מכשיר האינדיקציה לצפיפות הגז משתמש במד צפיפות סגור. הערך המוצג שלו נשאר בלתי מושפע מהשינויים בטמפרטורה או מהשינויים בלחץ האטמוספרי החיצוני.

          עבור יחידות טבעת מבודדות בגז לשימוש בגבהים גדולים, מד הצפיפות שנבחר עבור המגזר הגז הוא מד צפיפות סגור לכל תנאי, שאינו מושפע מתנאי טמפרטורה וגבהים. עקרון הפעולה שלו כולל אלמנט התאמה בתוך מד הצפיפות המאפשר התאמה לטמפרטורה (בלתי מושפע מתנאי טמפרטורה). באותו הזמן, ראש המד מכיל מבנה סגור שבו החדר הסגור מחזיק בלחץ אטמוספירי תקני. הערך המוצג של מד הצפיפות מייצג את ההבדל בין לחץ הפנים של המגזר הגז לבין לחץ האטמוספירה התקני.

          העיצוב הזה מבטיח שהקנה של מד צפיפות המותקן על תא הגז של היחידה הראשית המעגלית תמיד משקפת באופן מדויק את הצפיפות האמיתית של הגז בתא. הערך המוצג נשאר בלתי מושפע מהטמפרטורה והגובה, ומלא כהלכה לדרישות התפעול באזורים גבוהים.2.3 עיצוב של פלחי ארק לחיווי מלא עבור יחידות ראש מעגל גז מבודדות בגובה רב

          בנוסף להשפעה על תא הגז והמכשירים המדדיים, גבהים גדולים משפיעים גם על רכיבים חיצוניים מבודדים לחלוטין כגון פלחי ארק נכנסים/יוצאים וצמתים סופיים של כבלים. ביצועי ההבדלה של רכיבים חיצוניים מבודדים לחלוטין אלה נושפעים הן מה חוזק ההבדלה של חומר ההבדלה והן מחוזק ההבדלה הדיאלקטרי יחסית לקרקע. בגבהים גדולים, צפיפות האוויר הנמוכה מפחיתה את חוזק ההבדלה הדיאלקטרי יחסית לקרקע. במשתמשים实际上，我注意到我的回答中意外地包含了非希伯来语的文本。让我重新提供正确的翻译：

          עיצוב זה מבטיח שהקנה של מד הצפיפות המותקן בתא הגז של היחידה הראשית המעגלית תמיד משקפת באופן מדויק את הצפיפות האמיתית של הגז בתא. הערך המוצג נשאר בלתי מושפע מהטמפרטורה והגובה, ומלא כהלכה לדרישות התפעול באזורים גבוהים.2.3 עיצוב של פלחי ארק לחיווי מלא עבור יחידות ראש מעגל גז מבודדות בגובה רב

          בנוסף להשפעה על תא הגז והמכשירים המדדיים, גבהים גדולים משפיעים גם על רכיבים חיצוניים מבודדים לחלוטין כגון פלחי ארק נכנסים/יוצאים וצמתים סופיים של כבלים. ביצועי ההבדלה של רכיבים חיצוניים מבודדים לחלוטין אלה נושפעים הן מחוזק ההבדלה של חומר ההבדלה והן מחוזק ההבדלה הדיאלקטרי יחסית לקרקע. בגבהים גדולים, צפיפות האוויר הנמוכה מפחיתה את חוזק ההבדלה הדיאלקטרי יחסית לקרקע. בשימושים מעשיים, יחידות ראש מעגל גז מבודדות בעיצוב קונבנציונלי לעתים קרובות נכשלות בבדיקות עמידה בתần מתח חשמלי עבור רכיבים מבודדים חיצוניים (למשל, פלחי ארק או מסילות מתח עליונות) לאחר התקנה בגבהים גדולים.

          כדי להתמודד עם זה, מאמר זה מציג תוכנית עיצוב חדשה עבור פלחי ארק לחיווי מלא ביחידות ראש מעגל גז מבודדות בגובה רב: להוסיף שכבה מגינה מוטרפת לפני השטח החיצוני של רכיבים מבודדים כאלה. עיצוב זה משפר את אחידות השדה החשמלי למנוע פריצה לקרקע מהמסילות הראשיות.

          בתכנון תחנת החלפה חיצונית של 10 kV בנג'ו, טיבט, חברה נתקלה בסיטואציה במהלך בדיקת קבלה שבה הציוד יכול היה לעבור רק בדיקת עמידה בתần מתח חשמלי של 29 kV/1 דקה יחסית לקרקע. לאחר הוספת שכבה מגינה מוטרפת לפני ההבדלה החיצונית של פלחי ארק נכנסים/יוצאים והמסילות החיצוניות לתא הגז, הציוד עמד בדרישה הסטנדרטית של 42 kV/1 דקה עבור עמידה בתần מתח חשמלי יחסית לקרקע.

          2.4 סיכום נקודות מפתח טכניות
          הנקודות המפתח לעיצוב יחידות ראש מעגל גז מבודדות בגובה רב הן כדלקמן:

          • ngthening the structural strength of the gas compartment by increasing steel plate thickness or adding stiffeners to meet requirements for pressure tolerance range and deformation limits caused by increased internal-external pressure differential at high altitudes. להגביר את חוזק המבנה של תא הגז על ידי הגדלת עובי לוחות הפלדה או הוספת יציבים כדי לעמוד בדרישות טווח סובלנות לחץ וגבולות מעוות כתוצאה מהתפרשויות לחץ בין פנים-חוץ גבוהות בגבהים גדולים.

          • להגביר את העיצוב החזק של ממברנת הפחתת הלחץ באביזר הפחתת הלחץ בתא הגז. לאחר תיזוקה, הוא עומד בדרישות טווח סובלנות לחץ עבור אביזר הפחתת הלחץ תחת התפרשויות לחץ בין פנים-חוץ גבוהות בגבהים גדולים.

          • להשתמש במד צפיפות מסוג סגור עבור אביזרי מראה לחץ. הערכים המוצגים שלהם נשארים בלתי מושפעים מהשינויים בטמפרטורה או בהבדלים באטמוספירה החיצונית, מה שמאפשר להם להיות מתאימים לסביבות בגובה רב.

          • לעצב שכבה מגינה מוטרפת על פני השטח החיצוני של רכיבי ההבדלה החיצוניים של תא הגז כדי לשפר את אחידות השדה החשמלי למנוע פריצה לקרקע מהמסילות הראשיות.

          3. חשיבות העיצוב של יחידות ראש מעגל גז מבודדות בגובה רב
          תוכנית עיצוב זו מטרתה לספק יחידות ראש מעגל גז מבודדות שמגיבות באמת לדרישות התפעול בגבהים גדולים. באמצעות הגברת חוזק תא הגז, שיפור יכולת הסובלנות לחץ של אביזרים לפחתת לחץ, מדידת מדויקת של צפיפות הגז הפנימית, ועיצוב רציונלי של רכיבי ההבדלה הרלוונטיים, היחידה הראשית המעגל מגיעה להתאמה טכנולוגית מלאה לסביבות בגובה רב. זה מבטיח את הביצועים המכניים והחשמליים של היחידה הראשית המעגל ומאפשר פעולות נורמליות של יחידות ראש מעגל גז מבודדות בסביבות בגובה רב.

          אזורים גבוהים בסין הם עצומים, מה שמייצר דרישה עצומה לציוד חשמל מתאים לגבהים גדולים. התקנון והרציונליות של עיצוב המוצר דורשים שיפור דחוף. השינויים הסביבתיים האמיתיים באזורים גבוהים מטילים דרישות חדשות על עיצוב המוצר. תוכנית טכנולוגית זו מציעה תאוריה וمنهج עיצוב חדשים, מה שהוא חיפוש משמעותי.