GIS-erottimen toiminnan vaikutusanalyysi sekundääriässä laitteistossa

GIS-erottimen toiminnan vaikutukset toissijaiseen laitteistoon ja lievitystoimet

1.GIS-erottimen toiminnan vaikutukset toissijaiseen laitteistoon
1.1 Lyhytaikaisen ylivoltannin vaikutukset
Kaasupuolustetun kytkentälaite (GIS) -erottimen avaamisessa/suljetuksessa kontaktien välillä tapahtuva jatkuvasti syttyvä ja sammuvaa kaari aiheuttaa energian vaihtoa järjestelmän induktiivisuuden ja kapasitiivisuuden välillä, mikä synnyttää kytkentäylivoltteja, joiden suuruus on 2–4 kertaa nomin. vaihespannungin ja kesto jatkuu kymmeniä mikrosekuntia useisiin millisekunteihin. Lyhyiden busbarien käytössä—jossa erottimen kontaktien nopeus on hitaana eikä sillä ole kaarituhonkykyä—esiintyy ennakkosytyminen ja uudelleensytyminen, mikä tuottaa hyvin nopeita ylivoltteja (VFTO).

VFTO:t levitävät GIS:n sisäisten johtojen ja kuorien läpi. Impedanssirakenteissa (esim. kohinaisolatorit, mittausmuuntajat, kaapelin päätepisteet) kulkevat aallot heijastuvat, taittuvat ja yhdistyvät, vääristelemään aaltojen muotoja ja lisäämään VFTO-huippuja. Jyrkkiin aallon etupuoliin ja nanosekunnin mittaisiin nousuaikoihin VFTO:t aiheuttavat tilapäisiä jännitesyötteitä toissijaisten laitteiden syötteisiin, mikä altistaa herkille elektroniikoille vahingoille. Tämä voi aiheuttaa suojauskäyttörelaiden vääräksi toimimisen—aiheuttaen perusteettoman katkaisun—ja häiritä korkeatarkkuuden signaalinkäsittelyä ja datansiirtoa. Lisäksi VFTO:sta syntyvä korkeataajuinen sähkömagneettinen häiriö (EMI) heikentää viestintämoduuleja, lisää bittivirhetasoja tai aiheuttaa tietohäviötä, mikä heikentää alueen valvontaa ja ohjausta.

1.2 Kuorin potentiaalin nousu
Kun Kiina laajentaa ultra-korkean jännite (UHV) ja erittäin korkean jännite (EHV) verkoita, GIS-erottimen toiminnasta aiheutuva sähkömagneettinen häiriö on tullut yhä vakavammaksi. GIS:n koaksiaalinen rakenne, joka koostuu sisäisistä alumiini/kuparijohtoista ja ulkoisista alumiini/teräs kuoreista, osoittaa erinomaista korkeataajuuden siirtymistä. Ihmehihmehen vaikutuksen vuoksi korkeataajuiset tilapäiset sähkövirrat kulkevat johtimen ulkopuolella ja kuoren sisäpuolella, mikä yleensä estää kentän pilaantumisen ja pitää kuoren maanpotentiaalilla normaaleissa olosuhteissa.

Kuitenkin, kun VFTO:sta aiheutuvat tilapäiset sähkövirrat kohtaavat impedanssimismatcheja (esim. kohinaisolatorit tai kaapelin päätepisteet), osa jännitteestä yhdistyy kuoren ja maan välillä, mikä aiheuttaa hetkellisen potentiaalin nousun tavallisesti maanjäristettyyn kuoriin. Tämä asettaa henkilöstön turvallisuuteen riskit ja voi heikentää kuoren ja sisäisten johtojen välisen eristyskyvyn, nopeuttaa materiaalien ikääntymistä ja vähentää laitteen käyttöikää. Lisäksi tämä korotettu potentiaali levii kaapeleiden ja yhteydessä olevien laitteiden kautta toissijaisiin järjestelmiin, aiheuttaen EMI, joka johtaa epäasiallisiin katkaisuihin, tietovirheisiin tai jopa sisäisiin säröihin—suoraan uhkaavat sähköverkon luotettavuutta.

1.3 Sähkömagneettinen häiriö (EMI)
GIS-asemissa erottimen/puristimen toiminnot ja ukkoskuljetukset tuottavat tilapäisiä sähkömagneettisia kenttiä, jotka vaikuttavat toissijaisiin järjestelmiin johtamalla ja säteilemällä.

• Johtava häiriö syntyy mittausmuuntajien ja maapotenssierojen kautta. VFTO:t yhdistyvät primääri- ja sekundärikireistöiden välillä mittausmuuntajien sivusuuriin kapasitiivisuuteen ja induktiivisuuteen. Ne myös upottavat maaverkkoon maan elektrodeissa, korottavat koko maapotenssia ja luovat maasilmukoita, jotka epävakauttavat toissijaista laitteistoa.

• Säteilevä häiriö taphtuu, kun tilapäiset EM-kentät leviävät avaruudessa, yhdistyvät suoraan toissijaisiin kaapeleihin ja laitteisiin. Sähkökenttäyhdistyminen vaikuttaa korkean impedanssin solmuihin, aiheuttaen signaalinvääristymiä tai epäasiallista käynnistystä—erityisesti herkkiä etäisyydelle, kentän suuntaan ja laitteen geometriaan. Magneettikenttäyhdistyminen aiheuttaa sähkömoottorivoimat piirilooppiin Faradayn lain mukaan; sen vakavuus riippuu kentän voimakkuudesta, muutosnopeudesta ja silmukan pinta-alasta.

1.4 Mekaanisten värähtelyjen vaikutukset
Erottimeen liittyvät mekaaniset värähtelyt aiheutuvat kontaktien vaikutuksesta, kitkasta ja sähkömagneettisista voimista suljetuksessa/murroksessa. Nopea erottaminen avauksessa tai voimakas kiinnitys suljetuksessa tuottaa järkytyksiä, jotka väräyttävät GIS-rakennetta. Värähdys levii linkitysten ja hienojen kautta viereisiin toissijaisiin laitteisiin.

Tällaiset värähdys voivat löyhdyttää mekaanisia kiinnityksiä, heikentää sähköyhteyksiä, lisätä mittausvirheitä tai—äärimmäisissä olosuhteissa—aiheuttaa lyhytsulut. Pitkäaikainen altistuminen nopeuttaa sekä mekaanisten että sähköisten komponenttien ikääntymistä, lyhentää laitteen käyttöikää ja vaarantaa luotettavuutta.

2.Lievitystoimet toissijaisten laitteiden suojelemiseksi
2.1 Optimoitu GIS-rakennemuoto

• Materiaalivalinta: Käytä SF₆-seoksia, joilla on korkeampi dielektrinen vahvuus; valitse matalanhilaiset, korkeankonduktiivisuuden materiaalit (esim. Cu/Al) suojaksi; optimoi busbarin pituus ja kapasitiivisuus VFTO-amplitudin tukahduttamiseksi.

• Rakennusparannukset: Sujuista johtimien ja suojien geometrioita vähentääksesi sähkökentän keskittymistä; paranna eristyskantajan suunnittelua tasaiselle kentän jakautumiselle; toteuta kontrolloitu erottimen toiminnan nopeus ja lisää snubber-piirit tilapäisen energian absorboimiseksi.

• Värähtelyhallinta: Asenna hydrauliset pehmittimet tai jousit toimintamekanismeihin; käytä kumipehmittimiä GIS:n ja perustan välillä; paranna kontaktipinnan tarkkuutta minimoidaksesi vaikutusvoimat.

2.2 Parannettu suojelu ja maayhdistys

• Suojautuminen: Sijoita herkät toissijaiset laitteet (esim. suojaimet, viestintäyksiköt) johtaviin koteluihin (teräs/rumpu) tiiviisti suljetuilla sivuilla. Käytä suojattuja tai kaksoisuomia kaapeleita oikealla päätepisteyksillä; käytä suodatettuja yhteyksiä ja ruudunpeittoja ilmanvaihdossa. Lyhyille kaapeleille (<10 m) käytä yhden pisteen maareittiä; pidemmillä kulkuilla otetaan käyttöön useampi maareitti vähentääksemme aiheutuvia jännitteitä.

• Maareitti: Ylläpidä maareitin vastusta ≤4 Ω. Korkean vastuskyvyn maaperissä käytä yhtenäisiä maaverkkoja pystysuuntaisilla sauvoilla. Käytä analogisissa piireissä yhden pisteen maareittiä ja      useampi maareitti digitaalisissa/korkeataajuuden järjestelmissä. Optimo verkon asettelua (esim. suorakulmainen verkko ristiriippuisilla elektrodeilla) takaaksesi tasaisen sähkövirta-levittymisen ja alhaiset potentiaaligradientit.

2.3 Suodatus- ja hillintateknologiat

• Suodattimet: Asenna sähkölinjan suodattimet toissijaisten laitteiden syötteisiin estääksesi korkeataajuuden häiriöt. Käytä digitaalista signaalin suodatusalgoritmeja parantamaan tiedon eheyttä viestintäkanavissa.

• Pienimuotoiset sähköiskut: Asenna ZnO-varmistimet lähelle toissijaista laitetta estääksesi VFTO:t ja kytkentäiskut. Käytä pienimuotoisia sähköiskusuojia (SPD)      signaalikaapeleissa ja viestintäviivoissa ohjatakseen tilapäistä energiaa maahan, varmistaaksesi vakauden heikossa signaalin siirrossa.

2.4 Vahvistetun toissijaisen laitteen kestävyyden parantaminen

• Laitteistonsuojelu: Vahvista kiinnitystelineitä paksulla terällä ja lisättyjen jäykistävien osien avulla. Eristy laitteet käyttämällä kumikiintimia tai kaksivaiheisia värinän eristimiä. Kiinnitä PCB:t paksuilla substrateilla, reunakiinteistöillä ja vaimentusvyöhykkeillä. Pot-kriittiset komponentit (esim. IC:t, suojaimet) upotustaineisiin tai joustaviin tukeihin estääksesi löysyysriskin. Vältä pitkiä, ohuita jälkiä vähentääksesi murtumisriskiä.

• Ohjelmistosuojelu: Toteuta tarkistesummat ja virhekorjauskoodit (ECC) havaitsemaan ja korjaamaan tiedon korruptio. Lisää "NOP" (ei-toiminto) ohjeita firmwareen palautuksen mahdollistamiseksi EMI:n aiheuttamista ohjelmajumppauksista, estääksesi kuolleita umpikujia ja parantaaksesi järjestelmän kestävyyttä.

3. Johtopäätös
GIS-erottimen toiminnan vaikutuksien perusteellinen ymmärrys toissijaiseen laitteistoon paljastaa, että kattavat lievitysstrategiat ovat olennaisia verkon luotettavuudelle. Sähköjärjestelmien suunnittelussa, rakentamisessa ja toiminnassa on annettava etusija GIS:n ja toissijaisen järjestelmän väliselle sähkömagneettiselle yhteensopivuudelle (EMC). Rakenteellisen optimoinnin, tehokkaan suojauksen/maareitin, edistyneiden suodatusmenetelmien sekä laitteistoa ja ohjelmistoa vahvistavan tekniikan integroimisella voidaan tehokkaasti vähentää erottimen aiheuttamien tilapäisten häiriöiden, EMI:n ja värinän haitallisia vaikutuksia—tämä takaa turvallisemman, luotettavamman ja kestävämmän sähköntuotannon.