Impak Analise van GIS-afskakeloperasies op sekondêre toerusting

Die impak van GIS-ontkoppeloperasies op sekondêre toerusting en verligtingsmaatreëls

1.Impak van GIS-ontkoppeloperasies op sekondêre toerusting
1.1 Oorgangsoorspannings-effekte
Tydens oopmaak/sluitoperasies van Gasgeïsoleerde Skakeltoerusting (GIS) ontkoppelers, veroorsaak herhaalde boogherlewing en uitdoding tussen kontakte 'n energie-uitwisseling tussen stelsel-induktansie en -kapasitansie, wat skakeloorspannings met groottes 2–4 keer die bepaalde fase-spanning en duur van tientalle mikrosekondes tot verskeie millisekondes genereer. By operasie van kort busbalks—waar die kontakspoed van ontkoppelaars stadig is en geen boogblusvermoë bestaan—produksiër voor-en herboringfenomene baie vinnige oorgangsoorspannings (VFTOs).

VFTOs versprei deur interne GIS-geleiders en behuisinge. By impedansie-onderbrekinge (bv. bushings, meettransformators, kabelafsluitings), weerspieël, brek en superponeer reisgolwe, verdraai golfvorms en versterk VFTO-pieke. Met steil golfvoorgronde en nanosekond-skaal-aanstygingstye, veroorsaak VFTOs oorgangsoorspannings-overslae by sekondêre toerusting-ingange, wat risiko's vir skade aan sensitiewe elektronika inhou. Dit kan beskermrelais laat foutief bedryf—oor ongeregtigde uitslaan—en verstoor hoëpresiese seinverwerking en dataoorsending. Daarby degraad VFTO-generasie hoëfrekwensie-elektronomagnetiese interferensie (EMI) kommunikasie-modules, verhoog bitfout-rates of veroorsaak data-verlies, waardoor substation-monitering en -beheerfunksies vermindering word.

1.2 Behuisingpotensiaal-styg
Terwyl China sy ultra-hoëspanning (UHV) en ekstra-hoëspanning (EHV) nette uitbrei, het elektromagnetiese interferensie van GIS-ontkoppeloperasies steeds erger geword. Die koaksiale struktuur van GIS—bestaande uit innerlike aluminium/koper geleiders en outerlike aluminium/staal behuisinge— wys uitsonderlike hoëfrekwensie-oorsending. As gevolg van die huid-effek, vloei hoëfrekwensie-oorgangstroom langs die outerlike oppervlak van die geleider en innerlike oppervlak van die behuising, wat tipies veld-lekage verhoed en die behuising onder normale omstandighede by grondpotensiaal hou.

Wanneer VFTO-gestimuleerde oorgangstrome egter impedansie-mismatches (bv. by bushings of kabelafsluitings) ontmoet, vind gedeeltelike refleksie en breking plaas. Sommige spanningskomponente koppel tussen die behuising en aarde, wat 'n oombliklike potensiaal-styg op die andersins aangeslote behuising veroorsaak. Dit stel risiko's vir personeel veiligheid in en kan isolasie tussen die behuising en innerlike geleiders degradeer, wat materiaal-veroudering versnel en toerustingse leeftyd verminder. Bovendien versprei hierdie verhoogde potensiaal via kabelle en verbonden toestelle na sekondêre stelsels, wat EMI indukeer wat lei tot vals uitslaan, data-foute, of selfs interne inslag—direk dreigende die betroubaarheid van die kragstelsel.

1.3 Elektromagnetiese Interferensie (EMI)
In GIS-substations, veroorsaak ontkoppel/breek-operasies en blikseminslae oorgangselektromagnetiese velde wat sekondêre stelsels via gelei- en gestraal-koppeling affekteer.

• Gelei-interferensie kom voort deur meettransformators en grondpotensiaal-verskille. VFTOs koppel van primêre na sekondêre sirkels deur verdwaalde kapasitansie en induktansie in transformators. Dit injecteer ook in die grondrooster deur grond-elektrodes, verhoog die hele grondpotensiaal en skep grond-lusse wat sekondêre toerusting destabiliseer.

• Gestraal-interferensie kom voor wanneer oorgangselektromagnetiese velde deur ruimte propageer, direk koppel in sekondêre kabelle en toestelle. Elektriese velddruk koppeling affekteer hoëimpedansie knope, veroorsaak seinverdraaiing of vals aktivering—spesifiek sensitief vir afstand, veldoriëntasie en toestelmeetkunde. Magnetiese velddruk koppeling induseer elektromotoriese kragte in sirkel-lusse volgens Faraday se wet; sy ernst hang af van veldsterkte, tempo van verandering, en lusarea.

1.4 Mekaniese Vibrasie-effekte
Ontkoppeloperasies induseer mekaniese vibrasies as gevolg van kontak-impak, wrywing, en elektromagnetiese kragte tydens maak/breek-aksies. Vinnige skeiding tydens oopmaak of kragtige verbindings tydens sluiting genereer skokgolwe wat die GIS-struktuur laat tril. Oordrag deur koppeling en verse spandeer vibrasies verder na aangrensende sekondêre toerusting.

Sulke vibrasies kan mekaniese fasteners los maak, elektriese verbindinge degradeer, meetfoute verhoog, of—onder ekstreme omstandighede—kortsluitings veroorsaak. Langtermyn blootstelling versnel die veroudering van sowel mekaniese as elektroniese komponente, verkort toerustingse leeftyd en kompromitteer betroubaarheid.

2.Verligtingsmaatreëls vir beskerming van sekondêre toerusting
2.1 Geoptimeerde GIS-strukturele ontwerp

• Materiaalseleksie: Gebruik SF₆-mengsels met hoër dielektriese sterkte; kies laag-verlies, hoë-geleidbaarheidsmateriaal (bv. Cu/Al) vir afskerming; optimeer busbalglengte en kapasitansie om VFTO-amplitude te onderdruk.

• Strukturele verbeteringe: Glad geleider- en afskermgeometrie om elektriese veldkoncentrasie te verminder; verbeter isolatorsteunontwerp vir eenvormige veldverspreiding; implementeer gekontroleerde ontkoppeloperasie-spoed en voeg snubber-sirkels by om oorgangsenergie te absorbeer.

• Vibrasiebeheer: Installeer hidrawuliese buffers of veere in operasie-meganismes; gebruik rubber dempers tussen GIS en funderings; verhoog kontakoppervlak-nauwkeurigheid om impakkrags te minimeer.

2.2 Versterkte Afskerming en Gronding

• Skerming: Omhul sensitiewe sekondêre toestelle (bv. relais, kommunikasie-eenhede) in geleidende behuisinge (gegalvaniseerde staal/aluminium) met geslote nade. Gebruik geskermde of dubbelgeskermde kabels met die regte afsluiting; gebruik gefilterde konnektore en maasroosters op ventilatieroosters. Vir kort kabels (<10 m), gebruik enkele-punt-aarding; vir langer strekke, gebruik multi-punt-aarding om geïnduseerde spanning te minimeer.

• Aarding: Behou aardingweerstand ≤4 Ω. In grond met hoë weerstand, deponeer verbindende aardingrasters met vertikale stawe. Gebruik enkele-punt-aarding vir analoog-sirkels en multi-punt-aarding vir digitale/hoë-frequensie-stelsels. Optimaliseer roosterlayout (bv. reghoekige maas met kruisverbindings-elektrodes) om uniforme stroomverspreiding en lae potensiaalgradiënte te verseker.

2.3 Filter- en Dampingstegnologieë

• Filtre: Installeer kraglynfiltre by sekondêre toestel-ingange om hoë-frequensie-geluid te blokkeer. Pas digitale seinfilteralgoritmes toe om dataintegriteit in kommunikasiekannels te verbeter.

• Oorslagbeskerming: Deponeer ZnO-afgrypers naby sekondêre toestelle om VFTOs en skakel-oorslae te beperk. Gebruik oorslagbeskermings-toestelle (SPDs) op sein- en kommunikasielyns om tussentydse energie na die grond te leid, wat stabiele swak-seinoverdracht verseker.

2.4 Versterkte Sekondêre Toestel Verharding

• Hardewarebeskerming: Versterk monteerbrakke met dikker staal en bygevoegde verstigtings. Isoleer toestelle deur middel van rubbermontages of dubbelstadium-trillingisolators. Beveilig PCB's met dikker substrate, randvaste en dempingstoepasse. Pot kritiese komponente (bv. IC's, relais) in omhullings of elastiese houers om losmaking te voorkom. Vermijd lang, dun spore om fraktuurrisiko te verminder.

• Sofwarebeskerming: Implementeer somkontroles en foutkorrigering-kodes (ECC) om datakorrupsie te ontdek/korrigeer. Voeg "NOP" (geen-operasie)-instruksies in firmware in om herstel van EMI-geïnduseerde programverplasinge te moontlik maak, wat dodeklemme voorkom en sisteemveerkragtigheid verhoog.

3. Gevolgtrekking
'n Grondige begrip van hoe GIS-verdeleroperasies sekondêre toestelle beïnvloed, wys dat omvattende bestrydingstrategieë essensieel is vir netbetroubaarheid. Tydens die ontwerp, konstruksie en operasie van kragstelsels moet elektromagnetiese verenigbaarheid (EMC) tussen GIS en sekondêre stelsels prioriteit kry. Deur strukturele optimalisering, robuuste skerming/aarding, gevorderde filtering en hardeware/sofware-verharding te integreer, kan die negatiewe effekte van verdelergeïnduseerde transiëntspanning, EMI en trilling doeltreffend geminimeer word—wat veiliger, betroubaarder en veerkragtiger kraglewering verseker.