Áhrifagreining á aðgerðum GIS skiptingara á aðlagtæki

Áhrif á GIS skiptaraðgerðir á sekúndra tæki og aðferðir til að lágmarka

1.Áhrif GIS skiptaraðgerða á sekúndra tæki
1.1 Áhrif fluttar yfirspenna
Á meðan GIS (Gas-Insulated Switchgear) skiptar eru opnuð eða lokuð, gerast endurtekningar og útritningar af bogi milli snettanna sem brota um leið og þeir skipta yfir, þannig að orka er skipt út milli inductance og capacitance í kerfinu, sem myndar switching overvoltages sem eru 2–4 sinnum stærri en rækt spennan og hafa tímafræð frá nokkrum mikrosekúndum upp í nokkrar millisekúndur. Þegar stuttar busbars eru vinnuð—þar sem hraði skiptars er hægur og engin arc-quenching geta—mynda pre-strike og re-strike phenomena Very Fast Transient Overvoltages (VFTOs).

VFTOs fara í gegnum innra GIS leidana og skel. Á mismunandi stillingum (til dæmis, bushings, instrument transformers, cable terminations), refjast, benda og leggja sig saman ferðaröfur, misvísu formi og auka VFTO toppa. Með bráttum fjölgang og nanosekundar stiga frekastofn, gera VFTOs auknar spennuvaxar á inntaki sekúndra tækja, sem geta valdið skemmu við óvarulegum elektrónskum. Þetta getur valdið að skyddsröður virku ekki rétt—sem valdar óþarftum tripping—andurvald á nákvæmum signal processing og gögnasending. Auk þess, framleiða VFTO háfrekni electromagnétiskar ofbeldis (EMI) sem deygra communication modules, auka bit error rates eða valda gögnalossi, sem veikar staðbundið monitoring og control functions.

1.2 Upphöfn potential rise
Eftir því sem Kína breytist sína ultra-háspenna (UHV) og extra-háspenna (EHV) netsins, hefur electromagnétisk ofbeldi frá GIS skiptaraðgerðum orðið aukalega erfitt. Coaxial structure GIS—með inner aluminum/copper conductors og outer aluminum/steel enclosures—sýnir góðar háfreknar sendingar. Vegna skin effect, flytur háfreknar transient currents á ytri flatarmál conductor og inner flatarmál enclosure, venjulega heldur field leakage og halda enclosure við jörð potential undir normal conditions.

En þegar VFTO-induced transient currents komast í mismunandi stillingar (til dæmis, at bushings eða cable terminations), gerast partial reflection og refraction. Sumar spennu components couple milli enclosure og earth, sem valdar instantaneous potential rise á otherwise grounded enclosure. Þetta gerir hættu persónulegri öryggis og gæti deytt insulation milli enclosure og inner conductors, hröðla material aging og minnka equipment lifespan. Auk þess, þessi upphöfn potential fer í gegnum cables og connected devices í sekúndra systems, inducera EMI sem leitar að false tripping, data errors, eða jafnvel internal breakdowns—directly threatening power system reliability.

1.3 Electromagnetic Interference (EMI)
Í GIS substation, disconnector/breaker operations og lightning strikes framleiða transient electromagnetic fields sem árekstir sekúndra systems via conducted og radiated coupling.

• Conducted interference komur í veg við instrument transformers og ground potential differences. VFTOs couple frá primary til secondary circuits via stray capacitance og inductance í transformers. Þeir pumpa einnig í grounding grid through grounding electrodes, auka allt ground potential og búa til ground loops sem destabilize sekúndra tæki.

• Radiated interference gerist þegar transient EM fields fara í gegnum space, direkta coupling í sekúndra cables og devices. Electric field coupling affects high-impedance nodes, gerir signal distortion eða false triggering—especially sensitive to distance, field orientation, og device geometry. Magnetic field coupling induces electromotive forces í circuit loops per Faraday’s law; its severity depends on field strength, rate of change, og loop area.

1.4 Mechanical Vibration Effects
Disconnector operations induce mechanical vibrations vegna contact impact, friction, og electromagnetic forces during make/break actions. Hröð separation during opening eða forceful engagement during closing generates shockwaves sem vibrate GIS structure. Transmission through linkages og gears further propagates vibrations til adjacent sekúndra tæki.

Sú slags vibrations gætu löstuð mechanical fasteners, deytt electrical connections, aukað measurement errors, eða—under extreme conditions—caused short circuits. Long-term exposure hröðlar aging of both mechanical og electronic components, minnkar equipment life og compromising reliability.

2.Mitigation Measures for Secondary Equipment Protection
2.1 Optimized GIS Structural Design

• Material Selection: Use SF₆ mixtures með higher dielectric strength; select low-loss, high-conductivity materials (e.g., Cu/Al) fyrir shielding; optimize busbar length og capacitance til að suppress VFTO amplitude.

• Structural Improvements: Smooth conductor og shield geometries til að reduce electric field concentration; improve insulator support design fyrir uniform field distribution; implement controlled disconnector operation speeds og add snubber circuits til að absorb transient energy.

• Vibration Control: Install hydraulic buffers eða springs í operating mechanisms; use rubber dampers milli GIS og foundations; enhance contact surface precision til að minimize impact forces.

2.2 Enhanced Shielding and Grounding

• Skjöldun: Skilyddið viðvörunaræfintöl (t.d. relier, samskiptaeiningar) í vafra hylki (stalhalla/almínium) með lokadum skiptum. Notaðu skjölduð eða tvöskjölduð snöru með réttum endapunktum; notaðu síuð tengingar og net á loftgögnum. Fyrir stutt snorri (<10 m) skal nota einpunktsskýtingu; fyrir lengri rásir skal taka við margpunktsskýtingu til að minnka virka spennur.

• Skýting: Halda skýtingsmóti ≤4 Ω. Á svívirðum jörðum skal setja upp tengd skýtingsnet með lóðréttum stöngum. Notaðu einpunktsskýtingu fyrir anaógsvæði og margpunktsskýtingu fyrir stafrænt/háfrekastöðvar. Optimumaðu skipulag netsins (t.d. rétthyrninglegt net með krossaðraðandi elektrodum) til að tryggja jafna straumaraspreiðingu og lága spennugráður.

2.3 Síun og dæmvingstækni

• Síur: Settu upp afllínu-síur við inntak viðvörunaræfinta til að banna háfrekastofn. Notaðu stafrænar síutækni til að bæta gagnsögnarsömu í samskiptaraðum.

• Skyrsluvörn: Settu ZnO-stopp á nálægum stað við viðvörunaræfinta til að takast á VFTO og skiptispennur. Notaðu skyrslyslystu (SPD) á merkingar- og samskiptasnorrum til að leiða brottningsorku til jarðar, þannig að tryggja stöðugt sendingu veikra merkinga.

2.4 Styrkt viðvörunaræfintöl

• Hlutverkavörn: Styrktu fastanlegu skemmunum með þykkri stali og viðbætur. Skilgreindu tæki með gummi fastanlegum eða tvíveldri vibreringsvörn. Öryggið PCB með þykkri undirlagi, brúnafestum og dæmvingarplötum. Potið mikilvæga hluti (t.d. IC, relier) í hylki eða gengilegum höldum til að forðast lausn. Förðu langar, þunnar spor til að minnka brottriskann.

• Tölvunarvörn: Settu fram samstillingu og villukóða (ECC) til að greina/bæta gagnsvipu. Settu inn „NOP“ (engin aðgerð) skipanir í firmware til að leyfa endurvinnslu af EMI-valdiðum forritsskiptum, sem forðast döglönd og bæta öryggis kerfisins.

3.Afleiðingar
Nákvæm þekking á því hvernig GIS-skilavélar hafa áhrif á viðvörunaræfinta sýnir að alþjóðlegar varnarmeðferðir séu nauðsynlegar fyrir rafrásaröryggi. Í hönnun, byggingu og rekstri afrafkerfa verður að gefa fyrirrang að elektromagnetískri samröðun (EMC) milli GIS og viðvörunarkerfa. Með samþættingu af byggingaroptimumun, öruggri skjöldun/skýtingu, framfara síun og hlutverk-/tölvunarvörn er hægt að minnka neikvæð áhrif skilavélarvaldaðra brottnings, EMÍ og vibreringar á bestu máta—þannig að tryggja öruggari, stöðugari og fjölbreyttari afrafsendingu.