Progett tal-Inspektar Gassifikat Ottimizzat għas-Silġs Ħaniena Qrib il-Mixqud
L-gas-insulated ring main units huma kompatti u mhux jistgħu jiżdiedu, u huma switċġer taqsima tal-kurrent elektriku li huma addattati għas-sistemi awtomatizzati ta’ taqsima tal-kurrent elektriku f’livell medju. Dan l-abbildament huwa użu għal sorsi ta’ kurrent elektriku fit-tixt tal-netwerk f’livelli bejn 12 u 40.5 kV, sistemi ta’ sorsi doppji radiali, u applikazzjonijiet ta’ sors finali, serġgħu bħala dispozitivi ta’ kontroll u protezzjoni tal-enerġija elektrika. Huma anke adattati għad-dinjiment fil-padrone tal-substazzjonijiet.
Dwar id-distribuzzjoni u schedulatura tal-enerġija elektrika, dawn is-silġiegħ jasegħu l-operazzjoni stabili tas-sistemi tal-kurrent elektriku. Il-komponenti ħasisa ta’ dan l-abbildament jimpreġġu switċi jew kombinazzjonijiet ta’ switċi ta’ karrik u fusuri, offrendo avantaggi kif huma struttura sempliċi, dimensioni żgħar, kosti żgħar, parametri u prestat ta’ fornitur tal-enerġija miżjud, u aqqsar sigurtà tal-fornitur tal-enerġija. Huma miftuħa użati fl-ispostamenti ta’ distribuzzjoni u substazzjonijiet tal-pad fil-punti ta’ karrik kif huma xomm ħaddiemien, ġewieri tal-bini, iffrankar kbira pubbliċi, u entita industrjali. Diversi gas insulanti jiġu użati bħal medium insulant, inkluż SF₆, xahar miskin, azotju, jew gas mixta, li jagħmlu li jdaw il-prestat insulant u l-benefiċċi ambientali, li qiegħdu llanġas massivament fis-sistemi tal-kurrent elektriku.
Il-komponenti ħasisa ta’ din l-abbildament huma dinjiti f’tanka murtaqa u murtaqa bl-gas insulant (mexxi wara bħala "gas compartment"). Il-gas compartment huwa l-komponent ħasisa ta’ l-gas-insulated ring main units. L-funżjoni prinċipali tagħha hija li tasegħa li l-komponenti tal-volttagh għoli ma jiġux affeġġi minn fatturi ambientali esterni kif huma infezzjoni, umidità, u korruzzjoni. Tassegħa samment l-ambjent operattiv tal-komponenti u l-prestat elettriku normali. Kull komponent intern huwa protett bl-gas compartment murtaq. Il-compartment huwa imbilħ bi apparaġġ monitorjar pressjoni jew densità tal-gas, kif huma barometri jew densimetri, solitament misuranti l-differenza pressjoni bejn l-intern u l-estern tal-compartment.
Dan l-artikolu jagħti priorità lil problemi li jaffettwaw l-prestat mekaniku u elettriku tar-ring main units f’ambjenti tal-altitudini għoli.
1. Schemi Design Komuni għal Gas-Insulated Ring Main Units f’Ambjenti ta’ Altitudini Għoli u Problemi Eżistenti
Ir-ring main units ta’ gas insulati għandhom designs totalment insulati, kun il-linji prinsipali tal-konduċtività dinjiti minn sistema totalment insulata li tkun milliema minn compartments tal-gas murtaq, bushings insulati totalment għall-incoming/outgoing lines, u terminations tal-kable insulati totalment. Bil-interior tal-gas compartment ma jkunx affeġġut minn kondizzjonijiet esterni, it-talbess tal-gas u l-umidità qed jibqgħu konstanti. Teorikament, il-prestat insulant ma jkunx affeġġut minn fatturi esterni kif huma l-umidità, l-infezzjoni, jew il-gas korrosivi. Similarmen, il-prestat insulant tal-bushings u terminations tal-kable - disegnat mal-materjal insulant kif huma l-epoxy resin u silicone rubber - ma jkunx affeġġut mil-ambjent estern. Superficialment, ir-ring main units ta’ gas insulati disegnati bil-mod tradizzjonali jidher li jkunu adattati għal ambjenti tal-plateau, li qiegħed jagħmel li ħafna manufattruri jiġu pperċussi li jkunu jissodisfa r-requisiti operattivi ta’ altitudini għoli u jiċċekkjawhom direttament f’dawn il-regjunijiet.
Fi waqt prezent, huma mtella’ schemi tekniki żewġ primarji li jintużaw meta japplikaw l-gas-insulated ring main units f’ambjenti ta’ altitudini għoli:
1.1 Dinjiment Dirett f’Ambjenti ta’ Altitudini Għoli
Konċett Design: Din l-approċċi tiddipendi mill-prinċipju li l-linja prinsipali tal-konduċtività hi dinjita totalment mill-sistema insulata (compartment tal-gas murtaq, bushings insulati totalment, u terminations tal-kable), li jgħadi l-prestat insulant mhux affeġġut minn kondizzjonijiet ta’ altitudini għoli.
Problemi Eżistenti: Fi l-operazzjoni reali, l-diminuzzjoni tal-pressjoni atmosferika esterna f’altitudini għoli tigħaddi l-differenza pressjoni bejn l-intern u l-estern tal-gas compartment. Dan jiċċawża deformazzjoni sbagħata tal-compartment, li taffeġġi l-prestat mekaniku tal-komponenti elettrika kif huma switċi u disconnectors. Dan jista’ jilgħab l-iċċingħar u l-bidliet fi l-caratteristiċi mekaniki.
1.2 Settjar Pressjoni tal-Gas Ridotta f’l-Fabrica
Konċett Design: Biex jaqbad l-aument fil-differenza pressjoni bejn l-intern u l-estern tal-gas compartment f’altitudini għoli, din l-approċċi tirdiċi l-pressjoni tal-gas fil-compartment f’l-fabrica. Meta l-unit arriva f’sitj ta’ altitudini għoli, l-pressjoni atmosferika diminutta tigħaddi l-differenza pressjoni li tgħaddi l-valur meħtieġ mill-speċifikazzjonijiet tekniki, li tigħaddi l-barometru jirriżulta b’l-pressjoni operattiva meħtieġa.
Problemi Eżistenti: Din l-approċċi tiffiċċi l-talbess tal-gas insulant fil-compartment. Anki jekk il-barometru jirriżulta b’l-valur disinnat f’altitudini għoli, il-prestat insulant tal-gas huwa intrinsequement legat mal-talbess tal-gas skont il-Paschen curve (ara Fig. 1) formulata mill-fiziku Tedesco Friedrich Paschen. Il-Paschen curve tippresenta l-funżjoni derivata mill-Liġi ta’ Paschen. Il-signifikat fiziku: Il-voltagg ta’ breakdown U (kV) huwa funżjoni ta’ prodott tal-distanza tal-elettrodi d (cm) u pressjoni tal-gas P (Torr), espressa bħala U = apd / [ln(Pd) + b] (ara Fig. 1), fejn a u b huma kostanti.
Is-signifikant prinċipali tal-kurva: Għal distanza insulata fiss, l-aument fil-pressjoni jew l-diminuzzjoni fil-pressjoni permezzu l-vakku (pereżempju, 10⁻⁶ Torr) jrażżel l-voltagg ta’ breakdown tal-gap. Fl-pressjonijiet permezzu l-vakku, l-diminuzzjoni fil-livell tal-vakku (jew l-aument fil-talbess tal-aria) jgħamill li l-breakdown elettriku bejn l-elettrodi jiġi iktar facile. Fil-post (beyond point a in Fig. 1), l-diminuzzjoni fil-pressjoni – u l-talbess tal-gas – tiddeprimi l-voltagg ta’ breakdown, li jgħni li l-prestat insulant jiġi iktar ħsara. Il-qasam operattiv tal-pressjoni tar-ring main units ta’ gas insulati jinkludi kollox din l-area (il-sezione beyond point a in Fig. 1).
1.3 Sommarju tal-Problemi ma’ Designs Tradizzjonali ta’ Altitudini Għoli
L-aument fil-differenza pressjoni bejn l-intern u l-estern tal-gas compartment jiġi sbagħat l-deformazzjoni tal-compartment, li taffeġġi l-operazzjoni mekanika u l-prestat tas-switċi.
Fl-kondizzjonijiet ta’ aument fil-differenza pressjoni bejn l-intern u l-estern, l-apparaġġ tal-rilaxx pressjoni huma aktar propenzjali għal attivazzjoni.
Il-maniqarji jkejjlu d-differenza ta’ pressjoni relativa bejn l-intern u l-estern tal-kompartiment tal-gass. Il-metri tad-densità tal-gass iddawwaru funzjonalità ta’ kompensazzjoni tat-temperatura fuq il-maniqarji tal-pressjoni. Xejn minn dawn jista’ wrew b’mod preċiż id-densità attwali tal-gass fl-intern tal-kompartiment f’altitudni għoljin, iżda d-densità tal-gass hija intrinsekament magħquda mal-prestazzjoni tal-insulazzjoni.
Id-densità atmosferika ikkunsija f’altitudni għoljin tnaqqas simultanjament il-prestazzjoni totali tal-insulazzjoni tal-komponenti esterni tal-insulazzjoni tal-kompartiment tal-gass.
2. Skema tad-Disinn għal Unitajiet tal-Karozza tal-Gass Għoljin f’Altitudni
Bbażat fuq l-analisi suprakbarra, għalkemm l-istruttura sħiħa ta’ unitajiet tal-karozza tal-gass għoljin (b’il-kurri tal-kondutturi ewlenin imblukkati kompletament minn kompartimenti tal-gass imblukkati, bushings sħiħa insulati, u tmiem kablili sħiħa insulati) teorikament tżomm il-prestazzjoni tal-insulazzjoni mhux iffettwata, hija iffettwata minn fakturi li jinsabu f’altitudni għoljin: differenza ogħla fil-pressjoni interna-eksterna fil-kompartiment tal-gass, l-impossibilità li nnaqqas id-densità tal-gass insulanti fl-intern tal-kompartiment, u r-rekwiżit għall-indikazzjoni preċiża tad-densità tal-gass. Għalhekk, il-ġewwa tad-disinn għal unitajiet tal-karozza tal-gass għoljin f’altitudni tinkludi d-disinn tal-kompartiment tal-gass u d-dispożittiv tat-telf tal-pressjoni, biex tissodisfa r-rekwiżiti ambjentali għoljin għall-maniqarji tal-pressjoni tal-kompartiment tal-gass, u biex tirriżolvi l-kapaċità totali rridotta tal-insulazzjoni tal-komponenti esterni tal-insulazzjoni f’altitudni għoljin.
2.1 Disinn tal-Kompartiment tal-Gass u d-Dispożittiv tat-Telf tal-Pressjoni għal Applikazzjonijiet f’Altitudni Għoljin
Sabiħ nirriżolvu l-problemi tekniku menzionati hawn fuq, dan il-karva jipproponi kunċett ġdid tad-disinn għal unitajiet tal-karozza tal-gass għoljin f’altitudni, differenti minn unitajiet ordinarji mingħajr disinn speċjalizzat jew dawk li jużaw simpli riduzzjoni tal-pressjoni. Din il-unità tal-karozza għandha disinn mirat fis-segwent aspetti:
(1) Qwat tal-Istruttura Mmiegħda tal-Kompartiment tal-Gass
Biex tikkuntatter il-differenza ogħla fil-pressjoni interna-eksterna indotta minn altitudni għoljin, il-qwat tal-istruttura tal-kompartiment tal-gass jiġi mmegħud. Dan jassigura li d-deformazzjoni tal-kompartiment f’altitudni għoljin tibqa’ fit-tagħrif tekniku, jiżgura prestazzjoni mekkanika mhux iffettwata tal-komponenti tal-voltatġ elevat fl-intern.
Skont il-Mudell Standard Internazzjonali tal-Atmosfera, il-pressjoni atmosferika standard f’altitudni partikolari tista’ tikkużjoni bl-użu tal-formula:
P = P₀ × (1 – 0.0065H/288.15)^5.256
fejn P hija l-pressjoni atmosferika f’altitudni partikolari; P₀ hija l-pressjoni atmosferika standard fuq livell tal-baħar; H hija l-altitudni.
Eżempju b’altitudni ta’ 4000 m:
P = P₀ × (1 – 0.0065 × 4000 / 288.15)^5.256 ≈ 0.064 MPa.
B’użu ta’ eżempju tipiku ta’ unità tal-karozza tal-gass SF₆ 10 kV, il-pressjoni tad-disinn tal-kompartiment tal-gass fl-arej mhux għoljin normalment hija 0.07 MPa. Billi wieħed ikunu konta l-pressjoni atmosferika ikkunsija f’altitudni għoljin, il-pressjoni effettiva tad-disinn għall-kompartiment tal-gass f’altitudni ta’ 4000 m tista’ tikkużjoni b’dan mod:
P₁ = P₀ – 0.064 + 0.07 = 0.107 MPa.
(2) Disinn tad-Dispożittiv tat-Telf tal-Pressjoni għal Applikazzjonijiet f’Altitudni Għoljin
Sekond l-aktar ġdid standard nazzjonali GB/T 3906—2020 "Apparat tal-kaxxi metal-likkat għal voltja nominata iktar minn 3.6 kV sa u inkluż 40.5 kV", it-taqs 7.103 jistipula li l-kompartiment tal-gass tal-unitajiet tal-karozza tal-gass irid ikollu l-ġabra biex jirżen 1.3 darba l-pressjoni tad-disinn (P₁) għal minuta mingħajr attivazzjoni tad-dispożittiv tat-telf tal-pressjoni. Jekk il-pressjoni tkompli tżid bejn 1.3 darba (P₁) u 3 darba (P₂) l-pressjoni tad-disinn, id-dispożittiv tat-telf tal-pressjoni jista’ jinnett. Dan huwa akċettabb jekk ikkonforma ma’ tagħrif tad-disinn tal-manifattur. Wara t-test, il-kompartiment tal-gass jista’ jideformah imma ma jirruptjax.
Disinn tal-qwat tal-kompartiment tal-gass u tad-dispożittiv tat-telf tal-pressjoni skont dawn ir-rekwiżiti jissodisfa l-istandards nazzjonali. Kompartimenti tal-gass u dispożittivi tat-telf tal-pressjoni għal altitudni differenti kollha jistgħu jikkalkulaw u jiddisinjaw bl-użu ta’ din il-metodu:
P₁ = 0.107 × 1.3 = 0.139 MPa
P₂ = 0.107 × 3 = 0.321 MPa
Minn tramite ta’ mmegħudija strutturali tal-kompartiment tal-gass—b’bżonn ta’ pjanċi taħt iktar spiċċi jew żżieda ta’ stiffeners—il-kompartiment ikkompla jissodisfa r-rekwiżiti tal-qwat impożi mill-differenza ogħla fil-pressjoni interna-eksterna f’altitudni għoljin. Dan ivvita l-effetti mekkaniku u elettriku fuq is-swiċċ tal-voltatġ elevat fl-intern tal-kompartiment indotti mid-deformazzjoni, jiżgura operazzjoni stabili fil-pressjoni nominali tal-gass u jipprovdi prestazzjoni mekkanika u elettrika identika f’ambjenti għoljin bħal fl-arej tal-plajn.
Minn tramite ta’ kalkoli tad-disinn u valutazzjoni esperimentali, l-ispiss u l-qwat tal-membrana tat-telf tal-pressjoni jiżdiedu biex iżidu l-kapaċità tal-tolleranza għall-pressjoni. Dan jiżgura li l-fażi tat-telf tal-pressjoni tal-kompartiment tal-gass ikkonforma mar-rekwiżiti tal-fażi tal-pressjoni speċifikati, ivvita attivazzjoni bikrija tad-dispożittiv tat-telf tal-pressjoni minħabba l-inċrement fid-differenza fil-pressjoni interna-eksterna f’ambjenti għoljin. Dan iżgura livell tal-insulazzjoni internu u jiżgura l-prestazzjoni elettrika tal-unità tal-karozza.
2.2 Disinn tad-Dispożittiv tal-Indikazzjoni tad-Densità tal-Gass għal Applikazzjonijiet f’Altitudni Għoljin
Id-dispożittiv tal-indikazzjoni tad-densità tal-gass insulant juża metru tad-densità tat-tip imblukkat. Il-valur li juri mhux iffettwat mit-tibdil fit-temperatura jew varjazzjonijiet fil-pressjoni atmosferika esterna.
Għal unitajiet tal-karozza tal-gass għoljin f’altitudni, il-metru tad-densità magħżul għall-kompartiment tal-gass huwa metru tad-densità tat-tip imblukkat u kondizzjoni sħiħa, immuni mill-effetti tat-temperatura u tal-altitudni. Il-prinċipju tal-operazzjoni jinkludi element ta’ kompensazzjoni fl-intern tal-metru tad-densità li jippermetti kompensazzjoni tat-temperatura (mhux iffettwat mit-temperatura). Simultanjament, il-kapa tal-metru għandha struttura imblukkata fejn il-kamera imblukkata tżomm pressjoni atmosferika standard. Il-valur tal-pressjoni li juri l-metru tad-densità jirrappreżenta d-differenza tal-pressjoni bejn l-intern tal-kompartiment tal-gass u l-pressjoni atmosferika standard.
Dan id-dizajn huwa ta’ minn li jgarra l-ħal mill-ħal tal-misjir tal-ġostru tal-tqaddem tal-gass fl-imball tal-ġostru tal-unità tal-anell prinsipali. Il-valur immażżar qabda mhux affettwat mill-temperatura jew mid-altitudini, jiċċipi kollox il-rekwiżiti operattivi għall-ambjenti ta’ altitudini għoljien.2.3 Dizajn ta’ Ċavetta Mhux Ħalqa għall-Unità tal-Anell Prinsipali Isolata bl-Gass għall-Altitudini Għoljien
Fl-aħħar, l-altitudini għoljien ma jaffettwawx biss l-imball tal-gass u l-instrumenti ta’ misjir, iżda wkoll il-komponenti esterni isolati kollha kif l-ċavette tal-linji tal-ġdida / tal-ġejja u l-konnessjonijiet tal-terminals tal-kablu. Il-prestazzjoni tal-isolazzjoni ta’ dawn il-komponenti esterni isolati kollha hi influenzata mill-forza tal-isolazzjoni tal-material isolanti u mill-forza tal-isolazzjoni tal-creepage relativament il-ġilgħ. Fl-altitudini għoljien, il-densità tal-ħelu tniexief, tiġi b’diminuzzjoni fil-forza tal-isolazzjoni tal-creepage relativament il-ġilgħ. F’applikazzjonijiet prattika, l-unità tal-anell prinsipali isolata bl-gass disegnata konvenzjonalti solit jfallu l-prova tal-volttagġ ta’ sopportabbiltà tal-frekwenza tal-kurrent tal-enerġija għal komponenti esterni isolanti (pereżempju, ċavetti tal-isolazzjoni jew busbars tal-espansjoni ta’ fuq) wara l-installazzjoni fl-altitudini għoljien.
Biex jaqdamu dan, din il-pubblikazzjoni tipproponi skema ta’ dizajn ġdid għal ċavetti mhux ħalqa għall-unità tal-anell prinsipali isolata bl-gass f’altitudini għoljien: żid ta’ strata tal-ħalqa għall-surfa esterna ta’ dawn il-komponenti isolanti. Dan id-dizajn jagħmel l-uniformità tal-kamp elettriku aqra u jpreveni l-diżġarġ tal-ġilgħ mill-busbars tal-kitba prinċipali.
F’projett ta’ stazzjoni tas-silġ tas-silġ ta’ 10 kV barra f’Nagqu, Tibet, ċertu kompanija inqaddet situazzjoni waqt it-test ta’ akċess fejn il-materjal kien jistax joħroġ test ta’ sopportabbiltà tal-volttagġ tal-frekwenza tal-kurrent ta’ 29 kV/1 minutt relativament il-ġilgħ. Wara l-żid ta’ strata tal-ħalqa għall-isolazzjoni esterna tal-ċavette tal-ġdida / tal-ġejja u l-busbars esterni tal-imball tal-gass, il-materjal kien sodisfa r-rekwiżit standard nazzjonali ta’ 42 kV/1 minutt għal sopportabbiltà tal-volttagġ tal-frekwenza tal-kurrent relativament il-ġilgħ.
2.4 Sommariju ta’ Punti Tekniki Ġodda
Il-punti kritiċi tad-dizajn għall-unità tal-anell prinsipali isolata bl-gass f’altitudini għoljien huma:
Iżdied il-forza strutturale tal-imball tal-gass permezz ta’ żid fid-debba tal-ħalqa tal-ġelġel jew permezz ta’ żid ta’ stiffeners biex isoddisfi r-rekwiżiti għall-ambitu tal-soportabilità tal-prezzjoni u l-limiti tal-deforżjoni każati mill-żid tal-differenzi prezzjoni intern-estern f’altitudini għoljien.
Iżdied il-disinn tal-forza tal-diagramma tal-rilievi tal-prezzjoni fl-apparat tal-rilievi tal-prezzjoni tal-imball tal-gass. Wara l-arżella, issoddisfa r-rekwiżiti għall-ambitu tal-soportabilità tal-prezzjoni għall-apparat tal-rilievi tal-prezzjoni sottu l-żid tal-differenzi prezzjoni intern-estern f’altitudini għoljien.
Adotta metru ta’ densità sigillat għad-dispositivi ta’ indikazzjoni tal-prezzjoni. Il-valuri immażżara tagħhom mhux affettwati mill-bidla fis-temperatura jew mill-varjazzjonijiet tal-prezzjoni atmosferika esterna, li jagħmluhom adatti għall-ambjenti ta’ altitudini għoljien.
Disigna strata tal-ħalqa għall-surfa esterna tal-komponenti esterni isolanti tal-imball tal-gass biex tommel l-uniformità tal-kamp elettriku u li jpreveni l-diżġarġ tal-ġilgħ mill-busbars tal-kitba prinċipali.
3. L-Importanza tad-Dizajn tal-Unità tal-Anell Prinsipali Isolata bl-Gass għall-Altitudini Għoljien
Dan id-disinn huwa biex jagħti unitajiet tal-anell prinsipali isolata bl-gass li verament jissodisfaw ir-rekwiżiti operattivi għall-ambjenti ta’ altitudini għoljien. Permezz ta’ l-iżdied tal-forza tal-imball tal-gass, l-iżdied tal-kapaċità tal-soportabilità tal-prezzjoni tal-apparat tal-rilievi tal-prezzjoni, il-misjir preċiż tal-densità tal-gass intern, u d-disinn razjonali ta’ komponenti relavanti tal-isolazzjoni, l-unità tal-anell prinsipali tommel l-adattabilità teknika kumpluta għall-ambjenti ta’ altitudini għoljien. Dan jagħtix il-prestazzjoni mekanika u elettrika tal-unità tal-anell prinsipali u jagħti l-operazzjoni normali tal-unitajiet tal-anell prinsipali isolata bl-gass f’ambjenti ta’ altitudini għoljien.
Ir-regjonijiet ta’ altitudini għoljien ta’ Ċina huma kbira, li jagħmlu demanda kbira għal materjal elektriku adattat għall-ambjenti ta’ altitudini għoljien. L-standardizzazzjoni u l-razzunalità tad-disinn tal-prodotti huma urgenti għal l-iżdied. Il-varjazzjonijiet reali tal-ambjent f’altitudini għoljien jagħmlu rekwiżiti ġodda għad-disinn tal-prodotti. Din is-silġa teknika tgħalliema teorija u metodoloġija ta’ disinn ġdid, li tirrappreżenta esplorazzjoni signifikanti.
