Анализа на влијанието на операциите со GIS одделувачи врз вторичната опрема

Влијание на операциите со GIS прекинувачи врз вторичното опрема и мерки за намалување

1. Влијание на операциите со GIS прекинувачи врз вторичната опрема
1.1 Ефекти од преминати преминувачки напони
Во моментот на отварање/затварање на прекинувачите во гас-изолираната комутационна опрема (GIS), повторливото запаѓање и угашување на дугата помеѓу контактите предизвикува размена на енергија помеѓу индуктивноста и капацитетот на системот, што генерира преминати комутациони напони со големина 2–4 пати повеќе од номиналниот фазен напон и траење од неколку десетици микросекунди до неколку милисекунди. При работа на кратки бусови - каде што брзината на контактите на прекинувачите е спореда и не постои способност за угашување на дугата - претходно и повторно запаѓање произведуваат многу брзи преходни напони (VFTO).

VFTO-тите се шират низ внатрешните проводници и облочките на GIS. На места на несостојба на импедансата (напр. изводници, инструментски трансформатори, завршници на кабели), тревелнувањата на волни се рефлектираат, рефрактираат и надградуваат, деформирајќи формите на волните и зголемувајќи пијуни на VFTO. Со стрми фронтови на волни и временски периоди на зголемување во наносекунди, VFTO-тите индуцираат преходни напонски нагони на входите на вторичната опрема, ризикувајќи да ја повредат осетливата електроника. Ова може да предизвика неправилна работа на протекторни релеи - активирајќи неправилно скокување - и да наруши високо-прецизна обработка на сигнали и пренос на податоци. Дополнително, VFTO-генерирани високочестотни електромагнетни интерференции (EMI) ја ослободуваат комуникационите модули, зголемувајќи грешките на битови или причинувајќи губење на податоци, што импактира функциите за мониторинг и контрола на подстанцијата.

1.2 Зголемување на потенцијалот на облочката
Како Кина ја расширува својата мрежа за ултра-висок напон (UHV) и екстра-висок напон (EHV), електромагнетната интерференција од операциите со GIS прекинувачи станала все повеќе и повеќе сериозна. Коаксијалната структура на GIS - која се состои од внатрешни алуминиум/медь проводници и надворешни алуминиум/челезни облочки - покажува отлична трансмисија на високи честоти. Због ефектот на кожата, преходните токови на висока честота текат по надворешната површина на проводникот и внатрешната површина на облочката, обично предизвикувајќи да нема изтечување на полето и одржувајќи облочката на потенцијал на земјата при нормални услови.

Меѓутоа, кога преходните токови индуцирани од VFTO се среќаваат со несоодветности на импедансата (напр. на изводници или завршници на кабели), делумна рефлексија и рефракција се случуваат. Некои компоненти на напонот се куплираат помеѓу облочката и земјата, што предизвикува мигновено зголемување на потенцијалот на облочката, која иначе е земјана. Ова предизвикува ризики за безбедноста на личностите и може да ја ослободи изолацијата помеѓу облочката и внатрешните проводници, забрзувајќи стареењето на материјалите и скрајувајќи жизното време на опремата. Повише, овој повисен потенцијал се шират низ кабелите и поврзаните уреди во вторични системи, индуцирајќи EMI која доведува до лажни скокови, грешки на податоци, или дури и внутренска колапсирања - директно заплахувајќи надежноста на електроенергетскиот систем.

1.3 Електромагнетна интерференција (EMI)
Во GIS подстанциите, операциите со прекинувачи/прекинувачи и ударите од грмеж генерираат преходни електромагнетни полиња кои влијаат на вторичните системи преку поврзана и радирана куплирање.

• Поврзана интерференција се јавува низ инструментски трансформатори и разлики на потенцијалот на земјата. VFTO-тите се куплираат од основните на вторичните цеви низ странски капацитети и индуктивности во трансформаторите. Тие исто така се инжектираат во мрежата за земја низ елементи за земја, повисувајќи целокупниот потенцијал на земјата и создавајќи земјан циклус кој дестабилизира вторичната опрема.

• Радирана интерференција се случува кога преходните EM полиња се шират низ просторот, директно се куплираат во вторични кабели и уреди. Куплирањето на електрично поле влијае на високи импедансни чворови, предизвикувајќи искривување на сигнали или лажно активирање - особено осетливи на растојание, ориентација на полето и геометрија на уредот. Магнетното поле куплирање индуцира електродвигачки напони во цевните цеви според законот на Фарадеј; неговата тешкотија зависи од јачината на полето, брзината на промена и плоштината на цеви.

1.4 Ефекти од механички вибрации
Операциите со прекинувачите индуцираат механички вибрации поради ударите на контактите, триенјето и електромагнетните сили во моментот на отварање/затварање. Брзо одделување при отварање или силно зацапување при затварање генерира ударни волни кои вибрираат GIS структурата. Преносот низ врски и齿轮助手

1.4 Ефекти од механички вибрации
Операциите со прекинувачите индуцираат механички вибрации поради ударите на контактите, триенјето и електромагнетните сили во моментот на отварање/затварање. Брзо одделување при отварање или силно зацапување при затварање генерира ударни волни кои вибрираат GIS структурата. Преносот низ врски и зъбни колела дополнително ги шират вибрациите до соседната вторична опрема.

Тие вибрации можат да слободат механички фиксатори, да ја деградираат електричната врска, да зголемат грешките во мерењето, или - при екстремни услови - да предизвикаат кратки спојувања. Долгосрочното изложување забрзува стареењето на како механичките, така и електронските компоненти, скрајувајќи животното време на опремата и компромитирајќи надежноста.

2. Мерки за намалување на заштита на вторичната опрема
2.1 Оптимизиран дизајн на GIS структурата

• Избор на материјали: Користете мешавини со SF₆ со повисок диелектричен капацитет; изберете материјали со ниски загуби и висока проводливост (напр. Cu/Al) за экранирање; оптимизирајте должината и капацитетот на бусовите за потискнување на амплитудата на VFTO.

• Структурни подобрувања: Изгладете геометријата на проводниците и екранирањето за намалување на концентрацијата на електричното поле; подобрите дизајнот на поддршка на изолаторите за униформна дистрибуција на полето; имплементирајте контролирана брзина на операциите со прекинувачите и додадете демпфери за апсорбирање на преходна енергија.

• Контрола на вибрациите: Инсталирајте хидравлички буфери или пружини во механизми за управување; користете гумени демпфери меѓу GIS и основите; подобрите точноста на контактната површина за намалување на ударните сили.

2.2 Подобрене на экранирањето и земјањето

• Екранирање: Употребете екранирање на висока честота за намалување на ефектите на VFTO; подобрите дизајнот на земјањето за намалување на земјаните циклуси и повисување на ефективноста на земјањето.

• Земјање: Подобрите дизајнот на земјањето за намалување на земјаните циклуси и повисување на ефективноста на земјањето; користете специјализирани земјања за вторична опрема за намалување на поврзаната интерференција.

Штит: Затворете ја осетливата вторична опрема (нпр. релеи, комуникациски агрегати) во проводливи куќиња (цинкисана стал или алуминијум) со затворени шевови. Користете штитни или двојно штитни кабели со правилно завршување; применете филтрирани конектори и мрежести екрани на отворите за вентилација. За кратки кабели (<10 м), користете едно-точково земнување; за подолги траки, применете многу-точково земнување за намалување на индуцираните напони.

2.3 Филтрирање и технологии за потиснување

• Филтри: Инсталирајте ги филтрите на линијата на напон во входовите на вторичната опрема за блокирање на шумот на висока честота. Применете алгоритми за филтрирање на дигитални сигнали за подобрување на целоста на податоците во каналите за комуникација.

• Заштита од стрмпажи: Инсталирајте ZnO аррестери близу до вторичната опрема за ограничување на VFTOs и стрмпажи при преклопување. Користете уреди за заштита од стрмпажи (SPDs) на линиите за сигнал и комуникација за отводење на трасиентна енергија на земјата, за да се осигура стабилна трансмисија на слаби сигнали.

2.4 Покрепување на вторичната опрема

• Хардверска заштита: Покрепете ја монтажната опрема со по-дебела стал и додадена жешта. Изолирајте ја опремата со каучукови опорни или двостепени изолатори против вибрации. Зачинете ја PCB-та со по-дебели подложници, крајни фиксирачки и демпферски пади. Заклопете ја критичната компонента (нпр. ICs, релеи) во капсули или еластични држачи за да се спречи ослободувањето. Избегнувајте долги, тесни траси за намалување на ризикот од разбидање.

• Софтверска заштита: Имплементирајте контролни суми и кодови за исправка на грешки (ECC) за детекција/исправка на порушени податоци. Вметнете „NOP“ (без операции) инструкции во фирмената програма за да се дозволи вратување од скокови на програма индуцирани од EMI, за предизвикување на мртви точки и подобрување на оддржливоста на системот.

3. Заклучок
Добар разбирање на тоа како операциите на GIS дисконекторите влијаат на вторичната опрема покажува дека се потребни комплетни стратегии за намалување за надежноста на мрежата. Токму во дизајн, конструкција и функционирање на системите за енергија, електромагнетната компатибилност (EMC) помеѓу GIS и вторичните системи мора да биде приоритет. Со интеграција на оптимизација на структурата, робусна штитна/земнување, напредно филтрирање и покрепување на хардвер и софтвер, можат да се ефективно намалат негативните ефекти на трансјентите, EMI и вибрациите индуцирани од дисконекторите - за осигурување на посигурна, попримерна и оддржлива достава на енергија.